• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.31-37
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• 2017

본 논문에서는 이종재질로 구성된 세장비가 큰 보의 차원축소와 복원의 효율성과 정확성을 입증하기 위하여 VABS와 3차원 유한요소해석 모델의 결과와 비교하였다. 그리고 3차원 유한요소모델과 차원축소 모델을 가상균열닫힘법을 이용하여 에너지 해방률을 계산하였다. 원형과 사각형의 단면에 초기 크랙을 가진 수치모델을 이용하여 보의 차원축소와 복원기법 및 가상균열닫힘법을 이용하여 복원해석 결과 및 에너지 해방률을 비교하여 효율성과 정확성을 입증하였다. 특히 제시된 에너지 해방률 계산 기법은 고고도 무인기의 날개, 헬리콥터 로터 블레이드, 풍력 블레이드, 틸트로터 등의 정적, 동적 모델링 및 수명평가에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.27-38
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• 2005

The present study investigated the effect of relative position of the blade on blade surface heat transfer. The experiments were conducted in a low speed wind tunnel with a stationary annular turbine cascade. The test section has a single turbine stage composed of sixteen guide vanes and blades. The chord length of the blade is 150 mm and the mean tip clearance of the blade is $2.5\%$ of the blade chord. The Reynolds number based on blade inlet velocity and chord length is $1.5{\times}105$ and mean turbulence intensity is about $3\%$. To investigate the effect of relative position of blade, the blade at six different positions in a pitch was examined. For the detailed mass transfer measurements, a naphthalene sublimation technique was used. In general, complex heat transfer characteristics are observed on the blade surface due to various flow characteristics, such as a laminar flow separation, relaminarization, flow acceleration, transition to turbulence and tip leakage vortices. The results show that the blade relative position affects those heat transfer characteristics because the distributions of incoming flow velocity and turbulence intensity are changed. Especially, the heat transfer pattern on the near-tip region is significantly affected by the relative position of the blade because the effect of tip leakage vortex is strongly dependent on the blade position. On the pressure side, the effect of blade position is not so significant as on the suction side surface although the position and the size of the separation bubble are changed.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권5호
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• pp.413-422
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• 2012

덕티드팬을 추진 장치로 사용하는 소형 무인항공기는 도심 및 협소한 공간에서 정찰 및 감시에 사용 가능하며, 프로펠러에 비해 높은 추진 효율과 추력 특성을 나타낸다. 덕티드팬 무인항공기의 운용 거리와 비행 시간을 증가시키기 위해서는 정지 비행 및 전진 비행시의 추력 특성연구가 중요하며 비행 안정성 확보를 위해서는 비정상 3차원 유동 특성 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 동익과 정익으로 구성된 덕티드팬의 설계 결과 검증과 안정적인 비행 특성을 확인하기 위해 덕티드팬의 추력 특성과 비정상 3차원 유동장을 계측하였다. 덕티드팬의 정지 및 전진 비행시의 추력 특성은 소형 아음속 풍동의 6분력 밸런스 시스템을 이용하여 측정되었고, 비정상 3차원 유동장은 $45^{\circ}$ 경사열선의 프로브 고정법에 의해 분석되었다. 덕티드팬의 덕트와 정익이 추력특성에 다소 큰 영향을 미치며, 정익에 의해 덕티드팬의 안정적인 비행이 가능함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.16-23
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• 2016

본 논문에서는 블레이드 해석 라이브러리를 통해 단면해석 및 응력복원 해석 결과를 VABS와 3차원 유한요소해석모델의 결과와 비교하였다. 그리고 유한요소모델과 차원축소 모델을 가상균열 닫힘법을 이용하여 에너지 해방률을 계산하였다. 블레이드 해석 라이브러리의 구성, 입력 및 출력 형태, 차원 축소와 복원 과정을 살펴보고 이를 이용한 활용 분야를 기술하였다. 블레이드 해석 라이브러리는 박 벽 단면의 강성 행렬 비교, 3차원 유한요소 모델과 차원 축소 모델의 응력비교 그리고 에너지 해방률 계산 수치 비교연구를 통하여 검증하였다. 차원 축소와 복원해석을 통하여 블레이드 해석 라이브러리는 복합재료 블레이드의 전후처리 프로그램와 연계되어 고고도 무인기, 로터 블레이드, 풍력 블레이드 및 틸트로터 블레이드의 모델링에 활용될 수 있을 것이다.

• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제2권3호
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• pp.185-194
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• 2012

A Macroscopic combination of two or more distinct materials is commonly referred to as a "Composite Material", having been designed mechanically and chemically superior in function and characteristic than its individual constituent materials. Composite materials are used not only for aerospace and military, but also heavily used in boat/ship building and general composite industries which we are seeing increasingly more. Regardless of the various applications for composite materials, the industry is still limited and requires better fabrication technology and methodology in order to expand and grow. An example of this is that the majority of fabrication facilities nearby still use an antiquated wet lay-up process where fabrication still requires manual hand labor in a 3D environment impeding productivity of composite product design advancement. As an expert in the advanced composites field, I have developed fabrication skills with the use of machinery based on my past composite experience. In autumn 2011, the Korea government confirmed to fund my project. It is the development of a composite sanding machine. I began development of this semi-robotic prototype beginning in 2009. It has possibilities of replacing or augmenting the exhaustive and difficult jobs performed by human hands, such as sanding, grinding, blasting, and polishing in most often, very awkward conditions, and is also will boost productivity, improve surface quality, cut abrasive costs, eliminate vibration injuries, and protect workers from exposure to dust and airborne contamination. Ease of control and operation of the equipment in or outside of the sanding room is a key benefit to end-users. It will prove to be much more economical than normal robotics and minimize errors that commonly occur in factories. The key components and their technologies are a 360 degree rotational shoulder and a wrist that is controlled under PLC controller and joystick manual mode. Development on both of the key modules is complete and are now operational. The Korean government fund boosted my development and I expect to complete full scale development no later than 3rd quarter 2012. Even with the advantages of composite materials, there is still the need to repair or to maintain composite products with a higher level of technology. I have learned many composite repair skills on composite airframe since many composite fabrication skills including repair, requires training for non aerospace applications. The wind energy market is now requiring much larger blades in order to generate more electrical energy for wind farms. One single blade is commonly 50 meters or longer now. When a wind blade becomes damaged from external forces, on-site repair is required on the columns even under strong wind and freezing temperature conditions. In order to correctly obtain polymerization, the repair must be performed on the damaged area within a very limited time. The use of pre-impregnated glass fabric and heating silicone pad and a hot bonder acting precise heating control are surely required.

• 한국수산과학회지
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• 제34권6호
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• pp.643-651
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• 2001

축제식 양식장에서 수차에 의한 순환효과를 재현하기 위해 수치모형을 개발하였다. 수치모형의 지배방정식으로는 2차원 수심적분 Reynolds 방정식을 사용하였고, 수차에 의한 가속도는 축력을 수차날개에 의해 밀려가는 유체의 질량으로 나눈 값으로 산정하였다. 수치모형을 적용하여 1대의 수차를 작동하고서 수차로부터 직선방향 loin 간격으로 관측된 유속자료와 비교하였다. 모형의 보정을 위해 유량보정계수와 무차원 와점성계수의 민감도를 실험하였다. 유량보정계수는 본 연구에서 처음 제시된 항으로 실험결과 15와 20에서 모형의 결과가 관측값과 가장 유사하였다. 유량보정 계수는 관측자료가 없거나 관측이 용이하지 않을 경우 효과적으로 사용할 수 있으며, 특히 수치실험에서 수차에 의해 발생하는 복잡한 수리특성을 비교적 단순하게 처리할 수 있다는 장점이 있다. Reynolds 응력을 Boussinesq 근사로 표현하는 녈 연구에 서 무차원 와점성계수는 6이 가장 적당한 것으로 계산되었다. 바람에 의한 전단효과를 파악하기 위해 유향 $0^{\circ}C,\;90^{\circ}C,\;180^{\circ}C$ 그리고 풍속 0, 2.5, 5와 7.5m/s 조건의 경우를 비교하였다. 풍향이 수차에 의한 제트류 방향과 평행하거나 정반대일 경우 유속변화는$1\%$ 이하이나, 제트류에 직각으로 향할 경우 제트류 좌우의 와류는 풍향에 따라 위치가 뚜렷이 바뀌며, 유속은 약 $4\%$까지 감소하는 것으로 나타났다. 유속변화 $4\%$는 바람응력 외에 호지의 기하학적 평면구조 혹은 변장비 등에 따른 효과도 포함하는 것으로 생각되었다. 호지에 미치는 바람에 의한 유속변화가 $4\%$ 이하인 것으로 보아, 바람웅력의 영향은 매우 미약한 것으로 나타났다. 그러나 호지의 기하학적 특성과 관련한 와류형성 기구에 대해서 바람이 미치는 효과는 무시할 수 없는 것으로 생각되었다. 모형은 또한 축제식 양식장 2곳에 적용하였다. 양식장 호지 A와B는 각기 변장비 1.05와 0.68, 면적 1.02ha와 0.66ha 그리고 평균수심 1.2m를 갖는다. 각각의 호지에 수차 4대를 작동하고서 관측된 유속과 수치모형을 적용한 계산결과를 회귀 해석하였다. 호지A에서 유향 및 유속의 상관계수는 각기 0.8928, 0.6782이며 호지 B의 경우 각기 0.8539, 0.7071인 것으로 나타났다 따라서 본 연구에서 사용된 모형은 호지의 순환특성을 비교적 잘 재현하였으며, 향후 수차운영과 양식호지의 수질관리에 관한 유용한 도구로 사용될 수 있을 것으로 생각하였다.

• 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.

• 접착 및 계면
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• 제23권1호
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• pp.1-7
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• 2022

풍력블레이드가 대형화되면서 유리섬유 복합재료(GFRP)와 탄소섬유 복합재료(CFRP)를 혼용하여 제작하고 있고, 이 때 두 가지 이종재료 간의 접착특성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 에폭시 접착제 내 탄소나노튜브 함량 및 경화 시 습도의 차이에 따른 접착강도의 변화를 평가하였다. 탄소나노튜브의 함량이 다른 에폭시 접착제를 활용하여 GFRP와 CFRP를 접착하였고, 경화 시 습도에 따른 특성의 변화를 알아보기 위해 접착강도를 평가하였다. 탄소나노튜브 함량에 따른 변화를 알아보기 위해 접착제에 들어가는 탄소나노튜브의 함량을 0, 0.1, 0.3, 0.5, 1 wt%로 나누어 단일 랩 전단 시험을 진행하였고, 습도 조건에 따른 변화를 확인하기 위해 항온항습기로 습도를 20, 50, 80% 조건으로 나누어 접착제를 경화시킨 후 단일 랩 전단 시험을 진행하였다. 실험결과 에폭시 접착제에 탄소나노튜브를 넣음으로써 접착특성이 향상됨을 확인하였지만 함량이 과도하게 많을 때에는 접착력이 줄어드는 것을 확인하였다. 또한 습도가 증가할수록 접착특성이 변하지 않음을 확인할 수 있었다.