• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.283-289
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• 2010

친환경기술과 신재생 에너지 자원에 대한 세계적인 관심이 증가하면서, 플라이휠 에너지 저장 장치는 화학전지나 연료전지와 같은 기존의 에너지 저장 시스템의 대안 중 하나로 부상하고 있다. 플라이휠 에너지 저장장치의 에너지 저장 용량은 극질량 관성모멘트와 회전속도의 제곱에 비례하기 때문에, 가능한 높은 회전속도와 높은 극질량 관성모멘트를 갖도록 설계하는 것이 중요하다. 하지만, 시스템의 운전안정성 확보가 최적설계의 구속조건으로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 에너지 저장 용량을 최대화하고 운전안정성 및 외란에 대한 강인성을 확보하는 플라이휠 시스템의 최적설계를 제안한다. 그리고, 기존의 PD 제어에 비교하여 교차궤환제어법이 자이로스코프효과를 줄이고, 에너지 저장밀도를 높이는데 필수적임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제5권2호
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• pp.97-104
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• 2017

본 논문에서는 휠로더 냉각성능 평가를 위한 열유동해석의 효율성 향상과 비용 저감을 위해서 흡배기구 다공판형상을 Porous media 기법을 이용하여 단순화하고 해석 정도를 확인하였다. 여기서 Porous media에 적용된 다공판형상의 유동손실계수는 시험데이터를 바탕으로 정의하였다. 또한 다공판형상의 유동손실계수를 해석적으로 정의하기 위해 단위형상에 대한 압력손실을 계산하고 시험결과와 비교하였다. 마지막으로 휠로더 흡배기구를 단순화한 해석모델의 냉각해석 결과와 실차 방열시험 결과를 비교하였다. 이 연구를 통해 휠로더 흡배기구 단순화 해석기법의 적용 가능성을 확인하였으며 냉각성능 평가 및 개선 연구를 효과적으로 수행할 수 있는 기반을 마련하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1757-1763
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• 2010

플라이휠 에너지 저장 장치는 잉여 전기를 회전관성을 통해 운동 에너지로 저장하는 장치로, 회전의 중심이 되는 축과 외부의 플라이휠로 구성이 된다. 수치해석을 위한 일반적 프로그램들은 3차원의 모델을 통하여 구조해석 및 주파수 응답 등의 해석을 수행하게 된다. 허나 상용 프로그램을 이용한 동역학적 해석의 응용은 매우 어려운 실정이며, 사용자가 그 방법을 익히는 것 또한 쉽지 않다. 이러한 문제들을 보완하고자 동역학적 해석을 위한 프로그램을 2차원의 모델을 사용하여 구축하였다. 본 논문에서 제시한 모델링은 회전체를 2차원으로 표현함으로써 3차원에 비해 시스템의 표현을 보다 단순화하여 시스템의 구조를 쉽게 이해할 수 있도록 하였으며, 회전체를 서로 다른 재질의 다중 레이어로 모델이 가능하게 하였다. 또한 축계에 추가적 강성의 영향을 줄 수 있는 열박음 부분에 대하여, 그 영향 정도를 선택적으로 입력할 수 있게 하여 열박음에 대한 효과를 조정할 수 있도록 하였다. 따라서 본 논문에서 제시하는 2차원 모델을 이용한 동특성 해석 프로그램의 해석 오차를 알아보기 위해 상용 프로그램의 해석 결과와 비교하였으며, 모델링을 위한 시간과 해석 수행 시간 역시 비교하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제46권6호
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• pp.9-13
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• 2009

반작용과 자이로를 사용하는 저궤도 위성체의 3축 제어에서 반작용휠은 휠 속도나 운동량으로 제어토크를 만들고 자이로는 자세각과 자세각속도를 측정한다. 본 논문에서 저궤도 위성체의 다이나믹 모델링은 기본적인 본체만을 고려한 강체에 태양전지판 등을 고려한 연성체의 회전운동방정식과 반작용휠로 구성된다. 강인제어기$(H_\infty)$는 외란에 의한 모델이 가변될 수 있는 강체 및 연성체를 포함한 플랜트를 안정화시키기 위해 적용하였으며, 기존 저궤도 위성체를 안정화시키기 위해 사용된 PI 제어기와 성능을 비교하여 자세제어에 필요한 위상제어의 우수성을 보여주는데 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.336-345
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• 2012

균열성장 수명에는 구조 형상의 복잡함, 작용하중의 변동, 재료물성 분포 등의 영향으로 불확실성이 포함된다. 따라서 이러한 불확실 인자들에 대해 계산된 수명의 강건성을 확보하기 위해서는 신뢰성 평가가 요구된다. 하지만 형상이 복잡한 터빈 휠의 경우 균열성장 수명 계산의 주요 변수인 응력확대계수의 표현식을 알기 힘들며, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 수명 계산 및 신뢰성 평가에 많은 시간이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 균열성장 수명의 반응표면을 사용함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 높일 수 있음을 고찰하였다. 이를 위해 형상이 복잡한 터빈 휠을 모델로 유한요소해석으로 생성된 응력확대계수 데이터를 회귀분석하여 근사모델을 생성한 후 응력확대계수의 회귀계수, Paris 계수, 초기균열길이에 대한 균열성장 수명의 반응표면을 생성하여 신뢰성해석에 사용하였다. 신뢰성해석은 몬테카를로 시뮬레이션으로 수행하였으며, 연구결과 반응표면의 사용이 신뢰성 평가 시 필요한 균열성장 수명의 계산량을 효과적으로 줄일 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.174-175
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• 2009

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.490-491
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• 2011

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.258-263
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• 2009

This paper describes an analysis of the stability and performance of a large-capacity flywheel energy storage system (FESS) supported by active magnetic bearings. We designed and manufactured the system that can store up to 5kWh of usable energy at the maximum speed of 18,000 rpm. In order to analyze the stability of the systems accurately, we derived a rigid body rotor model, flexible rotor model using finite-element method, and a reduced-order model using modal truncation. The rotor model is combined with those of active magnetic bearings, amplifiers, and position sensors, resulting in a system simulation model. This simulation model is validated against experimental measurements. The stability of the system is checked from the pole locations of the closed-loop transfer functions. We also investigated the sensitivity function to quantify the robustness of the systems to the disturbances such as mass imbalance and sensor noises.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.73-79
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• 1998

For the design and development of the wheel type excavator, the dynamic effects of travelling on the performance of the equipment should be first analyzed and conside- red in the initial design stage. In order to test the durability of the equipment in a short period, th travelling test should be performed over accelerated durability test tracks. which is more severe than general field roads such as city road, paved road, unpaved road and rough road. In this paper, a parametric study is performed in order to determine important design parameters of durability test track of a wheel type excavator. A rigid body model is developed using DADS and dynamic analysis is performed for the equipment travelling over several test roads with different severity. A comparison of test and analysis results is also presented.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권12호
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• pp.1096-1101
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• 2008

When we design a controller for the active magnetic bearings that support a large rotor, it is important to have an accurate model of the rotor. For the case of the flywheel that is used to store energy, an accurate rotor model is especially important because the dynamics change with respect to the running speed due to gyroscopic effects. In this paper, we present a procedure of obtaining an accurate rotor model of a large flywheel energy storage system using finite-element method. The model can predict the first and the second bending mode which match well with the experimental results obtained from a prototype flywheel energy storage system.