• 대한기계학회논문집B
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• 제40권8호
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• pp.495-501
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• 2016

결빙상태에서 비행 시 결빙수준은 항공기에 장착된 결빙 감지장비에 의해 정확히 측정되어야 한다. 결빙감지기는 항공기 형상으로부터 야기되는 후류, 로터 하강풍 및 출입문이나 다른 장비에 의한 간섭 등으로 부터 영향을 받지 않는 곳에 설치해야한다. 이러한 간섭을 받지 않는 최적화된 위치를 선정하기 위한 분석과 해석을 실시하였다. 본 연구에서는 3차원 컴퓨터 분석을 통해 비행형태별 결빙감지기 주변의 유체의 속도, 수분의 양과 분포 및 크기를 분석하여 최적의 위치를 제안하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권3호
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• pp.51-59
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• 2013

A significant change in aerodynamic characteristics of wind turbine blade can occur by ice formed on the surface of the blade operated in cold climate. The ice accretion can result in performance loss, overloading due to delayed stall, and excessive vibration associated with mass imbalance. In this study, the impact of ice accretion on the aerodynamic characteristics of NREL 5MW wind turbine blade sections is examined by a CFD-based method. It is shown that the thickness of ice accretion increases from the root to the tip and the effects of icing conditions such as relative wind velocity play a significant role in the shape of ice accretion. In addition, the computational results are used to assess the degradation in the lift and drag coefficients of the blade sections.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.352-364
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• 2017

A novel 3D mathematical model for water film runback and icing on a rotating surface is established in this work, where both inertial forces caused by the rotation and shear forces due to the air flow are taken into account. The mathematical model of the water film runback and energy conservation of phase transition process is established, with a cyclical average method applied to simulate the unsteady parameters variation at angles of attack. Ice accretion on a conical spinner surface is simulated and the results are compared with the experimental data to validate the presented model. Then Ice accretion on a cowling surface is numerically investigated. Results show that a higher temperature would correspond to a larger runback ice area and thinner ice layer for glaze ice. Rotation would enhance the icing process, while it would not significantly affect the droplet collection efficiency for an axi-symmetric surface. In the case at angle of attack, the effect of rotation on ice shape is appreciable, ice would present a symmetric shape, while in a stationary case the shape is asymmetric.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1071-1086
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• 2016

항공기는 결빙, 난기류, 낙뢰 등 환경적 요인에 의해 안전성을 위협받는다. 그 중 낙뢰는 항공기에 강한 전류와 전압을 유입시켜 고온의 열과 자기장을 발생시키므로 항공기 안정성에 큰 위협이 된다. 본 연구에서는 낙뢰의 발생원리 및 항공기 낙뢰 피격 메카니즘을 설명하고 항공기에 대한 낙뢰의 직접, 간접 영향성을 다룬다. 먼저 항공기 낙뢰 지침서인 ARP를 분석하여 항공기 낙뢰모사와 부착위치에 대한 분석을 진행하였으며, 이를 전산 시뮬레이션에 적용하였다. 또한 ABAQUS 소프트웨어를 활용한 열적, 전기적 시뮬레이션을 통해 연료탱크의 낙뢰 영향성 분석 및 낙뢰보호시스템 설계를 진행하였다. 그리고 Maxwell 방정식에 기초한 EMA3D 소프트웨어를 활용하여 항공기 전기체의 전류 흐름에 대한 전산수치해석을 진행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권2호
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• pp.93-101
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• 2022

실속, 결빙, 센서 이상 등으로 인해 일어나는 제어불능 또는 비정상 비행 상황은 항공기의 추락으로 이어지기 때문에 필수적으로 대비해야 한다. 이와 관련해 비정상 비행 상황에서 항공기의 동적 특성을 정확하게 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 일시적인 센서 이상이 발생한 고받음각의 비정상 비행상태 항공기에 대해서 기존의 칼만 필터 기반의 시스템 식별법 대비 보다 효과적인 적응 차수 조노토픽 칼만 필터와 이동창-최소자승법을 활용한 시스템 식별법을 제시하였다. 제안한 방법을 실제 비행 데이터에 적용하고 그 성능을 기존 연구 결과와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권4호
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• pp.255-267
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• 2020

SLD 조건은 직경이 50㎛ 이상인 과냉각대형액적의 분포가 지배적인 결빙 환경을 뜻한다. SLD 조건에서는 액적의 큰 크기로 인해 wall-droplet interaction, deformation 등의 물리적 현상이 착빙 과정에 중요한 영향을 미친다. 그에 따라 SLD 효과를 수치적으로 모사하기 위한 다양한 연구가 수행되었고, 부착률을 수정하는 후처리 기법을 통해 wall-droplet interaction 현상을 고려하는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법은 액적이 충돌하는 벽면 특성을 제대로 고려하지 않는 반경험식(Wright Model)을 사용하기 때문에 착빙 영역에서 여전히 부착률과 부착 한계를 과대 예측한다. 이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 착빙 영역을 세 개의 영역으로 구분하였다. 그리고 벽면 특성을 고려하는 Bai and Gosman rebound 모델을 바탕으로 개발한, 새로운 wall-droplet interaction 모델을 후처리 기법에 도입했다. 그리고 액적의 항력계수를 증가시키는 deformation 현상을 반영하기 위해 3가지 deformation 모델을 비교·분석하여 가장 적합한 모델을 선정했다. 앞의 내용을 바탕으로 개발한 SLD 결빙 예측 코드를 검증하기 위해 실험 데이터를 활용하여 해석을 수행했다. 그 결과 수정된 후처리 기법은 착빙 영역에서 rebound 현상에 의한 부착률 감소를 더욱 크게 예측하였고 부착 한계와 부착률 크기를 예측하는 데 있어 향상된 정확성을 보여줬다. 그리고 deformation에 의한 항력계수의 증가를 가장 크게 결정하는 Wiegand model이 실험과 가장 유사한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1094-1104
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• 2010

익형주위 착빙 현상과 관련한 기존 연구는 수치적으로 예측된 결빙형상과 실험 결과를 정성적으로 비교하는데 그쳐, 해석 결과의 정확도에 대한 판단과 외기 조건 변화에 따른 결빙형상의 체계적 분석에 한계가 있었다. 이에 본 논문에서는 실린더와 익형의 결빙 형상을 가용한 실험 및 타 수치해석 결과와 비교, 검증하고 정량적으로 분석하는 연구를 수행하였다. 먼저, 개발된 코드로부터 획득한 결빙형상을 얼음의 최대두께와 얼음의 진행방향, 얼음의 분포, 얼음의 면적을 기준으로 나타낸 후 이를 정량적으로 분석하였다. 정량적 분석을 통해 유사한 결빙 형상을 직관적으로 비교할 수 있었다. 개발한 수치해석 코드는 아랫면에서의 결빙 면적, 얼음의 두께를 작게 예측하였다. 이를 개선하기 위하여 보다 정밀한 유동장 계산을 통해 획득한 입자의 궤적이 요구된다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.365-370
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• 2020

항공기에서의 결빙은 동체 전체의 무게증가로 인한 연료 효율 감소, 거칠기 생성으로 인한 항력 증가, 센서의 오작동 등과 같은 문제의 원인이다. 폴리우레탄 탑코트의 경화온도인 60℃에서의 경화시간에 따른 폴리우레탄 탑코트의 점도를 실시간으로 측정하였고 이 데이터를 통해 폴리우레탄 탑코트의 시간 별 점도에 대해 파악하였다. 실리카 나노입자는 초음파분산을 통해 에탄올 내에 분산을 진행하였고, 각기 다른 선경화 조건을 진행한 폴리우레탄 탑코트 위에 도포를 진행하였다. 실리카/폴리우레탄 탑코트 나노복합재료의 표면 거칠기는 표면 거칠기 테스터를 사용하여 측정하였고 표면 거칠기 데이터는 3차원 매핑을 사용하여 시각화 하였다. 선경화 시간에 따른 실리카와 폴리우레탄 탑코트 간의 접착력은 인발접착시험(Adhesion pull-off test)를 통하여 평가를 진행하였고, 표면 소수성은 증류수를 이용한 정적 접촉각을 통해 평가하였다. 최종적으로 소수성 표면을 위한 폴리우레탄 탑코트의 최적 선경화 시간을 파악할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권1호
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• pp.23-33
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• 2020

본 연구에서는 표면 조도 분포가 항공기 결빙 수치 해석에 미치는 영향성에 대한 연구를 수행하였다. 기존의 항공기 결빙 해석 연구에서는 표면 조도의 크기에 초점이 맞춰져 있었으며, 표면조도의 효과 측면에서는 완전 난류 가정을 적용하여 난류 천이를 고려하지 못하고 있다. 또한 일부 연구에서, 표면 조도가 천이 과정에 미치는 영향이 선험적인 수식으로 나타났으나, 이러한 기법은 항공기 결빙 해석의 정확도를 낮추는 요인으로 여겨졌다. 따라서 본 연구에서는 표면 조도가 난류천이 및 열 경계층에 미치는 영향을 모두 고려할 수 있도록, 2-방정식 난류 모델을 기반으로 하는 난류 천이 모델을 적용하였다. 표면 조도의 효과를 고려할 수 있도록 표면 조도 증폭 파라미터를 수송 방정식 형태로 적용하였으며, 물리적인 특성을 고려하기 위해서 표면 조도 분포 모델을 적용하였다. 이를 검증하기 위하여 2차원 익형의 표면 조도, 대류 열전달 계수 및 결빙 형상을 획득하였으며, 실험 결과와 기존 기법들을 사용한 수치 해석 연구결과를 비교하였다. 그 결과, 앞전에서의 열전달 계수의 과도한 예측과 그에 따른 익형 아랫면에서의 얼음뿔 형상이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항공운항학회지
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• 제18권3호
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• pp.34-41
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• 2010

'Aviation Safety' is the state in which the risk of harm to persons or of property damage is reduced to, and maintained at or below, an acceptable level through a continuing process of hazard identification and risk management in the aviation field. 'Risk' is the assessed potential for adverse consequences resulting from a hazard and 'Risk assessment' involves consideration of both the frequency and the severity of any adverse consequence. This study focused on the risk frequency about a case airport which does not meet the 'Runway end safety area' requirement of ICAO SARPs and Korea standards and used 'RSA risk model' for estimating the risk frequency. As results of this study, risk frequency of the runway end safety areas in the case airport is higher than that of 'Runway end safety area' requirement of ICAO SARPs and Korea standards, which means that alternatives for risk frequency mitigation to a level as low as reasonably practicable is required in the case airport. The optimum solution analysed from this study is to impose restriction of aircraft operation when the runway condition is poor(icing condition) and also it snows in the case airport.