• 한국항공우주학회지
• /
• 제47권10호
• /
• pp.738-746
• /
• 2019

한국형발사체 3단에 사용되는 7톤 짐벌엔진의 추력벡터제어에는 전기유압식 구동장치시스템 대신 중량, 비용 및 시험평가 등의 측면에서 더 효율적인 전기기계식 구동장치시스템을 사용한다. 전기기계식 구동기는 위치제어 서보 구동기로 고진공에서도 운용 가능한 BLDC 모터를 사용한다. 짐벌엔진을 갖는 발사체의 경우 구동기 자체 진동모드와 구동기를 지지하는 기체구조체의 벤딩모드, 짐벌엔진의 관성부하 등이 조합되어 합성공진 현상이 발생할 수 있다. 합성공진이 발생할 경우 발사체 자세제어는 불안정해진다. 이러한 관계로 짐벌엔진 및 기체구조체 지지부, 구동장치시스템의 고유 특성을 고려하여 강성에 대한 요구규격이 적용되어 왔다. 한국형발사체 3단 7톤 짐벌엔진의 경우 구동장치시스템의 강성요구규격은 $3.94{\times}10^7N/m$ 수준이며 이를 만족시키기 위한 직구동 방식전기기계식 구동기를 설계하였다. 본 논문에서는 강성요구규격을 기반으로 설계된 직구동 전기기계식 구동기의 등가강성 해석모델을 제안하고, 이를 실험결과로 검증하였다.

• 한국정보기술학회논문지
• /
• 제15권12호
• /
• pp.181-188
• /
• 2017

레저 활동 인구의 증가와 다양화로 이동용 전력 시스템에 대한 수요가 많고 친환경적인 전력 발전 시스템에 대한 요구가 늘어나고 있으며 이를 충족 시킬만한 발전 장비로 소형 풍력 발전시스템이 대안으로 떠오르고 있다. 이동용 소형 풍력발전기를 개발할 때 가장 중요한 사항으로는 발전기의 무게를 줄이고 효율을 증가시키는 것이다. 기존의 300W급 풍력 발전기의 무게는 10kg정도로 이를 4kg이하로 줄여서 휴대가 용이하게 하면서 고 효율의 풍력 발전기용 발전기를 설계 제작하였다. 또한, 돌풍이 발생하는 한국의 풍량과 지형의 특성상 미풍에서도 발전이 가능하고 도심 및 농어촌 등에서도 독립적으로 사용할 수 있는 소형 풍력발전기를 설계 제작하였다. 기초설계 및 최적화설계를 통해 가볍고 효율이 높은 발전기를 제작하였다. 본 논문에서는 중량을 줄인 300W급 풍력발전기를 설계하고 시제품으로 제작 하였다. 제작한 300W 풍력발전기는 무부하 시험 시 정격속도 900rpm에서 평균출력전압이 24.7V이었으며, 제작된 발전기의 부하시험시 평균 선간전압 : 36.8V, 평균 상전류 : 2.62A로 기계적 입력이 339.84W일 때 출력전력은 289.5W로 측정되었고 이때의 효율은 85.18%이었다. 제작된 발전기 무게는 3.84kg이었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.465-481
• /
• 2022

터널과 같은 지하 공간을 활용하는 경우, 암반 그라우팅 공법을 통하여 암반의 차수 및 강도특성을 향상시켜 지하공간을 안전하게 활용하는 것이 중요하다. 암반 절리 내 그라우팅을 위한 주입재는 주로 Bingham 유체에 해당하는 시멘트계열의 재료를 활용하는 것이 일반적이다. Bingham 유체 모델은 점성도와 항복강도의 특성으로 표현되며, 이러한 특성은 시간 경과에 따라 달라지게 된다. 만약 시멘트 주입재료의 시간 경과에 따른 특성을 고려하지 않고 그라우팅 주입설계를 실시하는 경우, 그라우팅 과정에서 주입재의 점성도 및 항복강도의 증가에 따라 주입성능이 저하될 수 있다. 본 연구에서는 그라우팅 주입재료의 물-시멘트 배합비율, 시간 경과에 따른 점성특성(점성도, 항복강도) 측정 및 분석 실내실험을 실시하였다. 실내실험을 통하여 파악한 점성모델을 이용하여 그라우팅 주입재의 시간의존 특성에 따른 그라우팅 주입 시뮬레이션을 실시하였다. 해석결과, 시간의존 특성을 고려하는 경우 단일 점성특성을 적용한 해석에 비하여 그라우팅 주입거리 및 누적 주입량이 감소하여 주입성능이 큰 폭으로 감소하는 결과를 보였다. 본 연구를 통하여 파악된 그라우팅 주입재의 시간 경과에 따른 점성모델 및 해석결과는 향후 그라우팅 주입 현장에서 의미있게 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.525-538
• /
• 2022

우리나라에서는 지하시설물의 노후화와 체계적인 관리 부족으로 인한 안전사고가 지속적으로 발생하고 있다. 하지만 지하공간이 지속적으로 개발되고 있음에도 지하시설물의 관리 주체가 다양하고 이에 대한 현황정보가 명확하게 기록·관리되고 있지 않아, 체계적인 지하시설물 관리에 한계가 있는 상황이다. 따라서 본 연구는 지하에 위치해 확인하기 어려운 지하시설물을 증강현실로 구현하여 유지관리 과정에서 효과적으로 사용할 수 있는 시스템을 개발하였다. 증강현실기반 지하시설물 관리 시스템 개발을 위해 세 가지 필수 요구사항인 '정밀 위치파악', 'BIM 설계정보 활용', '사용성 확보'를 도출하여 이를 시스템 개발에 반영하였다. Broadcast-RTK를 활용하여 위치정밀도를 cm급으로 확보하였고, BIM 모델의 형상 및 속성정보를 IFC포맷으로 변환하여 증강현실로 구현하는 시스템을 구성하였다. 또한 사용성을 최적화할 수 있는 Application을 개발하였다. 마지막으로, 시뮬레이션을 통해 지하시설물을 구성하는 구조체 및 기계 시스템의 형상, 속성정보를 증강현실로 구현하였다. 또한 가혹한 환경(고층 빌딩 인접)에서도 정밀하고 정합성 높은 증강현실 시스템이 작동함을 확인할 수 있었다.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제12권12호
• /
• pp.145-151
• /
• 2021

Ti Gr4에 TPS 법을 이용하여 HA 코팅을 수행하여 코팅층에 대한 물리적특성 및 생체적합성을 판단하여 의료용 부품으로서의 활용성에 대한 평가를 하였다. 직경 25mm Ti Gr4 합금 시험편을 기계가공 후 #120, #400, #1,000 샌드페이퍼 및 바렐 연마로 표면을 연마를 하여 ASTM F1185-88로 HA 코팅은 한 후 HA 코팅층의 두께, 표면조도, 강도 및 접착력 측정 시험과 세포독성 시험을 하였다. Ti Gr4에 대한 HA 코팅 결정도는 75.51%, Ca/P 비는 1.67의 값을 얻을 수 있었다. HA 코팅층의 두께는 Ti 소재의 표면거칠기가 거칠수록 증가하고, 코팅의 강도 및 접착력은 시험장치의 지그 형상, 에폭시 성분, 크로스헤드 속도 등에 따라 변화가 있을 것으로 예측된다. 세포독성 시험은 Grade 3의 반응성으로 적합한 것으로 나타났다. 본 실험 결과 TPS에 의한 Ti Gr4 소재의 HA 코팅 두께 향상과 골융합을 촉진이 가능할 것으로 확인되어 인체삽입용으로 상용화가 가능할 것으로 판단된다.

• 공업화학
• /
• 제32권6호
• /
• pp.613-620
• /
• 2021

고분자전해질 연료전지의 유로 형상은 내부 유동의 균일성에 영향을 주는 변수이다. 유로 내에서 반응물 분포가 균일하지 않을 경우, 지속적인 운전 과정에서 촉매의 열화 및 고분자 막의 기계적 손상이 야기되며 연료전지의 내구 수명 저하로 이어진다. 연료전지에서 원활한 반응물 공급과 균일한 농도 분포를 위하여 유로 형상에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 유로의 배플은 유체의 강제 대류를 야기해 연료전지의 성능을 개선할 수 있고, 유로 중간에 새로운 반응물 공급 통로(서브 채널)를 만들어 반응물 농도 증가와 원활한 물 배출로 물질 전달 손실을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 전산 유체 계산을 통하여 블록과 서브 채널을 적용한 유로가 연료전지의 전류밀도와 산소 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 블록과 서브 채널이 유로에 구성되었을 때, 한계전류밀도가 증가하였고 블록 후단의 산소 농도가 회복되었다. 블록이 2개 이상 있을 때 블록 사이에 서브 채널을 배치할 경우 전류밀도 증가 폭이 더욱 커졌다. 또한 추가 공급되는 공기의 공급 위치에 따른 산소 농도를 분석하여 서브 채널이 블록 후단의 낮아진 산소 농도를 회복할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제24권7호
• /
• pp.945-952
• /
• 2018

최근 국내에서 배스낚시는 하나의 해양레저 스포츠로서 자리매김하고 있다. 국내 배스 낚시협회는 총 4곳이 있으며 각 협회당 매년 10~15회의 토너먼트 대회를 개최하는 등 수요가 높은 편이다. 그러나 국내 대회에서 선호되는 17ft 이상 급의 배스보트의 경우 현재 100 % 수입에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 해외실적선 자료를 바탕으로 통계분석을 통해 18.5ft급 경기용 배스보트의 초기선형 개발을 위한 주요제원을 도출하였다. 또한 활주선의 저항 및 활주성능에 큰 영향을 미치는 선저경사각 및 종방향 무게중심에 따른 CFD 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 경우, 설계 속도인 $Fn=3.284 (Re=9.858{\times}10^7)$에 대해서 수행하였고, 선저 경사각은 $12{\sim}20^{\circ}$, 종방향 무게중심은 부력중심으로부터 선미방향으로 $0{\sim}8%L_{WL}$의 범위로 설정하였다. 수치해석 결과를 바탕으로, 1차적으로 저항성능과 침수용골 길이를 바탕으로 범위를 설정한 후, Savitsky의 Drag-Lift ratio의 상관그래프를 이용하여 최적 트림각에 근접한 선저경사각($14{\sim}16^{\circ}$), 종방향 무게중심위치($4{\sim}6%L_{WL}$)의 범위를 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권8호
• /
• pp.8-14
• /
• 2019

조류 충돌은 항공 운항에서 안전에 관한 가장 중요한 설계 요인이며 고정익 및 회전익 항공기에 심각한 손상을 가하는 원인 중 하나로 분류된다. 본 연구를 통해 조류 충돌 과정을 오일러-라그랑지안 기법을 적용하여 헬리콥터에 장착된 복합재 블레이드의 응답을 MSC.DYTRAN 소프트웨어로 모사하였다. 임의의 라그랑지안 오일러리안(ALE) 방법과 적절한 상태 방정식을 선정하여 조류 모델링에 적용하여 복합재로 구성된 로터 블레이드의 앞전의 조류충돌 구조 건전성을 입증하였다. 조류충돌 해석을 적용하기 위해서 블레이드 앞전 물성치와 조류의 강도와 물성의 차이가 크기 때문에, 충돌 후 조류의 파편을 유체로 가정하여 Euler 요소로 적용하였다. 조류충돌 해석을 통해 설계된 로터 블레이드의 앞전 구조는 조류 충돌에 대해 새의 크기(50.8mm)를 적용하여 TSAI-FILL 파괴기준으로 1.18의 여유마진을 확인하였다. 복합재 블레이드의 조류충돌 해석 결과는 충분히 신뢰성을 가진 것으로 평가되며 다양한 해석조건으로 시험을 대체할 것으로 평가할 수 있다. 향후 제시된 방법으로 다양한 하중 조건, 다양한 조류 모델링을 적용하여 로터 블레이드의 구조 안정성을 평가할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.545-560
• /
• 2019

EPB TBM 굴진 중 다양한 지반 조건에서 적절한 양의 폼(Foam), 폴리머(Polymer) 등 첨가제의 주입은 TBM 공사의 안정성은 물론 굴진 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 국외에서는 90년대부터 최근까지 EPB TBM 공법을 토사 지반에 적용할 때 최적의 첨가제 주입에 대한 연구가 활발하게 이루어졌으나 국내에서는 이와 관련된 연구가 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 굴착토 컨디셔닝에 가장 널리 사용되는 폼을 첨가제로 선정하고 폼 주입에 따른 토사 지반에서의 TBM 굴진 성능 변화를 일련의 실내 굴진 시험을 통해 파악하였다. 굴진 시험은 인공 사질토 지반을 동일 다짐 조건으로 조성하고 폼의 주입량과 상태를 나타내는 변수인 FIR (Foam Injection Ratio), FER (Foam Expansion Ratio), $C_f$ (Surfactant Concentration) 값을 변화시켜가며 수행되었으며, 각 시험에서 굴진 중 측정된 토크 값을 측정하였다. 또한 굴진 시험 후, 배토된 흙의 슬럼프 값을 비교하여 컨디셔닝 된 시료의 워커빌리티(workability)를 평가하였으며, 블레이드에 설치된 알루미늄 커터의 무게 변화를 측정하여 컨디셔닝 조건에 따른 동일 위치에서의 커터 마모량을 비교하였다. 최종적으로 측정된 토크, 슬럼프 값, 마모량 결과의 비교를 통해 본 연구에서 적용된 인공 사질토 지반에서 최적 TBM 굴진을 위한 폼 주입비를 도출하였다. 연구 결과를 통해 지반 조건에 따라 다른 최적의 TBM 굴진 성능을 확보하기 위해서는 장비 부하, 기계 마모, 워커빌리티 확보에 대하여 적정 수준을 만족하는 폼 주입 조건이 존재하고 이에 대응하기 위한 사전 폼 주입 설계가 필요한 것으로 나타났다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.1-14
• /
• 2019

고에너지 구성 요소 시스템의 설계를 위하여 고폭화약의 폭발 반응을 엄밀하게 모사할 수 있는 실제 규모의 하이드로다이나믹 해석을 수행하였다. 폭발성능 정밀 해석 SW는 고에너지 물질의 충격 민감도를 정량화하기 위한 반응 유동 모델을 검증하고 일련의 화약 트레인을 통과하는 충격파 전달을 예측하기 위해 개발되었다. 파이로테크닉 장치는 여폭약(HNS+HMX), 격벽(STS), 수폭약(RDX), 파이로테크닉 추진제(BPN)로 구성된다. 추진제 연소로 인하여 생성된 고압의 연소 가스는 충격파와 저밀도파 간 간섭에 의해 유도된 고유의 진동 유동 특성을 파악하기 위하여 10 cc 밀폐형 챔버에 유입된다. 특정 주파수(${\omega}_c=8.3kHz$)에서의 피크 특성을 검증하기 위하여 실험 및 계산으로 측정된 압력 진동을 비교하였다. 본 연구에서는 고폭화약의 폭발반응과 추진제의 폭연반응, 비-반응 금속의 변형에 관하여 단계별 수치해석 기법들을 충격 물리 해석 SW로 구현함으로써 고에너지 물질 시스템에 대한 대규모 하이드로다이나믹 시뮬레이션을 용이하게 하였다. 개발된 고폭화약 폭발성능 정밀 해석 SW를 고에너지 구성 요소 시스템의 파이로테크닉 연소 반응 M&S에 적용하여 실험 결과와 비교함으로써 검증하였다.