• 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.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권12호
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• pp.969-976
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• 2020

전 세계적으로 도심항공교통이 미래 혁신산업으로 주목받고 있으며 국내/외 유수의 산업체들은 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기 설계 및 제작에 구조적 강건성과 경량화를 위해 복합재료의 적용을 고려하고 있다. 본 논문에서는 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기에 복합재료를 적용하기 위하여 항공선진국의 복합재료 인증체계 및 국내 실정에 적합한 항공용 복합재료 인증 절차 및 방법, 재료 입증을 수행할 조직구성 등 항공안전기본계획에 의해 제도화된 복합재료 인증체계에 대해 분석하였다. 국내에서 수립된 항공용 복합재료 인증체계에 의해 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기 제작사는 사전 소재인증을 통해 국산 항공기에 복합재료를 적용하는 것이 용이해졌을 뿐만 아니라 형식증명 기간 내에 소재 입증에 대한 부담이 감소할 것이다. 또한, 재료 품질 및 성능이 입증된 국산 복합재료의 제작사는 국산 항공기 적용을 위한 진입이 수월할 것이며 항공기에 적용한 경험이 있는 재료 제작사는 해외 수출에도 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 이를 통해 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기 산업발전을 도모하고 국내에서 제작된 기체의 국제적 신인도 제고를 기대할 수 있을 것이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권3호
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• pp.45-56
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• 2021

세계 각국은 도심지역 교통체증으로 인해 UAM (Urban Air Mobility) 항공기에 대한 수요가 급부상하고 있다. 전기추진 수직이착륙기(e-VTOL) 개념의 다양한 항공기가 연구개발을 통해 상용화 준비 중이며, 사람이 탑승하는 유인운송수단이므로 감항인증이 요구된다. UAM 항공기의 안전 운항에 치명적인 위협을 가하는 요소는 구조물 손상과 항법 장치 교란을 유발하는 낙뢰와 비행 안정성을 저해하는 결빙이다. 현재 UAM 항공기 관련 낙뢰 및 결빙 인증기술 개발이 미비한 실정이므로, 적절한 감항인증 지침을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서 미연방항공청(FAA), 유럽항공안전청(EASA)의 항공기 관련 법령 및 규정을 분석한 후, 낙뢰 및 결빙 인증지침을 UAM 항공기에 접목하고자 하였다. UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 결빙의 영향성을 전산 시뮬레이션을 통해 분석하였고, 향후 운용될 UAM 항공기의 인증을 위한 실무지침 수립의 근거를 제시하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권6호
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• pp.941-946
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• 2023

미래 운송수단으로 거론되는 UAM을 중심으로 함께 주목받는 eVTOL 항공기의 양력과 항속속도 및 항속거리 증대를 위해 Tilt Rotor와 Tandem Wing 개념을 본 논문의 기체에 도입했다. 기체를 제작 및 비행 실험을 진행하여 비행 영상과 비행 로그를 확보했다. 비행 영상과 비행 로그를 분석한 결과 기체 모멘트가 과도하게 앞으로 쏠리는 현상이 발생했고 자세가 회복되지 않음을 파악했다. 이에 XFLR5에서 날개 붙임각과 면적을 변경하며 기체의 세로안정성을 확보하기 위한 최적의 피칭 모멘트 계수를 도출되도록 CATIA를 통해 설계된 기체를, XFLR5로 해석했다. 본 연구의 결과는 Tilt Rotor와 Tandem Wing이 적용된 기체가 안정적인 피칭 모멘트 계수를 가질 수 있도록 도움을 주며, 이를 통해 세로안정성을 더욱 향상할 수 있는 새로운 방안을 제시했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.859-870
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• 2021

항우연은 eVTOL 항공기의 개념설계 및 기본설계를 위한 설계프레임워크를 개발하고 있다. 오픈소스 SUAVE 패키지를 활용하여 틸트 프롭 및 리프트 프롭을 갖는 Lift-Tilt 개념의 전기수직이착륙기에 대한 저충실도 임무분석도구를 개발하였다. 그 개발을 위하여 SUAVE의 프롭성능해석 기능을 검토하였다. 매 임무 세그먼트에서 트림해를 자동적으로 찾기 위해 병렬처리 및 실험계획법을 통한 전역최적화 기법을 적용한 알고리듬을 구현하였다. 동 도구를 사용하여 1인승급 전기추진 수직이착륙 유무인 겸용 개인항공기(OPPAV)의 임무분석을 수행하고 동 항공기의 기본설계데이터와 비교하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.29-39
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• 2021

대도시 도심의 교통 정체를 해결하기 위한 방법의 하나로 전기수직이착륙 개인항공기(eVTOL PAV)를 활용한 도심항공 모빌리티(UAM)의 관심이 증가하고 있다. 도심항공 모빌리티에 사용할 비행체인 eVTOL은 추진방식에 따라 복합형, 틸트 로터형, 틸트 날개형, 틸트 덕티드 팬형, 멀티콥터형으로 분류된다. 본 연구에서는 멀티콥터형인 에어버스사의 시티에어버스를 기본 모델로 주어진 임무 형상에 맞게 역설계 기법을 사용하여 기본 개념설계를 수행하였다. 공력해석 프로그램인 OpenVSP를 사용하여 표면적과 양항비, 항력계수를 계산하였다. 각 임무 구간별 소요되는 동력을 계산하였고, 그에 맞는 배터리와 모터를 비교하여 선정하였다. 또한 eVTOL 구성품별 중량을 추정하여 전체 총 중량을 예측하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.106-113
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• 2022

본 연구에서는 eVTOL 개인항공기의 개별 블레이드 피치 제어용 선형 구동기 기본설계 모델에 대한 구조 안전성을 검토하였다. Stall 하중에 대한 정적 구조 안전성을 검토하기 위해 유한요소법을 이용한 응력해석을 수행하여 안전여유율을 계산하였다. 또한 선형 구동기의 운용조건에 대한 피로수명을 평가하기 위해 피로 해석을 수행하였다. 다물체 동역학 분석을 통해 블레이드 피치각에 따른 하중이력을 산출하였다. 또한 정하중 해석에 정격하중을 적용하여 응력 분포를 산출하고 피로 해석에 활용하였다. 해석 결과, 선형 구동기의 모든 부품은 0 이상의 안전여유율이 계산되었고, 10⁷ cycles 이상의 피로수명이 산출되어 구조적으로 안전함이 확인되었다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권12호
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• pp.1011-1018
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• 2021

본 연구에서는 회전익기 통합해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 동축 동회전 로터(적층 로터)의 모델링과 제자리 비행 성능해석을 수행하였다. 본 연구는 주요 설계 변수인 방위각 위상차와 상/하단 로터 사이의 간격을 적절히 고려하여 동축 동회전 로터를 모델링하였으며, 기존 동축 반전 로터의 상단 로터의 토크 값을 동축 동회전 로터의 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법 및 동축 반전 로터의 전체 추력 값을 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법에서 제자리 비행 성능해석을 각각 수행하였다. 토크 트림 기법을 이용하였을 시 전체 로터의 추력은 -10°의 방위각 위상차에서 1.84% 최대화되었고, 추력 트림 기법을 적용하였을 때에는 전체 로터의 동력은 20°의 방위각 위상차에서 4.53%만큼 최소화되었다. 본 연구를 통하여 전기동력 수직 이착륙기에서 활용될 수 있는 동축 동회전 로터의 제자리 비행 성능이 방위각 위상차의 값에 따라 변화될 수 있음을 확인하였다.