• Coupled systems mechanics
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• 제8권4호
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• pp.315-338
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• 2019

The numerical investigations have been carried out on reinforced concrete slab against blast loading to demonstrate the accuracy and effectiveness of the finite element based numerical models using commercial package ABAQUS. The response of reinforced concrete slab have been studied against the influence of weight of TNT, standoff distance, boundary conditions, influence of air blast and surface blast. The results thus obtained from simulations were compared with the experiments available in literature. The inelastic behavior of concrete and steel reinforcement bar has been incorporated through concrete damage plasticity model and Johnson-cook models available in ABAQUS were presented. The predicted results through numerical simulations of the present study were found in close agreement with the experimental results. The damage mechanism and stress response of target were assessed based on the intensity of deformations, impulse velocity, von-Mises stresses and damage index in concrete. The results indicate that the standoff distance has great influence on the survivability of RC slab against blast loading. It is concluded that the velocity of impulse wave was found to be decreased from 17 to 11 m/s when the mass of TNT is reduced from 12 to 6 kg. It is observed that the maximum stress in the concrete was found to be in the range of 15 to $20N/mm^2$ and is almost constant for given charge weight. The slab with two short edge discontinuous end condition was found better and it may be utilised in designing important structures. Also it is observed that the deflection in slab by air blast was found decreased by 60% as compared to surface blast.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권1호
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• pp.17-25
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• 2019

항공기의 Intake는 공간적 제약 또는 생존성 확보의 이유로 S형태의 곡률을 갖는 덕트를 가진다. 그러나 덕트의 곡률은 2차유동과 유동박리의 발생을 야기하며 불균일한 압력분포 생성의 원인이 된다. 본 연구에서는 RAE M 2129 S-Duct의 형상에 보조 Duct를 적용하여 경계층 흡입을 수행하였다. 경계층 흡입의 위치와 각도를 설계변수로 설정하였으며, 흡입면에서 동일 유량을 흡입하는 조건을 부여하였다. S-Duct의 전산해석 타당성을 검증하기 위하여 Port Side와 Starboard Side의 무차원 압력 분포를 ARA 실험값, 전산해석 값과 각각 비교하여 확인하였다. 본 연구에서는 유동 왜곡을 판단하는 공기역학적 성능인자로 유동 왜곡 계수를 사용 하였으며, 경계층 흡입에 의한 유동박리, 와류, 유량 분포 및 압력 분포를 비교 분석 하였다. 그 결과 경계층 흡입 적용 이전과 비교하여 최대 26.14%의 유동 왜곡 계수 저감 효과를 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.109-116
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• 2019

본 논문에서는 인체의 열상대역 저피탐을 위한 선행연구로써 인체에서 방사되는 적외선 신호의 특성을 소개한다. 인체에서 방사되는 적외선 신호는 인체 표면의 방사율과 표면온도에 의하여 결정된다. 따라서 적외선 신호해석을 위하여 표면온도를 정확히 도출할 필요가 있고, 이를 위하여 인체의 열적 편안함을 도출하는데 주로 사용 되어온 체온 조절 작용 및 다층 구조 피부 모델을 적용하여 인체의 표면온도 도출에 사용하였다. 기법의 검증을 위하여 비정상 해석 결과와 실험결과의 비교검증을 수행하였으며, 이로부터 체온 조절 작용이 인체의 표면온도 결정에 미치는 영향을 파악하였다. 비정상 해석을 통해 도출된 표면온도와 피부 및 의복의 방사율을 이용하여 적외선 신호를 도출하였으며, 가상의 배경조건에 따라 나타나는 인체의 적외선 신호 특성을 파악하였다. 의복을 착용함으로써 인체는 저방사 배경과의 적외선 신호차이가 작아지는 반면 고방사 조건에서는 역대비로 인해 오히려 피탐지성이 증가하게 된다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권5호
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• pp.34-42
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• 2020

현대 항공전에서 적외선 신호는 상대방 탐지에 있어 중요한 역할을 하며, 생존성 및 스텔스성 향상을 위해 저감되어야 한다. 특히 항공기 엔진 후류에서 발생하는 적외선 신호는 높은 강도를 가지며 파장이 짧아 대부분의 열 추적 미사일이 이러한 신호를 따라 탐지하게 된다. 이에 따라 본 연구에서는 엔진 후류에서 발생하는 Gas radiation 신호 측정 및 특성 분석을 수행하였다. 실제 항공기 터보팬 엔진을 모사하기 위해 마이크로 터보제트 엔진을 구성하였으며, 바이패스 비 조절을 통한 적외선 신호 저감 특성을 파악하였다. 이를 통해 각 파장 별 적외선 신호 특성을 분석하고 신호 저감 기술들에 대한 검증을 수행한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권1호
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• pp.16-23
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• 2023

항공기 연료계통은 연료 공급, 연료탱크 간 연료이송, 각 연료탱크 내의 잔여 연료량 측정 등의 기능을 수행하며, 추락 시 화재의 직접적인 원인이 되기 때문에 추락에 견딜 수 있도록 설계하여 승무원의 추락 생존성을 높여야 한다. 민간에서는 연료계통의 내추락 설계를 감항 요구도로 반영하여 철저한 검증을 요구하고 있으며, 비행안전이 확보된 항공기 개발을 위해 관련 감항인증기준 및 입증방안에 대한 연구가 필수적이나 미미한 실정이다. 이러한 사항에 착안하여 본 논문에서는 연료계통 내추락성 입증 지침 마련을 통한 비행안전성 향상 방안 연구의 일환으로 군용 회전익항공기에 적용 가능한 연료계통 내추락 관련 감항인증기준, 입증방법 및 적용 사례에 대한 분석 결과를 기술하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.740-746
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• 2017

함정의 추진기와 발전기에 의해 발생하는 고온의 폐기가스와 연돌 주변 금속표면에서 방사되는 적외선 신호는 적 위협 무기체계의 표적이 되어 함의 생존성을 감소시키는 주 원인이 된다. 폐기가스와 연돌의 적외선 신호는 함정에 적외선 신호저감 장치(Infra-Red Signature Suppression system, IRSS)를 설치하여 감소시키고 있다. IRSS는 폐기가스에 난류 유동을 형성하는 이덕터, 폐기가스와 주변 공기가 혼합되는 믹싱 튜브, 외기와의 압력차를 이용하여 공기 필름을 형성하는 디퓨져 세 부분으로 구성된다. 본 연구는 적외선 신호저감 장치를 국내 독자기술로 개발하기 위한 기초 연구로 국외 선진 기술사에서 개발하여 국내 함정에 설치된 IRSS의 모형시험 조건을 분석하고 이를 기반으로 열 유동해석 연구를 수행하였다. 열 유동해석에서는 상용 수치해석 프로그램을 사용하였으며, 다양한 난류 이론 모델을 고려하여 결과를 비교 분석하였다. 해석의 주요 결과로는 이덕터 입구와 디퓨져 출구에서의 폐기가스 온도 및 속도, 그리고 디퓨져의 금속표면 온도를 구하였으며 모형시험의 계측 결과와 잘 부합함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.605-611
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• 2019

항공기가 급격한 기동을 하는 경우에는 연료의 쏠림에 의해 상당한 하중이 관련 구성품들에 작용하는데 심각한 상황에서는 구성품이나 배관의 파손이 발생하여 연료탱크 외부로 연료가 누설될 수 있다. 특히, 외부 연료탱크가 장착된 경우에는 슬로싱 운동에 의해 외부 연료탱크 체결부에 상당한 하중이 작용하게 되는데, 해당 하중을 반영하지 않은 설계로 인하여 체결부의 파손이 발생하게 되면 항공기 안전 뿐만 아니라 승무원의 생존에도 악영향을 미칠수가 있다. 따라서, 따라서, 항공기 및 승무원의 생존성 향상을 위해서는 연료 슬로싱 운동에 의한 하중을 고려하여 연료탱크와 내부 부품뿐만 아니라 체결부에 대한 설계가 수행되어야 한다. 본 논문에서는 회전익항공기용 외부 연료탱크의 슬로싱 시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 기법으로 유체-구조 연성해석의 하나인 ALE 방법을 사용하였고 미군사 규격에서 요구하는 시험조건을 수치해석에 적용하였다. 수치해석 결과로 외부 연료탱크 체결부 하중을 계산하여 체결부 설계시 고려해야 하는 하중 수준을 검토하였다. 또한, 슬로싱 운동에 의해 금속피팅부와 복합재 컨테이너에 작용하는 응력수준과 안전여유 분석을 통해 구조건전성에 미치는 영향을 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.687-693
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• 2016

항공기의 가속도 운동이나 급격한 선회는 연료탱크 내부에서 슬로싱(연료 쏠림) 현상을 발생시킨다. 급격한 기동으로 발생하는 슬로싱 현상은 연료탱크 내부에 장착되는 구성품들에 상당한 하중으로 작용될 수 있다. 심각한 상황에서는 연료탱크 내부 구성품 및 배관의 파손이 발생하여 연료탱크 자체의 찢어짐으로도 이어질 수 있다. 따라서, 슬로싱 현상에 대해 연료탱크 내부 구성품이 구조 건전성을 보유하도록 설계되어야만 승무원의 생존성을 향상시킬 수 있다. 이러한 점을 고려하여 연료탱크 내부 구성품의 설계를 위해서는 구성품에 작용하는 슬로싱 하중의 확보가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 회전익 항공기용 연료탱크 내부에서 발생할 수 있는 슬로싱 수치해석을 수행하여 내부 구성품에 작용하는 슬로싱 하중을 고찰하였다. 슬로싱 수치해석을 위해 입자법을 기반으로 하는 유체-구조 연성해석을 수행하였고, 미군사 규격(MIL-DTL-27422D)에서 규정하는 시험조건을 수치해석 조건으로 적용하였다. 수치해석 결과로써 슬로싱 현상에 의해 회전익항공기용 연료탱크 내부 구성품에 작용하는 하중과 최대 등가응력을 분석함으로써 유체-구조 연성해석을 통해 슬로싱 하중을 고려할 수 있는 설계 데이터 확보 가능성을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.103-110
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• 2018

함정으로부터 방사되는 적외선 신호는 주로 함정의 내연 기관에 의해 발생하는 내부적 신호와 태양열에 의해 가열된 함정 표면에서 발생하는 외부적 신호로 분류된다. 이중 내부적 신호는 주요 추진 체계를 구성하는 가스 터빈 및 디젤 엔진 폐기 가스의 화학적 조성 인자들($CO_2$, $H_2O$, CO, soot)에 의해서도 영향을 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 현재까지 국내 함정에 탑재된 가스 터빈과 디젤 엔진에서 생성되는 폐기 가스의 화학적 조성비를 조사하여 인자와 수준을 선정하였으며, 직교 배열 실험 계획법으로 폐기 가스의 화학적 조성 인자들과 구성 비율이 함정의 적외선 신호에 미치는 영향을 연구하였다. 적외선 신호 해석 프로그램을 이용하여 계산된 폐기 가스의 적외선 신호 강도는 분석의 용이성을 높이기 위해 신호 대 잡음비로 변환하여 제시하였다. 신호 분석 결과, 가스 터빈과 디젤 엔진 모두 중적외선 대역의 신호에는 $CO_2$, soot 및 $H_2O$가 주요영향인자임이 밝혀졌다. 그리고 원적외선 대역의 신호에는 $H_2O$와 $CO_2$가 주요한 영향을 미치는 인자임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1070-1079
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• 2012

항공기 사고 시 항공기 구조물의 충돌에너지 흡수 특성은 탑승자 생존성 향상을 위해 매우 중요한 요소이다. 일반적으로 항공기의 비상착륙 시 충돌에너지는 착륙장치, 동체 하부 구조물(Subfloor), 좌석을 통해 탑승자에게 흡수/전달되며, 이 세 가지 구성품은 항공기 내추락성에 매우 중요한 구성품이다. 이 구성품들 중 동체 하부 구조물의 충돌 에너지 흡수 특성은 항공기 형식, 구조물의 형태 및 적용된 재료에 따라 결정된다. 따라서 항공기 동체 하부 구조물의 내추락 특성에 관한 연구는 항공기 안전성 향상을 위해 매우 중요한 분야이다. 본 연구에서는 상대적으로 내추락 특성이 취약한 80~90 인승급 리저널항공기 Narrow Body 동체의 내추락 유한요소 모델 구성과 외연적 유한요소해석을 통한 내추락 해석이 수행되었다. 동체 구조의 충돌에너지 흡수 및 좌석 장착점의 가속도 응답 등의 해석 결과 분석을 통해, 내추락 특성 및 성능 평가 과정을 수행하였다.