• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권4_2호
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• pp.639-648
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• 2023

In modern society, UAM (Urban Air Mobility) transportation system is being developed as an alternative to urban traffic congestion and environmental problems, and electric vertical take-off and landing (eVTOL) is a combination of vertical take-off and landing function and electric power. It is attracting attention as an innovative next-generation transportation method as an eco-friendly alternative that reduces noise and air pollution by providing efficient mobility within the city. Since eVTOL development requires designing and implementing airframes suitable for various mission purposes, the power system needs to be developed as a platform concept before airframe development. In this study, we empirically proposed a test bench concept equipped with a stable power supply and an efficient control system, essential in developing a power platform with a combined function in the form of a fuselage and module type specialized for various mission purposes. The proposed drivetrain platform test bench consists of a system verifying the stable take-off and landing software and a power platform adjusting the motor's thrust. It will serve as a verification system that can be developed.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권3호
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• pp.20-29
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• 2021

항공기 추진시스템 전동화, 분산추진기술, 자율지능기술의 발달로 전기추진 수직이착륙 항공기(eVTOL: Electric Vertical Take-off and Landing)를 활용한 도심항공교통서비스 구현 가능성이 높아짐에 따라 미국, 유럽 등 항공선진국들에서 전기추진 수직이착륙 항공기에 대한 인증제도 연구가 활발히 진행되고 있다. 2019년 유럽항공안전청이 수직이착륙 항공기를 위한 새로운 기술기준 SC-VTOL을 고시하는 등 근시일 내 인증제도 마련이 예상되나 국내 인증제도는 eVTOL 항공기의 개발과 시장 운용에 대비가 미비하다. 본 연구에서는 해외 eVTOL 개발과 인증제도 마련 동향을 조사하고, 미국/유럽의 제도개선 방향을 분석하여 국내에 관련 인증제도 마련을 위한 고려사항을 분석하였다. 이 후 SC-VTOL과 현행 국내 항공기기술기준을 비교분석하고 국내 eVTOL 항공기 형식증명/형식증명승인을 위한 방안을 제시하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.95-101
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• 2024

본 논문에서는 다양한 eVTOL (electric vertical take-off and landing) 항공기의 안전성 평가 수행을 위한 가변형 시뮬레이션 환경을 구축하고자 한다. eVTOL 항공기마다 적용되는 Inceptor, 항공기 동역학 모델, 제어기가 상이하므로, 이를 가변형으로 구성하여 eVTOL 항공기마다 안전성 시험 평가 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구성하였다. eVTOL 항공기의 안전성 평가 수행을 위한 시험 항목 및 성능 지표를 설정하였으며, 시험 항목별 시험절차에 따라 안전성 시험 평가 시 필요한 지상보조설비를 구상하여 시뮬레이션 환경에 구현하였다. 또한, 시뮬레이션 내 eVTOL 항공기의 데이터를 활용한 안전성 성능 분석을 위해 MATLAB/Simulink 기반의 시뮬레이션 비행데이터 수집 환경을 구축하고, 안전성 성능 분석을 위한 툴을 구현하였다. 최종적으로 본 논문에서 구현한 가변형 시뮬레이션 환경에서의 안전성 시험 비행 수행 및 성능 분석을 수행하였으며, 정상적으로 수행되는 것을 확인함으로써 시뮬레이션 환경을 검증하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.686-697
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• 2024

eVTOL (electric vertical take-off and landing) 항공기의 안정적인 도심 비행을 위해서는 조종성과 안정성 확보가 필수적이다. 하지만 기존 유인항공기와 다른 특성을 가진 eVTOL 항공기에 대한 명확한 조종성 규격이 마련되지 않았다. 따라서, 본 논문에서는 기존 유인 항공기의 조종성 규격을 바탕으로 eVTOL 항공기에 적합한 조종성 평가항목을 식별하고, 평가를 통해 예측 조종성 기준을 만족하는 제어시스템을 설계하였다. Lift-Cruise 형상의 eVTOL 항공기에 SVO (simplified vehicle operation) 조종 법칙과 SCAS (stability and control augmentation System) 기반 제어 법칙을 적용하였다. CONDUIT (control designer's unified interface)을 활용하여 level 1 기준을 충족하는 것을 확인하였고, 검증을 하기 위해 HQTE (handling qualities task elements)를 바탕으로 X-Plane 기반의 시뮬레이션 환경에서 할당 조종성 평가를 수행하여 조종성이 확보된 제어시스템을 설계하였다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.27-38
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• 2022

Urban air mobility (UAM) has recently attracted lots of attention as a solution to urban centralization and global warming. Electric vertical take-off and landing (eVTOL) is a concept that emerges as one of the promising and clean technologies for UAM. There are two difficult challenges for eVTOL aircraft to solve. One is how to improve the weight efficiency of aircraft, and the other is how to complete long-range missions for UAM's flight scenarios. To approach these challenges, we propose a consolidated concept design of battery-fuel cell hybrid tiltrotor aircraft with a liquid hydrogen (LH₂) fuel tank. The efficiency of a battery-fuel cell hybrid powertrain system on the designed eVTOL aircraft is compared to that of a battery-only powertrain system. This paper shows how much payload can increase and the flight scenario can be improved by hybridizing the battery and fuel cell and presenting a detailed concept of a cryogenic storage tank for LH₂.

• 한국항행학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.73-84
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• 2020

자동차 대수의 증가로 인한 지상 교통의 혼잡을 극복하기 위해 많은 회사들이 새로운 방식의 운송 수단인 미래형 개인항공기(PAV)를 제안하였다. 미래형 개인항공기 중에서도 전기를 동력으로 사용하고 수직 이착륙이 가능한 전기수직이착륙(eVTOL)항공기가 주목을 받고 있으며 그러한 항공기들의 형상은 멀티콥터형에서 틸트 덕티드팬까지 다양하다. 본 연구에서는 eVTOL 유형별 장단점 등 특성을 분석하였다. 틸트날개형, 복합형, 멀티콥터형의 대표적인 eVTOL PAV인 바하나, 오로라, 볼로콥터에 대해 구성성분 합계 방식을 사용하여 유해항력을 구하였으며, 항공기 설계 및 공력 해석 프로그램인 OpenVSP와 XFLR5 프로그램을 사용하여 표면적과 유도항력을 구하였다. eVTOL PAV에 사용되는 배터리는 테슬라 2170 배터리로 가정하고 항속거리를 계산하였다. 또한 각 eVTOL에 대해 이착륙 및 순항을 포함한 임무형상별로 에너지소모 및 최대 비행시간을 계산하여 비교하였다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제14권1호
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• pp.201-208
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• 2022

As around the world, ground and underground transportation capacity is reaching its limit, centering on urban areas. As urban traffic becomes congested, time and cost are astronomical, and environmental destruction caused by urban pollution is becoming increasingly serious. As a way to solve this problem, the means of flying over the air are in the spotlight as the next generation of future transportation, and the concept of urban air mobility (UAM, Urban Air Mobility) is defined as systematic planning. The development of an electric-powered vertical take-off (eVTOL) aircraft that obtains electric power through a battery using a personal aerial vehicle (PAV) as a means of transportation has accelerated. As the aircraft development of new technology aircraft in the evtol method is actively carried out, the need to prepare systems such as aircraft certification standards, pilot qualification systems, and qualification management is emerging. The Federal Aviation Administration (FAA) and the European Union Aviation Safety Agency (EASA), which lead international standards, announced new special technical conditions and temporary regulations SCVTOL-01, respectively. However, the pilot qualification system for operating the uam aircraft has not yet been clearly announced. Therefore, this paper analyzes the recently announced FAA regulations and EASA regulations to identify differences and directions in perspectives on UAMs and study the existing vertical take-off and landing aircraft (VTOL) pilot qualification system to present directions for qualification classification.

• 한국항공운항학회지
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• 제29권3호
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• pp.52-65
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• 2021

A large amount of time and cost is consumed due to congestions caused by an increasing number of cars which results in a lot of emissions. To overcome these problems, a new electric vertical takeoff and landing (eVTOL) aircraft is being considered. Since vertical take off and landing without a separate runway is realized and electricity is used as a power source, it could solve the saturated ground traffic congestions without emissions. In this paper, the initial sizing was performed based on the Nexus 6HX of Belltextron which is a tilt-ducted fan type. In this study, the electric propulsion system that only uses battery was implemented instead of current Nexus 6HX hybrid electric propulsion. Aerodynamic analyses were performed using OpenVSP and XFLR5. Power-to-weight ratio, wing loading, estimated weight were calculated with these analyses.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.77-95
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• 2023

본 연구에서는 반복 설계를 통한 틸트 + 정지로터형 전기추진 수직이착륙 항공기(eVTOL)의 개념설계를 수행하였다. 현대자동차의 S-A1을 기준 형상으로 하여 도심항공모빌리티(UAM)의 개념을 사용하여 임무 형상을 정의하고 OpenVSP, XFLR5 소프트웨어를 사용하여 형상 설계와 공력해석을 수행하였다. 설계된 형상을 바탕으로 필요 동력을 추정한 뒤 배터리의 요구성능과 최대 이륙 중량(MTOW)을 계산하였다. Microsoft Excel과 Visual Basic Application을 사용해 반복적으로 계산하였으며, 이 과정에서 전기모터의 중량 추정식을 새롭게 고안하였다. 또한 자동화된 프로그램을 이용하여 eVTOL의 설계변수별 민감도 분석을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권1호
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• pp.59-66
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• 2022

도심의 교통체증 문제를 해결하기 위해 eVTOL(Electric Vertical Take-Off and Landing) 항공기를 이용한 도심항공교통(UAM) 개념이 등장하여, 많은 국내외 기간들의 연구가 진행되고 있다. 하지만 도심 위를 필연적으로 비행하게 되는 eVTOL 기체가 차세대 교통수단으로 자리 잡기 위해서는 안전성의 확립이 필수적이다. 추락 시 위험도는 항공 안전과 관련된 대표적인 요소이며, 위험도 분석을 위해서는 돌발 상황으로 인한 기체의 추락 및 충돌 지점 예측이 필요하다. 고정익 모드로 운항하는 비행체의 경우 자세 혹은 방향을 결정하는 데 조종면이 큰 역할을 차지한다. 따라서 본 연구에서는 eVTOL 기체의 추락 시 위험도를 분석하기 위해 추진 시스템이 고장 난 기체의 조종면 각도에 따른 추락 지점의 분포를 추정하는 방법을 제시한다. 여기서, 성능과 형상이 공개된 eVTOL 기체를 대상으로 분석한 데이터를 사용하였다. 또한, 초기 조건에 따른 추락 지점의 분포와 확률을 계산하여 추락할 확률이 높은 구간을 도출하였으며, 추락 순간의 속도를 계산하였다.