• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1273-1283
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• 2011

3 차원 비정상유동해석을 통하여 자이로밀의 공기역학적 특성을 고찰하였다. 일반적으로 소형자이로밀은 구조가 간단하고 솔리디티가 높아 제작이 쉽고 자구동(self-starting)이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 TSR (tip speed ratio)가 4~7 인 다리우스풍력발전기와 다르게 1~3 정도로 매우 낮다. 본 연구에 사용한 자이로밀은 일정한 단면을 가진 3 개의 직선날개로 구성되어 있으며 솔리디티는 0.75 이다. 솔리디티가 매우 낮은 다리우스풍력발전기와 다르게 자이로밀은 TSR 이 증가함에 따라 날개 상호간의 간섭과 하류에 위치하는 날개로 유입되는 유동속도의 급격한 감소로 인하여 양력이 감소하고 날개의 회전속도에 의하여 주변의 공기가 가속되면서 항력의 증가로 성능이 저하되었다. 이로 인하여 TSR 이 2.4에서 최고의 성능을 나타내며 이후로 급격히 감소하는 것을 알 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권1호
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• pp.9-14
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• 2009

2차원 비정상의 RANS 방정식을 이용하여 피치가 고정된 3개 혹은 4개의 날개(hydrofoil)를 가지는 조류발전용 수직축 터빈주위의 비정상 유동장 해석을 수행하였다. 상용수치해석코드인 Fluent를 이용하여, 균일류에 놓인 $NACA65_3$-018날개에 대하여 받음각(angle of attack)의 변화를 주며 계산되는 유체력을 실험값과 비교하였고, 이를 바탕으로 대표적인 수직축 조류발전 터빈의 특성을 2차원적으로 고찰하였다. 사용된 수치해법은 대상 유동을 효과적으로 모사할 수 있음을 확인 하였고, 터빈의 최적 효율은 날개수 및 유속 대비 회전수 등의 적절한 조합으로 실현 될 수 있음을 파악하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권4호
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• pp.1-6
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• 2005

적대적 환경에서 임무를 수행하는 비행체의 레이다 포착에 관련된 스텔스 기술이 주요 설계 문제로 부각되고 있다. 레이다 회피 기능을 증대시키는 방안들을 분석하기 위해서는 Maxwell 방정식을 해석하는 기법이 필요한데, 본 연구에서는 기본 수치기법으로 다학제 최적설계 연구에 적합한 CFD 기법을 이용하였다. 시간 영역 전자기장 데이터를 DFFT 알고리즘을 이용하여 주파수 영역으로 변환한 후, 근방-원방 변환에 기초한 Green 함수 관계식을 사용하여 RCS 특성을 예측하였다. 검증을 위해 완전전도 실린더 주위 TE 모드를 고려하였으며, CFD 기법을 원용한 CEM 코드의 가능성을 확인하기 위해 비행체 날개단면 주위의 전자기 산란 현상을 계산하였다.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.24-29
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• 2008

최근의 유가인상과 관련하여 상업용 및 군용 항공기 운용시의 연료 효율을 높이고자 하는 노력이 가속화되고 있다. 관련 연구에 의하면 수송기와 비즈니스 젯 항공기에 있어서 윙렛은 공력/구조적 효율성을 향상시키고, 적은 중량 증가로 저속 수송기의 상승 성능을 향상시킨다고 보고된 바 있다. 윙렛은 일반적으로 날개 끝에 장착되는 작은 공력면이며, 날개에 수직에 가깝게 장착되어 날개 끝단 와류의 순환 유동장내에서 작용한다. 윙렛의 설계는 위치, 높이, 테이퍼비, 후퇴각, 익형, toe-out 및 켄트각 등 많은 요소를 고려해야 하는 매우 복잡한 과정이다. 최근에는 미국 보잉사의 B737-800과 B787 등의 최신 기종에서 Blended 윙렛을 성공적으로 적용하여 날개끝의 길이를 늘리는 것(Wing Tip Extension) 보다 적은 추가 중량으로 같은 순항 성능을 도출하는데 성공하였다. 윙렛의 점성저항으로 인하여 최소항력은 증가하지만 높은 양력계수에서는 유도항력의 감소로 전체 항력이 감소하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 윙렛은 강한 날개끝 와류를 발생시키는 높은 양력계수에서 순항하는 항공기에 더욱 적합하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권8호
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• pp.555-563
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• 2020

전진익 항공기는 평익 항공기와 비교하였을 때 우월한 공력 특성을 갖고 있다. 그러나 전진익 항공기는 종래의 주익에 비하여 낮은 발산 속도를 갖고 있게 되고, 이는 설계 단계에서 필수적으로 고려하여야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 공력탄성학적 테일러링에 대한 연구가 이루어졌다. 적층 판의 최적의 적층 배열을 찾기 위해선 반복적인 계산이 필요하고 이를 위하여 모델링이 용이하고 계산 효율성이 우수한 1차원 보 축소 해석을 수행한다. 해석을 위하여 다물체 동역학 프로그램인 DYMORE를 사용하였고 이를 해석해와 비교하였다. 또한 NACA0015 형상의 다중 셀 구조 단면을 해석하기 위하여 상용 프로그램 VABS를 사용하였고 전진익 항공기의 날개를 보다 현실적으로 해석하기 위하여 oblique 기능을 사용하였다. 공력탄성학적 테일러링을 통하여 얻은 최적의 발산 속도는 238.9m/s이고 이는 기존에 동일 중량, 단일 방향으로 적층한 날개에 비하여 42% 가량 개선된 수치이다. 하지만 공력탄성학적 테일러링이 부주의하게 적용할 경우 기존 단일 적층 날개에 비하여 오히려 감소된 발산 속도를 가질 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.173-184
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• 2013

본 연구에서는 프로펠러나 헬리콥터 로터와 같은 회전체의 공력 최적 설계를 위한 다단 최적 설계 프레임워크를 제안한다. 이 프레임워크는 플랜폼 설계와 단면의 형상 설계를 반복적으로 수행하는 설계 전략을 통해 회전체의 공력 성능 향상을 목표로 한다. 플랜폼 설계의 단계에서는 유전 알고리즘과 2차원 CFD 데이터베이스 기반의 깃 요소 모멘텀 이론을 이용하여 빠른 시간에 회전체의 공력 특성을 평가하여 최적점을 탐색하였다. 플랜폼 설계 후 단면에 유입되는 유동 조건을 예측하여 단면 형상 최적 설계를 수행하였다. 설계 과정에서 보다 면밀하게 유동 특성이 분석될 수 있도록 2차원 N-S 해석자와 민감도 기반의 최적화 알고리즘을 통해 최적해를 탐색하였다. 단면 형상이 설계된 후에는 최적의 유동 조건을 산출할 수 있도록 플랜폼 설계를 반복적으로 수행하였다. 본 프레임워크를 1kW급 전기추진용 항공기 프로펠러 설계에 적용하여 그 유효성을 3차원 N-S 해석과 풍동 실험을 통해 검증하였다. 설계 후, 풍동 실험 결과를 기준으로 약 5%의 프로펠러 효율 증가를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1009-1015
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• 2014

본 연구는 NACA0012 천음속 에어포일 유동에 있어서 비평형 응축이 Force 계수(압력, 양력 및 항력계수)에 미치는 영향을 TVD 수치해석을 통하여 연구하였다. 정체점 온도 298 K, 받음각 ${\alpha}=3^{\circ}$인 경우, 주류 마하수 0.78~0.81에서는 정체점 상대습도의 증가함에 따라 양력은 단순 감소한다. 반면 Lift force break 마하수 영역의 주류 마하수에서는 정체점 상대습도의 증가에 따라 양력은 오히려 증가한다. 받음 각 ${\alpha}=3^{\circ}$, 정체점 상대습도가 0%인 경우, 주류 마하수의 증가에 따라 항력은 급격하게 증가하지만, 응축의 영향이 큰 60%인 경우에는 주류 마하수의 증가에 조금 증가할 뿐이다. 동일한 주류 마하수인 경우 비평형 응축에 따른 전 항력의 감소는 받음각과 정체점 상대습도가 증가할수록 크게 된다. 응축이 없는 ${\Phi}_0=0%$인 경우는 주류 마하수가 크고 받음각이 클수록 Wave drag은 크게 되나 응축의 영향이 비교적 큰 ${\Phi}_0=50%$ 이상인 경우는 오히려 Wave drag이 작아지는 것으로 나타났다. 한편, 정체점 상대습도가 낮고, 주류 마하수가 클수록 충격파 직전의 최대 마하수는 커지는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1059-1066
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• 2021

우리나라는 해상활동의 중요성이 크며, 산업화에 따른 이상기후 현상 등을 규명하기 위해 육상에 많은 자동기상 관측설비를 운영 중이지만 해상에서는 그 수가 매우 부족하다. 또한, 해양안전정보 구축 등을 위해 해양조사선을 운영 중이나 접근이 어려운 곳이 많고 높은 운영비용이 요구된다. 따라서 다양한 해양관측 등이 가능한 소형무인화선박의 개발이 필요하다. 한편 소형 무인화 선박에서 세일(Sail)은 항해 성능에 큰 영향을 미치므로 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 에어포일 형상보다 높은 공기역학적 성능을 갖는 것으로 알려진 트윈커브세일(Twin curvy sail)의 설계변수인 캠버(Camber)효과에 대해 검토하였다. 5 종류의 캠버에 대해 유동해석 결과, 캠버 크기가 9 %일 때 가장 높은 양력계수를 나타내었다. 트윈커브세일의 경우 Port sail과 Starboard sail의 상호작용에 의해 받음각 23°에서 가장 높은 양력계수를 갖고, Port sail의 경우 받음각 20°에서 가장 높은 양력계수를 Starboard sail의 경우 받음각 15°에서 가장 낮은 양력계수를 나타내었다. 또한, 트윈커브세일은 모든 받음각에서 에어포일 형상인 NACA 0018보다 높은 양력계수를 나타내었다.

• 분석과학
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• 제21권2호
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• pp.148-157
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• 2008

$1,000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 수천~수만 rpm으로 작동하는 가스터빈 부품의 수명을 예측하기 위하여 크립파단 실험으로 얻어진 Larson-Miller 크립곡선을 활용하고 있다. 이 방법은 고온에서 시편에 하중을 주어 파단수명을 구하여 크립 파단수명을 온도와 하중의 함수로 나타낸 실험결과 곡선이다. 파손적 실험으로서 오차가 수십배를 상회하여 수명예측이 정확하지 않다. 반면에 본 연구에서는 비 파손적일 뿐 아니라 더 정확한 수명예측이 가능한 방법을 소개하고자 한다. 즉, $1,280^{\circ}C$에서 22,000시간(6,000 기동) 사용되어 폐기된 보령 가스터빈 제1단 단결정 블레이드(버켓)에 국부적으로 polishing한 후, 부식시킨 다음 replica를 떤다. 이 replica에 붙은 석출물들은 TEM과 SEM 사진으로 구하여 디지털 이미지하여 크기가 측정된다. 블레이드가 사용 전에 $0.45{\mu}m$ 크기에서 사용 후, $0.6{\mu}m$로 성장하였으나, 추가적으로 약 만여 시간 더 사용할 수 있으며 열처리를 추가하면 이만여 시간 더 사용할 수 있음을 알 수 있었다.