• 한국항공우주학회지
• /
• 제47권2호
• /
• pp.107-113
• /
• 2019

본 논문에서는 대기 속도 센서가 없는 항공기에서의 강인 필터 기반의 바람 추정 기법을 제안한다. 바람 속도(wind velocity)는 항공기의 유도 및 제어를 더욱 정밀하게 수행하기 위해 사용되는 정보이다. 일반적으로 바람 속도는, 대기 속도와 지면 속도의 차이를 계산하여 얻을 수 있다. 이때 대기 속도는 피토 튜브와 같은 항공기와 대기의 상대 속도를 측정하는 대기 속도 측정 센서에서 얻을 수 있고, 지면 속도는 항법 시스템으로부터 얻을 수 있다. 그러나 항공기의 구성을 간단하게하기 위하여 대기 속도 측정 센서를 장착하지 않는 경우, 바람 속도를 직접적으로 얻을 수 없기 때문에 필터를 이용한 바람 추정 기법이 필수이다. 이때 난류에 의해 항공기의 공력 계수가 변하게 되는데, 이는 바람 추정 필터의 시스템 모델의 불확실성을 유발하게 되고, 결국 바람 추정 성능이 저하된다. 따라서 본 연구에서는 공력계수 불확실성에 강인함을 확보하기 위해 $H{\infty}$ 필터를 적용한 바람 추정 기법을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법이 공력계수의 불확실성이 있는 상황에서 성능을 개선하는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제49권2호
• /
• pp.107-120
• /
• 2021

전기동력 분산추진 비행체는 다수의 프로펠러로 인하여 복잡한 프로펠러 후류 유동 및 기체와의 상호간섭이 발생한다. 이에 따라 초기설계 단계에서는 다양한 형상과 비행 조건에 대하여 프로펠러 구동 효과를 반영한 신속 공력 및 하중 해석이 요구된다. 본 연구에서는 프로펠러 효과를 고려할 수 있는 패널 기반의 효율적인 공력해석 기법을 개발, 검증하였다. Actuator Disk Theory(ADT)에 기반하여 프로펠러 후류 영역의 유도 속도장을 계산하고, 이를 3차원 정상 용출-중첩 패널기법의 비행체 표면 경계조건에 반영하였다. 한국항공우주연구원의 Quad Tilt Propeller(QTP) 비행체 단독 프로펠러와 선행 실험 연구의 프로펠러-날개 형상을 벤치마크 문제로 선정하여 해석을 수행하였다. Actuator 기법 기반의 전산유체역학(CFD) 결과와의 비교를 통해 프로펠러의 후류 속도장과 프로펠러 구동에 따른 날개의 공력하중 분포 변화를 검증하였다. 자율비행 개인용 항공기(Optional Piloted PAV, OPPAV)와 QTP 공력해석에 기법을 적용하고, CFD와의 해석 소요 시간 및 결과 비교, 분석을 통해 기법의 실용성과 타당성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권7호
• /
• pp.445-454
• /
• 2022

항공기가 빙점 이하의 습도가 높은 구름대를 지날 때 액적이 항공기와 충돌하면 날개, 동체 등 항공기 구성품에 결빙이 발생한다. 특히 항공기의 날개에 결빙이 증식되면 공력 성능의 저하와 비행 안정성의 감소 등의 치명적인 안전 문제를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 항공기 날개에 적용되는 고양력 장치인 다중 익형의 결빙 증식량이 최소가 되도록 형상 최적설계를 수행하였다. 3차원 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 지배 방정식을 이용하여 공력해석을 수행하였고, 다물리 전산해석을 통해 결빙의 형상 및 증식량을 예측하였다. 최적설계의 목적함수는 결빙 증식량 최소화로 설정하였고, 설계변수는 Slat과 Flap의 전개 각도와 위치를 정의하는 형상 변수 6개를 선정하였다. 설계 과정에서 목적함수의 평가는 크리깅 근사모델을 사용하여 대체하였고 유전자 알고리즘을 적용하여 최적 형상을 도출하였다. 최적화를 수행한 결과, Slat과 Flap에 최적의 전개 각도와 위치를 적용하였을 때 결빙 증식량이 약 8% 감소하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권3호
• /
• pp.181-192
• /
• 2022

헬기의 능동진동제어시스템(AVCS)은 주로터로부터 발생되는 진동을 제어하며, 수동형 진동저감장치 대비 저중량으로 우수한 진동저감 성능을 발휘한다. 본 논문에서는 FxLMS 알고리즘을 기반으로 타코미터 및 가속도 센서 신호를 통해 연산된 제어명령을 하중발생기(CFG)로 전달하여 소형민수헬기의 진동을 제어하는 소프트웨어 개발 및 검증 내용을 제시하였다. DO-178C /DO-331 표준에 따라 모델 기반 설계 기법을 통해 진동제어 소프트웨어를 개발하였으며, PILS 및 HILS 환경에서 실시간 작동 성능을 평가하였다. 특히, PILS 환경에서는 LDRA 기반 검증 커버리지를 통해 소프트웨어의 신뢰성을 향상시켰다. AVCS를 소형민수헬기에 적용하기 위해 지상/비행시험을 통해 대상 헬기 동적응답특성 모델을 획득하였다. 이를 기반으로 시스템 최적화 분석 및 비행시험을 통해 최적 성능을 발휘하는 AVCS 형상을 결정하고, STC 인증을 획득하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제24권1호
• /
• pp.109-128
• /
• 2022

시설물안전법에 의한 터널의 정밀안전진단은 세부지침에 의거하여 수행되나, 현재의 TBM터널 세그먼트라이닝 평가체계에는 유압잭 사용의 장비특성, 세그먼트를 고려한 외관조사, 건전도를 위한 비파괴 시험방법 등의 결함특성을 반영하지 못하는 한계를 지닌다. 시설물정보관리시스템에 등재된 TBM터널은 1% 미만이지만 다중이용시설 및 국가 중요시설의 사용을 감안하여 많은 유지관리가 필요하다. 발파로 굴착하며 터널 축을 따라 6~12 m의 라이닝을 연속하여 현장 타설하는 NATM터널과 비교하여 TBM터널은 디스크커터와 커터비트가 달린 원형의 회전판을 회전하여 굴진하며 공장 제작된 폭 1.2~1.4 m 세그먼트를 조립하여 구조체를 형성한다. TBM터널에 대한 정확한 평가를 위해서는 설계, 시공, 운용단계의 특징이 고려되어야 한다. 11개 구간에서 운용중인 국내 지하철 TBM터널의 결함특성을 유형별로 분석하였으며 TBM터널 세그먼트라이닝의 공통된 결함 특성 이외에 특수한 결함에 대해서는 해외 논문 연구내용을 발췌하여 이해를 돕고자 하였다. 균열과 누수는 위치 및 형상에 따라 7가지 유형으로 구분하였으며, 박락 및 파손과 부식에 대해서는 3가지 유형으로 구분하여 분석하였다. 향후 설계, 시공의 피드백과 유지관리에 도움이 되고자 한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권9호
• /
• pp.599-608
• /
• 2022

로터 시스템을 사용하는 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)는 이착륙 시 버티포트(Vertiport)에서 지면 효과를 경험하게 된다. UAM의 안전한 운용을 위해서는 지면 효과가 비행체의 공력성능에 미치는 영향성이 선행적으로 분석되어야 한다. 본 연구에서는 Lattice Boltzmann Method (LBM)를 적용하여지면 효과가 동축 반전 프로펠러를 장착한 쿼드콥터 형상 전기동력 수직이착륙기 전기체의 공력성능 및 후류 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 동축 반전 프로펠러 시스템의 상하부 프로펠러에서 지면 효과 영향성은 상이하게 관찰되었다. 지면과의 이격 거리가 변화하더라도 상부 프로펠러의 성능에는 큰 변화가 없었지만, 지면과 가까워질수록 하부 프로펠러에서는 평균 추력과 토크 값이 크게 증가하였다. 또한 이격 거리가 감소함에 따라 추력 변동의 진폭이 증가하는 경향성이 나타났다. 지면 효과에 의해 프로펠러 후류는 하류 방향으로 충분히 전파되지 못하고 지면을 따라 발달한 Outwash 흐름에 의해 확산되었다. 프로펠러 시스템 사이에서 지면 확산 유동이 충돌하는 분수 와류(Fountain Vortex)의 형성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권12호
• /
• pp.889-898
• /
• 2022

본 논문에서는 3차원 전자기장의 병렬 해석 기법을 제안하였다. 시간 조화 벡터 파동 방정식 및 유한요소 기법에 기반한 전자기장 산란 해석이 수행되었으며, 모서리 기반 요소 및 2차 흡수 경계 조건이 도입되었다. 개발한 알고리즘은 유한요소망을 분할한 뒤 각 프로세서에 할당함으로써 요소별 수치적분 및 행렬 조립 과정의 병렬화를 달성하였다. 이때 부영역 생성을 위해 그래프 분할 라이브러리인 METIS가 도입되었다. 대형 희박행렬 방정식의 계산은 다중 프론탈 기법 기반 병렬 연산 라이브러리인 MUMPS를 통해 수행되었다. 개발된 프로그램의 정확도는 Mie 이론해 및 ANSYS HFSS 결과와의 비교를 통해 검증되었다. 또한 사용된 프로세서 수에 따른 가속 지표를 측정하여 확장성을 확인하였다. 완전 전기 도체 구, 등·이방성 유전체 구 및 유도탄 예제 형상에 대한 전자기장 산란 해석이 수행되었다. 개발된 프로그램의 알고리즘은 추후 유한요소 분할 및 합성법에 활용될 예정이며, 더욱 확장된 병렬 연산 성능을 목표하고자 한다.

• 한국조경학회지
• /
• 제52권1호
• /
• pp.1-16
• /
• 2024

앨빈토플러는 미래사회가 속도를 맞추는 동시화가 중요하다고 언급하면서 시간의 편차가 사회 발전을 저해할 수 있다고 했다. 우리는 언택트라는 뉴노멀 시대를 겪으면서 비대면 접촉의 증가와 디지털 전환 가속화를 경험했다. 이러한 빠른 변화 속에서 공간에도 동시화 즉 변화의 필요성을 견지해볼 수 있다. 이에 사람들이 어떤 정주지를 만들고 선택하는지에 대해서 연구해 보고자 한다. 이를 간접적으로 나마 알아볼 수 있는 대상으로 메타버스를 살펴보았다. 메타버스 공간 형태와 관련된 자료를 수집하기 위해 "동물의 숲"이라는 콘텐츠를 활용했다. 표본추출은 비확률적 표본추출 중 판단추출 방법을 활용하여 게임의 진행에 따른 차이를 완화하였다. 수집한 자료들을 평면 형태와 입지 형태에 따라 분류하고, 기술 통계를 통해 간략하게 정리했다. 각 시설들을 용도별로 매칭한 후 군집별로 좌표를 설정하여 목록화하여 데이터를 구축했다. 이 데이터를 군집별로 좌표평면상에 그래픽으로 나타내어 해석하고, 유클리디안 분석을 실시해 군집별 관계와 거주지 선택에 관해 유클리디안 행렬로 분석했다. 분석결과 유사 기능을 근접배치해 효율성을 추구하는 것으로 해석할 수 있었으며, 그럼에도 불구하고 거주지 선택에 있어서는 효율성이나 편리함이 아닌 주민들과의 인접 배치를 통해 커뮤니티를 이루고자 하는 것으로 해석되었다. 메타버스와 현실세계의 다름으로 인해 이를 현실과 동일시하기에는 한계가 있을 것으로 예상한다. 그러나 현실의 제약에서 멀어진 사람들이 가상세계에 표출한 공간을 통해 우리가 인지하지 못함으로 인해 명시하지 못한 바람을 간접적으로 알 수 있다.

• 한국조경학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.72-85
• /
• 2009

본 연구는 인간 활동을 담는 형식과 의미의 총체라 할 수 있는 서원, 그 중에서도 경상남도 함양의 남계서원을 대상으로 공간 및 시각구성상에 내재된 형식미와 의미 파악을 통해 서원 조영에 담겨진 경관짜임 원리를 풀이하고 현대 유사 전통적 공간의 경관설계 시 적용하기 위한 착안점을 구하기 위해 시도되었다. 남계서원은 생성과 풍요를 거쳐 초월과 회귀로 이어지는 비산비야(非山非野)의 풍수적 명처[연화부수형]에 생거사유(生居死幽) 형국에서부터 치(置)와 화(和)를 이루고 있다. 그리고 사당-내삼문-강당-동서재-외삼문으로 이어지는 위계는 일상제-삼신-오제로 연결되는 삼신오제사상의 투영이자 주자가례에 의한 예제적 틀을 준용한 비례부동(非禮不動)의 의미 넣기 기법이다. 또한 남계서원의 환경설계에는 산수의 물질적 대립 항 그리고 전후(前後), 종횡(縱橫), 동정(動靜)이라는 방향과 운동의 이진부호적 복합체계를 개입시켜, 경직된 축선을 고집하지 않으면서도 자연지형에 밀착된 건물과 마당의 공간 및 시각구성상의 비대칭 균형원칙을 추구하여 '치와 화'의 교집합 공간을 구축하였다. 한편, 건물 이름 짓기는 학문수양과 관련하여 성리학적 가르침과 풍수사신사(風水四神砂) 구조와 연계시켜 이루어짐으로서 기능과 의미를 일체화시킨 치와 화의 경관 놓기와 경관 맞추기가 드러나고 있다. 또한, 건물과 마당의 폐쇄감으로 볼 때 강학(講學) 및 유상(遊賞)공간 그리고 제향공간은 그 공간성격에 따라 개방감과 위요감, 긴장감과 안도감, 상승감과 위계감이 적절히 부여되는 등 청각적으로 의사 전달이 가능한 인간적 척도 개념이 반영되고 있다. 남계서원의 초기 건립과 이후의 변모과정에서 드러난 자연과 유연하게 이어지는 기능, 완결을 지향하는 비완결의 열림 그리고 긴장과 이완이 반복되는 동세적 아름다움을 구현하기 위한 치(置-놓기)와 자연과 일체감을 갖는 질서와 연속, 기념성과 일상성의 공유 등을 구현하기 위한 화(和-맞추기)의 경관짜임 의도는 오늘날 토지이용계획은 물론 캠퍼스 환경설계 분야에 시사하는 바가 크다.

• 한국환경생태학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.457-471
• /
• 2014

본 연구는 인천광역시 송도 해돋이공원의 공간기능에 따른 식재개념 적정성 검토, 식재구조 현황, 공간별 식재된 수목에 대해 형태평가와 생육평가를 통해 현재 식재되고 있는 조경수목의 형태 및 생육상태 문제점을 도출하고, 이를 개선하기 위한 평가 적용 체계를 제안하고자 수행하였다. 공간기능에 따른 식재개념 적정성 평가 결과 녹음기능이 필요한 공간 중 29.5%만 녹음식재지이었고, 58.7%는 시각적 경관식재지, 11.8%는 완충식재지이었다. 이는 시설물 중심 공간구성에 따른 식재면적 부족과 녹음기능을 수행할 수 없는 어린 수목을 식재하였기 때문인 것으로 판단되었다. 식재구조 현황에서는 식재기능 향상을 위해서는 각 식재개념에 따른 적정한 식재종, 식재 구조, 밀도, 규격, 생육상태 등을 고려한 식재가 필요할 것으로 판단되었다. 조경수목 평가 조사는 완충공간에서 22종 209주, 녹음공간에서 8종 71주, 시각적 경관공간에서 16종 266주, 생태적 경관공간에서 4종 54주로 총 28종 600주의 조경수목을 대상으로 수목평가를 실시하였다. 수목평가 결과 수목 형태평가 점수는 평균 56.6점, 수목 생육평가 점수는 평균 76.0점으로 평가되었다. 수목평가 점수는 모두 점수별로 등급화하였고 공간별, 수종별로 통계처리하여 유의성을 검증하였다. 본 연구에서는 수목평가 결과를 활용하여 공간기능별 수목 기준 도출 및 적정 식재개념을 적용하였다. 공간별 수목 형태평가 결과를 식재개념에 적용하면 완충식재는 기능성이 강조되므로 형태평가 등급이 가장 낮은 E등급, 생태적 경관식재는 다양성과 자연성이 강조되므로 D등급, 녹음식재는 이용성이 강조되므로 주간에서 분지된 가지의 높이를 고려한 수종 선택으로 C등급, 시각적 경관식재는 미적가치성이 강조되므로 A등급과 B등급을 각각 적용할 수 있었다. 공간별 수목 생육평가 결과를 식재개념에 적용해 보면 식재기반을 기준으로 양호와 불량으로 구분하여 완충식재, 시각적 경관식재, 생태적 경관식재에서는 생육평가 A등급부터 E등급까지 식재가 가능하였고, 녹음식재에서는 A등급부터 C등급까지 식재가 가능하였다.