• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.172.1-172.1
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• 2005

• 항공우주시스템공학회지
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• 제7권2호
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• pp.8-14
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• 2013

When launch vehicles are manufactured, one of the key points is a design of lightweight structure for reducing costs. Isogrid structure was designed to solve this topic, and many researches were carried out about buckling load because compression load is mainly applied to them. Recently, many studies are also being carried out about FEM model geometry of isogrid structure. The reason is that isogrid structure depends on size of ribs so it is difficult to modify about small changes in rib pattern. In this study, 1/8 model of cylindrical isogrid structure model was developed to analyze buckling behavior. Through parameter study, buckling analysis were performed to analyze buckling load and buckling mode depending on size of ribs.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권4호
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• pp.35-40
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• 2005

압축하중을 받는 실린더형 구조물에 대한 보강방법으로는 스킨-스트링거, 격자보강 형상 등 여러 종류가 있다. 그 중 isogrid 형상은 정삼각형형태의 보강대가 반복되는 보강구조로서 여러 가지 조합하중 및 집중하중에 대한 대처능력이 우수한 보강구조이다.본 논문에서는 격자보강 구조 중 isogrid 구조에 대한 압축 좌굴시험 및 비선형 해석을 수행하였다. Isogrid 패널은 두께가 11.43 mm, 높이가 660 mm, 외경이 2.4 m이며 70도의 원호를 이루는 알루미늄합금 일체형 구조이다. 시편에 대한 압축 좌굴시험을 통하여 국부좌굴강도, 전체좌굴강도, 국부좌굴후의 거동 등을 확인하였다. 또한 MSC/MARC를 이용한 비선형 FEM 해석을 수행하여 구조시험 결과와 비교하였다. 해석 시에는 패널의 소성 가공 시 발생한 형상공차를 고려하였다. 시험결과와 해석결과는 좌굴하중 및 좌굴모드가 모두 비교적 일치하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.653-661
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• 2020

본 논문에서는 우주 발사체 추진제 탱크 구조인 등방성 격자 원통 구조의 경량 설계를 위하여 축 방향의 압축력과 내부 압력을 함께 고려하여 좌굴 Knockdown factor를 수치해석 연구를 통하여 새롭게 정립하였다. 등방성 격자 원통 구조의 유한요소 모델링 및 비선형 후좌굴 해석을 위하여 비선형 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하였다. 본 연구 결과, 축 방향의 압축력과 500 kPa의 내부 압력을 함께 받는 등방성 격자 원통 구조의 전역 좌굴 하중 및 좌굴 Knockdown factor가 축 방향의 압축력만을 받는 원통 구조에 비해 각각 304% 및 53%만큼 증가하였다. 따라서 발사체 탱크 구조의 좌굴 설계 시, 내부 압력과 압축력을 함께 고려한 본 연구의 좌굴 Knockdown factor를 이용할 경우, 내부 압력을 고려하지 않은 설계에 비하여 경량 구조 설계가 가능함을 확인하였다.

• 천문학회보
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• 제46권1호
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• pp.38.1-38.1
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• 2021

본 발표에서는 Transformable Reflective Telescope(TRT kit)의 새로운 버전을 소개한다. TRT kit는 기본형인 뉴턴식 반사망원경에서 부경 교체를 통해 카세그레인식, 그레고리식으로 간단하게 변형 할 수 있는 광학 실험장치이다. 본 장치는 주로 망원경 교육이나 광학계 개발에 필요한 실험에 활용된다. 모듈화 설계를 통해서 여러 종류의 광학계를 쉽게 탈착하여 다양한 실험을 할 수 있다. 광기계부는 정밀하게 제작된 알루미늄 프로파일과 Isogrid구조를 채택하여 경량화 구조로 설계되었다. 이러한 경량부품들을 통해 이전 버전보다 50~70%의 중량 감소율을 달성하였다. 유한요소해석 결과 경량화된 뉴턴식 TRT kit는 이전 버전과 비교해서 자체 하중에 의한 최대 구조 변형이 0.11mm에서 0.023mm로 감소하였다. 부경 지지대 설계에는 자체 하중으로 인한 변형을 최소화하기 위해 트러스 (Truss) 구조가 도입되었다. 부경부의 자체 하중으로 인한 변형은 기존의 80㎛에서 21㎛로 감소하였다. 또한, 십자 레이저 정렬 장치가 추가되어 뉴턴식과 카세그레인식에서 공차 1.5' 이내로 광학계 정렬이 가능하다.

• 천문학회지
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• 제55권1호
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• pp.11-22
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• 2022

We introduce the Transformable Reflective Telescope (TRT) kit that applies an aluminum profile as a base plate for precise, stable, and lightweight optical system. It has been utilized for optical surface measurements, developing alignment and baffle systems, observing celestial objects, and various educational purposes through Research & Education projects. We upgraded the TRT kit using the aluminum profile and truss and isogrid structures for a high-end optical test device that can be used for prototyping of precision telescopes or satellite optical systems. Thanks to the substantial aluminum profile and lightweight design, mechanical deformation by self-weight is reduced to maximum 67.5 ㎛, which is an acceptable misalignment error compared to its tolerance limits. From the analysis results of non-linear vibration simulations, we have verified that the kit survives in harsh vibration environments. The primary mirror and secondary mirror modules are precisely aligned within 50 ㎛ positioning error using the high accuracy surface finished aluminum profile and optomechanical parts. The cross laser module helps to align the secondary mirror to fine-tune the optical system. The TRT kit with the precision aluminum mirror guarantees high quality optical performance of 5.53 ㎛ Full Width at Half Maximum (FWHM) at the field center.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권3호
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• pp.503-510
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• 2005

In this paper, the topology optimization of inner-wall stiffener of cylindrical containers for the use as a rocket fuel tank is presented. Such structures for space mission should have high stiffness against the buck]ins while their weight should be maintained low from the viewpoint of cost and performance. Therefore, in the present work the reciprocal of critical buckling load is adopted as an objective function and the total mass of stiffener is constrained to a prescribed value. Due to the restriction of computational resources a section of cylindrical container is topologically optimized and this result is repeated to obtain the full design. Also, for manufacturability the concept of periodic topology pattern in design domain is newly introduced. In the numerical examples, the results by the proposed approach are investigated and compared with those of isogrid design.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제10권3호
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• pp.223-243
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• 2023

There is a burgeoning demand for minimizing the mass of satellites because of its direct impact on reducing launch-to-orbit cost. This must be done without compromising the structure's efficiency. The present paper introduces a relatively low-cost and easily implementable approach for optimizing structural mass to a maximum natural frequency. The natural frequencies of the satellite are of utmost pertinence to the application requirements, as the sensitive electronic instrumentation and onboard computers should not be affected by the vibrations of the satellite structure. This methodology is applied to a realistic model of Al-Azhar University micro-satellite in partnership with the Egyptian Space Agency. The procedure used in structural design can be summarized in two steps. The first step is to select the most favorable primary structural configuration among several different candidate variants. The nominated variant is selected as the one scoring maximum relative dynamic stiffness. The second step is to use perforation patterns reduce the overall mass of structural elements in the selected variant without changing the weight. The results of the presented procedure demonstrate that the mass reduction percentage was found to be 39% when compared to the unperforated configuration that had the same plate thickness. The findings of this study challenge the commonly accepted notion that isogrid perforations are the most effective means of achieving the goal of reducing mass while maintaining stiffness. Rather, the study highlights the potential benefits of exploring a wider range of perforation unit cells during the design process. The study revealed that rectangular perforation patterns had the lowest efficiency in terms of modal stiffness, while triangular patterns resulted in the highest efficiency. These results suggest that there may be significant gains to be made by considering a broader range of perforation shapes and configurations in the design of lightweight structures.