• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.92-100
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• 2017

회전익 항공기의 MRA 조종로드는 메인로터의 회전면을 조절하여 항공기의 속도, 고도 및 방향을 조절해 주는 중요한 기능을 수행한다. 그러나 A 항공기 운용 중에 조종로드에 수분이 유입됨으로서 동계 운용 간 조종로드 내부가 결빙으로 파손되고 제작공정 간 불균일한 코팅으로 인한 부식이 발생되어 개선이 요구되었다. MRA 조종로드 상부 공간을 통하여 로드 내부로 수분이 유입되었고, 유입된 수분이 외부 온도의 영향으로 결빙 발생 후 팽창하는 과정에서 로드가 파손되었으며, 조종로드의 제작공정 간에는 도금처리 미흡으로 조종로드 내부에 부식이 발생하였다. 이러한 결함을 해결하기 위하여, 로드 내부로 수분이 유입되지 않도록 조종로드 상단 부분을 실링 처리하였고, 부식이 발생되지 않도록 제작공정 진입 전 내경부 부식 확인, 공정 이동 간 불순물 제거 및 방청유 적용 공정 추가, 균일한 두께 분포를 위한 내경부 2회 코팅 등을 반영하였다. 이를 검증하기 위해 개선품에 대한 방수시험과 염수분무시험 등을 통하여 방수와 부식방지 여부를 확인하였다. 본 논문에서는 이처럼 항공기 운용과정에서 발생한 MRA 조종로드 결함에 대한 현상과 원인 및 대책을 검토하고 개선 방안을 수립하여 이를 입증하였다. 이와 같은 방수 및 부식 방지 기술은 국내 회전익 항공기 개발 산업에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.59-59
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• 2017

무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.

• 한국작물학회지
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• 제24권3호
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• pp.35-42
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• 1979

조광을 답리작에 공시하여 휴립로타리 파종기계(동력경운기부착용)에 의한 파종작업의 성력화 정도와 이에 따른 적정파종량 및 시비량을 구명하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 토양습윤정도에 따른 휴립로타리 파종기계 재배시험 가) 휴립로타리 파종기계를 이용할 경우 10a당 파종작업에 소요되는 노동시간은 건답상태에서는 72분(1977) 및 73분(1978) 소요되어 66% 및 77%의 성력효과가 있었다. 나) 반습답상태에서는 100분으로 비하여 83%의 절감효과를 보여 건답상태보다 성력효율이 높았다. 2. 휴립로타리 파종기계 재배시의 시비량대 파종량시험 가) 10a당 3요소를 12~8~8kg 시용한 구보다 증비구에서 월동율이 다소 양호하였으나 파종량 간에는 $30\ell$ /10a 구서 약간 불량한 것을 제외하면 일정한 경향이 없었다. 나) 도복 및 수병발생은 시비량이 많을수록 많았으며, 같은 시비량 조건에서는 파종량이 과다한 구에서 도복이 많은 경향을 보였다. 다) 유효경비율은 시비량 간에는 62~66%로 거의 차이가 없었으나 파종량 간에는 10a당 $10\ell$에서 $30\ell$로 증가됨에 따라 80%에서 53%까지 거의 직선적으로 감소되었다. 라) 풀수기의 엽면적지수는 표준비 6.7에 비하여 1.5배비 및 2배비는 9.3~9.4로 많았으며 파종량이 많을수록 커지는 경향을 보였다. 마) $\textrm{m}^2$당 수수는 시비량 및 파종량이 많을수록 뚜렷이 증가되었으나 1수립수는 파종량이 많은 구에서 다소 감소하였다. 1수립수는 파종량이 많은 구에서 다소 감소하였다. 천립중은 이와 반대로 2배비 < 1.5배비=표준비, 10=15=20 < 25=30$\ell$의 경향을 나타내었다. 바) 답리작에서 휴립로타리 파종기를 이용할 경우, 일정 면적당 수수를 확보하기 위한 과정파종량은 표준비시는 10a당, 20l내외, 1.5배비 및 2배비시는 $15\ell$내외이며, 시비량은 증수 및 안전재배면을 고려하여 18~12~12kg로 시용하는 것이 적당할 것으로 사료된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권11호
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• pp.1042-1047
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• 2002

$Al_2O_3-SiO_2$계 세라믹 화이버를 주원료로 하는 세라믹섬유지를 제조하기 위하여 스러리 점도변화에 따른 세라믹화이버의 침강특성과 pH 변화에 따른 제타전위의 변화와 세라믹화이버 분산특성과의 관계를 분석하였다. 슬러리에서 세라믹화이버의 해섬 및 분산을 위한 슬러리 적정 점도는 28~31 cps이었고, pH 변화에 따라 제타전위는 민감하게 변화하여 pH 7.5~9.5에서 -35~-36 mV로 최대치를 나타내었으며, 이때 세라믹화이버의 침강량도 가장 적게 나타나 슬러리의 제타전위가 증가함에 따라 세라믹화이버의 분산도 잘 이루어짐을 알 수 있었다. 습식초지공정 중 흡입탈수는 함수율 83 wt% 이상으로 유지시켜야 바인더 손실을 막을 수 있었으며, 압축탈수 후 함수율이 62wt% 미만이 되어야 습식회수가 가능하였다. 제조된 세라믹섬유지는 인장강도 $102 kgf/cm^2$, 평량 $98 g/m^2$를 나타내었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.1-7
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• 2018

전기자동차용 전동기는 운전모드에 따라 효율특성이 차이가 나기 때문에 저속 및 고속의 운전모드에서 고효율특성을 평가하기 위한 연구는 매우 중요하다. 따라서 전기자동차 구동용 전동기의 고토크 및 고출력 밀도, 고효율특성을 변경할 수 있는 설계 방안이 필요하다. 본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기의 고정자와 회전자의 직경비를 각각 0.62, 0.65, 0.68로 변경 설계하여 전 운전구간의 효율특성과 시내 및 고속도로 운전모드에서의 평균효율특성을 분석하였다. 전 운전구간의 효율특성을 분석한 결과, 직경비가 증가할수록 고효율 구간이 저속 저토크 구간으로 이동하고, 직경비가 감소할수록 고효율 구간이 고속 저토크 부근으로 이동함을 확인하였다. 시내 및 고속도로 운전모드에서의 평균효율특성을 분석한 결과, 직경비 0.68 모델이 직경비 0.63 및 0.65 모델보다 평균효율이 높게 분석되었으며 시내 및 고속도로 주행모드에 적합함을 확인하였다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.104-111
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• 2018

본 논문은 무급유식 공기 압축기가 널리 확산됨에 따라 영구자석형 동기 모터를 이용한 고효율 공기 압축기의 센서리스 제어에 관한 논문이다. 공기 압축기는 특성상 위치 센서를 설치하기 어려운 문제를 가지고 있다. 영구자석형 동기모터를 가변속 제어하기 위해서는 회전자의 위치를 파악하기 위한 위치센서가 필수적이다. 따라서 영구자석형 동기모터를 압축기에 활용하기 위해서는 센서리스제어가 필수적이다. 센서리스제어 방식으로 널리 사용되고 있는 역기전력을 통한 위치추정방식은 정지좌표계의 사용으로 인한 위상지연으로 인한 위치오차가 발생하게 되거나, 동기좌표계의 사용으로 인한 과도상태에서 추정역기전력이 오차를 포함하여 발산의 문제 등이 발생되는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 회전각 추적 관측기를 사용하여 위치와 속도를 추정하고 외란 관측기를 통하여 속도의 리플을 저감시키는 방안을 제시하였다. 프리스케일사의 MPU를 이용하여 실험장치를 구성하고 구현실험을 통하여 제안한 알고리즘의 타당성을 검토하였다. 일정 시점에서 위치오차를 강제로 주더라도 위치보정 값이 위치오차 값을 찾아가며 추정위치가 실제 벡터 위치로 수렴해감을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권2호
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• pp.221-227
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• 2016

풍력발전기에서 메인 샤프트는 로터허브와 증속기를 연결하는 중요 부품 중 하나이며 주로 자유단조공법을 통하여 제조된다. 하지만 고 MW급 이상의 메인샤프트는 중량을 감소시키기 위하여 중공형 설계가 이루어지며 주조공법을 이용하여 제조되고 있다. 본 연구의 목적은 중공형 메인샤프트를 단조공법을 이용하여 생산할 수 있는 제조공정을 개발하는 것이다. 자유단조 공법의 공정설계 방법에 따라 중실형과 중공형 메인샤프트를 제조하기 위한 단조공정을 각각 설계하였다. 설계된 공정의 성형가능성을 확인하기 위하여 온도, 변형률 속도에 따른 유동응력을 열간압축실험을 통하여 구한 후 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통하여 단조업계에서 통상 행해지는 중실형 단조공법의 온도 및 변형률 등의 관리인자와 제안된 중공형단조공법의 인자를 비교하여 성형가능성을 예측하였다. 시제품 제작을 통하여 중공형 형상을 원소재회수율, 내부품질, 형상 및 치수 등에서 높은 생산성으로 제조가 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.663-667
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• 2017

최근 화석연료의 사용으로 인한 연료고갈 및 환경문제가 대두되고 있으며 이를 해결하기 위한 대체에너지 개발이 시급한 실정이다. 풍력에너지는 대체에너지 중 지속적으로 무제한 사용할 수 있고 공해물질 배출이 없는 청정에너지로 각광받고 있다. 풍력발전은 바람에너지가 로터 블레이드를 통해서 운동에너지로 변환되고 다시 발전기를 통해서 전기에너지를 발생시키는 에너지 변환기술이며, 풍력발전기의 중요부품인 블레이드의 설계 및 제작은 매우 중요한 요소이지만, 우리나라는 이에 대한 기초자료 및 핵심기술 등이 부족하여 아직도 중요부품들을 외국에서 수입하여 사용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 저 풍속에서도 발전 가능한 다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용하여 풍속 및 블레이드 개수에 따른 발전기의 출력특성을 분석하였다. 연구결과, 최대풍속 8m/s일 때 블레이드 3개를 적용하면 블레이드를 1개 및 2개를 적용했을 때보다 발전기 출력전압은 33% 및 18%로 증가되었고, 발전기 출력전류는 33% 및 15%로 증가되었으며 발전기 RPM은 23% 및 13%로 증가되었다. 본 연구에서다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용한 결과 발전기의 출력특성이 향상되었고 저 풍속에서도 전기에너지의 수집이 가능함을 확인하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제1권4호
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• pp.285-296
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• 2011

Spar platforms have several advantages for deploying wind turbines in offshore for depth beyond 120 m. The merit of spar platform is large range of topside payloads, favourable motions compared to other floating structures and minimum hull/deck interface. The main objective of this paper is to present the response analysis of the slack moored spar platform supporting 5MW wind turbine with bottom keel plates in regular and random waves, studied experimentally and numerically. A 1:100 scale model of the spar with sparD, sparCD and sparSD configuration was studied in the wave basin ($30{\times}30{\times}3m$) in Ocean engineering department in IIT Madras. In present study the effect of wind loading, blade dynamics and control, and tower elasticity are not considered. This paper presents the details of the studies carried out on a 16 m diameter and 100 m long spar buoy supporting a 90 m tall 5 MW wind turbine with 3600 kN weight of Nacelle and Rotor and 3500 kN weight of tower. The weight of the ballast and the draft of the spar are adjusted in such a way to keep the centre of gravity below the centre of buoyancy. The mooring lines are divided into four groups, each of which has four lines. The studies were carried out in regular and random waves. The operational significant wave height of 2.5 m and 10 s wave period and survival significant wave height of 6 m and 18 s wave period in 300 m water depth are considered. The wind speed corresponding to the operational wave height is about 22 knots and this wind speed is considered to be operating wind speed for turbines. The heave and surge accelerations at the top of spar platform were measured and are used for calculating the response. The geometric modeling of spar was carried out using Multisurf and this was directly exported to WAMIT for subsequent hydrodynamic and mooring system analysis. The numerical results were compared with experimental results and the comparison was found to be good. Parametric study was carried out to find out the effect of shape, size and spacing of keel plate and from the results obtained from present work ,it is recommended to use circular keel plate instead of square plate.