• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.18 no.4
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• pp.18-26
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• 2024

This paper describes the results of a study on Generic Quad Tilt Rotor UAM aircraft, focusing on nonlinear mathematical modeling and the development of real-time simulation software. In this research, we designed a configuration for a Generic Quad Tilt Rotor eVTOL UAM aircraft based on NASA's UAM mission requirements. We modeled the aerodynamics using a database, the prop-rotor dynamics with a thrust database, and included a ground reaction and atmospheric model in the flight model. We defined the control concept for various modes(helicopter mode, transition mode, and airplane mode), derived tilt angle corridors, and formulated flight control requirements. The resultant real-time flight simulation software not only performs trim analysis for Tilt Rotor UAM aircraft but also predicts handling qualities, optimizes tilt angle scheduling based on dynamic characteristics, designs and validates flight control laws for helicopter, transition, and airplane modes, and facilitates flight training through simulator integration.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.20 no.4
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• pp.106-117
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• 2012

Indirected heating dryer is used as one of the food waste treatment technologies for the production of the drier material supplied to the recycling facilities or end user. This study investigated the effect on drying efficiency for the operation of rotating screw with the circulating and falling movements on indirected drying process of food waste. The screw operating condition showed higher drying efficiency despite of the shorter drying time compared to the screw non-operating condition. The moisture content decreased to 14.4% from the initial moisture content of 77.1% after drying 5 hours in the screw operating condition. On the other hand, in the screw non-operating condition, the moisture content decreased slightly to 35.6% after drying 16 hours. During the drying process, variations of the water evaporation rate and particle size showed different tendencies depending on the moisture content regions. In the higher moisture content region above the glue zone(moisture content of about 50%-60%), the particle size increased and the water evaporation rate reached the highest peak. In the range of glue zone, the particle size maximized while the water evaporation rate decreased sharply. In the lower moisture content region below the glue zone, the water evaporation rate and particle size both decreased at the same time. The particle size distribution was widely ranged from 25.0mm to 0.25mm in the screw operating condition while it was narrowly distributed in the screw non-operating condition from 25.0mm to 3.56mm, especially highly concentrated to 25.0mm. It was regarded that the hygroscopic, capillary and gravitational water evaporated more easily from the intra-particle during the circulating and falling movement caused by the rotating of the screw and the difference of the cohesional force of water within intra-particle depending on the moisture content regions. Comparing the effect of the circulating and falling movement on drying efficiency, the water evaporation rates per time and per weight of dry solid in the screw operating condition were higher about 364% and 356%, respectively, than those of the screw non-operating condition.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.04a
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• pp.76-81
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• 1994

승용차에 있어 엔진의 공회전시나 주행중에 발생하는 여러 형태의 진동 및 소음의 저감은 승차감 및 차량의 안정성에 있어 중요한 과제가 되고 있다. 이러한 소음, 진동은 주로 엔진에서 발생하는 토크의 비주기적인 변동성분이 클러치(clutch), 변속기(transmission), 구동축을 거쳐 바퀴로 전달되는 과정에서 발생한다. 셔플(shuffle)은 주행중 가속페달(accelerator)을 급조작(tip-in, tip-out)하였을 때 차량이 전후로 과도적으로 울렁거리는 종진동 현상을 말하며, 이것은 가속페달의 급조작으로 인해 엔진토크가 큰 변동을 일으키고, 동력전달계를 통해 타이어에 전달된 이 토오크는 타이어축에서 구동측으로 역토오크를 발생시키기 때문에 발생한다. 여기서 팁-인(tip-in)이란 승용차를 저속으로 운전하다가 갑자기 가속페달을 밟는 경우를 말하며, 팁-아웃(tip-out)은 반대로 고속상태에서 갑자기 가속페달을 떼는 경우를 말한다. 실험과 시뮬레이션을 사용한 자동차 동력전달계의 비틀림 진동에 대한 연구는 이미 여러 연구자들에 의해 보고되었다. H.Arai은 2자유도 비선형 모델을 사용하여 클러치 접속시 발생하는 외란과 계의 안정성을 고려하여 시뮬레이션을 수행하였고, M.Kataoka는 기어의 공차(clearance)를 고려한 변속기의 강제 비틀림 진동을 실험과 시뮬레이션을 통하여 해석하였다. 그리고, Wu Hui-Le는 자동차 동력전달계의 비틀림 진동 현상을 실험과 이론적인 계산을 통해 연구하였고, R.J.Comparin는 치타음의 발생구조와 특성을 고찰하고 비서형 비틀림 공진 저감에 의한 치타음 저감 기법에 대하여 연구하였다. 또한 G.J.Fudala는 다자유도 모델을 이용하여 클러치의 비틀림 특서엥 따라 주파수분석을 수행하여 치타음 저감 방법을 연구하였고, T.Sakai는 5자유도 모델을 이용하여 엔진 공회전시 발생하는 치타음에 대해 이론과 실험을 통해 해석하고, 엔진 회전수 변동, 클러치 특성, 변속기의 드래그(drag) 토크의 영향과 치타음 저감을 위한 개선된 클러치 특성을 제시하였다. 이 외에도 Thomas C.T.와 E.P.Petkus는 특정 차량에 대한 동력전달계의 비틀림 진동 현상에 대해 연구하였다. 이러한 연구들로 볼 때, 자동차 동력전달계에서 발생하는 진동은 이론과 실험을 통해 그 해석이 가능하며 설계에 매우 유용하게 이용되고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 연구는 4 실린더 4 싸이클 1.5 L 엔진을 장착한 경승용차의 실차 주행실험을 통해 가속 페달의 급조작에 따른 차체의 종진동 현상을 측정하고, 엔진-변속기-타이어-차체의 반환정계 4자유도 진동모델로 시뮬레이션을 수행하여 실차 주행실험의 결과치와 비교, 분석한 후 클러치 비틀림 특성을 비롯한 자동차 동력전달계의 각 설계인자들이 차체의 종진동에 어떠한 영향을 미치는가를 해석하고자 한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.21 no.2
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• pp.141-152
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• 2004

Optics fabrication process for precision space optical parts includes bound abrasive grinding, loose abrasive lapping and polishing. The traditional bound abrasive grinding with bronze bond cupped diamond wheel leaves the machine marks of about $20{mu}m$ rms in height and the subsurface damage of about 1 ${mu}m$ rms in height to be removed by subsequent loose abrasive lapping. We explored an efficient quantitative control of precision CNC grinding. The machining parameters such as grain size, work-piece rotation speed and feed rate were altered while grinding the work-piece surfaces of 20-100 mm in diameter. The input grinding variables and the resulting surface quality data were used to build grinding prediction models using empirical and multi-variable regression analysis. The effectiveness of such grinding prediction models was then examined by running a series of precision CNC grinding operation with a set of controlled input variables and predicted output surface quality indicators. The experiment achieved the predictability down to ${pm}20$ nm in height and the surface roughness down to 36 nm in height. This study contributed to improvement of the process efficiency reaching directly the polishing and figuring process without the need for the loose abrasive lapping stage.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.15 no.4
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• pp.204-211
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• 2011

A dynamic analysis procedure is developed to provide a better estimation of the dynamic responses of bridge during the passage of high speed railway vehicles. Particularly, a three dimensional numerical model including the structural interaction between high speed vehicles, bridges and railway endures to analyse accurately and evaluate with in-depth parametric studies for dynamic responses of various bridge span lengths running KTX railway locomotive up to increasing maximum speed(450km/h). Three dimensional frame element is used to model the simply supported pre-stressed concrete (PSC) box bridges for four span lengths(40~25m). Track irregularity employed as a stationary random process from the given spectral density functions and irregularities of both sides of the track are assumed to have high correlation. The high-speed railway vehicle (KTX) is used as 38-degree of freedom system. Three displacements (Vertical, lateral, and longitudinal) as well as three rotational components (Pitching, rolling, and yawing) are considered in the 38-degree of freedom model. The dynamic amplification factors are evaluated by the developed procedure under various traveling conditions, such as track irregularity camber, train speed and ballast. The dynamic analysis such as Newmark-${\beta}$ and Runge-Kutta methods which are able to analyse considering the dynamic impact factors are compared and contrasted.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.15 no.1
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• pp.63-70
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• 2012

In this paper an extension to an original active shape model(ASM) for facial feature extraction is presented. The original ASM suffers from poor shape alignment by aligning the shape model to a new instant of the object in a given image using a simple similarity transformation. It exploits only informations such as scale, rotation and shift in horizontal and vertical directions, which does not cope effectively with the complex pose variation. To solve the problem, new shape alignment with 6 degrees of freedom is derived, which corresponds to an affine transformation. Another extension is to speed up the calculation of the Mahalanobis distance for 2-D profiles by trimming the profile covariance matrices. Extensive experiment is conducted with several images of varying poses to check the performance of the proposed method to segment the human faces.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.4
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• pp.194-202
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• 2005

The objective of this paper is to develop a multi-functional hotwire cutting system (MHC) using EPS-foam block or plate as the working material. Because the MHC apparatus employs a four-axis synchronized hotwire cutter with the structure of two XY movable heads and a turntable, it allows the easy fabrication of various 3D shapes, such as (1) an axisymmetric shape or a sweeping cross-sectioned pillar shape using the hot-strip in the form of sweeping surface and EPS foam block on the turntable, (2) a polyhedral complex shape using the hotwire and EPS foam block on the turntable, and (3) a ruled surface approximated freeform shape using the hotwire and EPS foam plate. In order to examine the applicability of the developed MHC apparatus, an axisymmetric shape, a polyhedral shape and a large-sized freeform shape were fabricated on the apparatus.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.11 no.1
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• pp.63-73
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• 1987

This study is a part of the research on the coupled vibration of train wheel with the stepped thickness and rail. The research was conducted for the purpose of examining the dynamic characteristics of train wheel at the running state and preventing the vibrations of the high speed railway. The stress at the boundary surface of web and rim, .sigma.$_{c}$, was analyzed in consideration of the uniform In-plane compressive stress depending on the conditions of rolling and the In-plane compressive stress depending on the rotation of train wheel. Then the equation of transverse vibration of the annular plate with the stepped thickness was analyzed by Rayleigh-Ritz's method. As a result of study, it was known that the rotational speed increase the natural frequency slightly and the acceleration level highly while the reaction force between train wheel and rail decrease the natural frequency linearly and the critical buckling is generated at n=1.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.12
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• pp.25-34
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• 2006

In this paper, a method of designing the pitch control algorithm for the wind turbine generator system (WTGS) and results of nonlinear simulation are presented. For this, the WTGS is treated as a multibody system and the blade element and momentum theory are adopted to model the aerodynamic force and torque acting the rotor blades. For the purpose of controller design, the WTGS is approximated to 1 DOF system using the fact that the WTGS is eventually a constrained multibody system. Then a classical PID controller is designed and used to regulate the rotational speed of the generator. FORTRAN based nonlinear simulation program is written and used to evaluate the performance of the proposed controller at the various wind scenario and operational modes.