• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.265-272
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• 2016

The objective of vehicle aerodynamic design is on the fuel economy, reduction of the harmful emission, minimizing the vibration and noise and the driving stability of the vehicle. Especially for a sedan, the driving stability of the vehicle is the main concern of the aerodynamic design of the vehicle indeed. In this theoretical study, an evaluation algorithm of aerodynamic driving stability of a vehicle was made to estimate the dynamic stability of a vehicle at the given driving condition on a road. For the stability evaluation of a driving vehicle, CFD simulation was conducted to have the rolling, pitching and yawing moments of a model vehicle and compared the values of the moments to the resistance moments. From the case study, it is found that a model sedan running at 100 km/h in speed on a straight level road is stable under the side wind with 45 m/s in speed. But the different results may be obtained on the buses and trucks because those vehicles have the wide side area. From the case study of the model vehicle moving on 100 km/h speed with 15 m/s side wind is evaluated using the numerical algorithm drawn from the study, the value of yawing moment is $608.6N{\cdot}m$, rolling moment $-641N{\cdot}m$ and pitching moment $3.9N{\cdot}m$. These values are smaller than each value of rotational resistance moment the model vehicle has, and therefore, the model vehicle's driving stability is guaranteed when driving 100 km/h with 15 m/s side wind.

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.103-111
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• 2024

축류팬은 상대적으로 저압의 유동 영역에서 유동을 수송하기 위해 사용되며, 다양한 설계 변수에 대해 설계된다. 축류팬의 날개 끝 형상은 유동 및 소음 성능에 지배적인 역할을 수행하며 이에 대한 대표적인 유동 현상으로 날개 끝에서 발생하는 날개 끝 와류와 누설 와류가 있다. 이러한 3차원 유동 구조를 제어하기 위해 다양한 연구가 수행되어 왔으며, 항공기 분야에서 날개 끝 와류를 억제하고 효율을 증가시키기 위해 윙렛 형상이 개발되었다. 본 연구에서는 에어컨 실외기용 축류팬 날개에 적용된 윙렛 형상의 영향을 분석하기 위한 수치적, 실험적 연구를 수행하였다. 3차원 유동 구조 및 유동 소음을 수치적으로 분석하기 위해 unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Ffocws-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식을 전산유체역학 기법에 기초하여 수치 해석하였으며, 실험 결과와의 비교를 통해 수치 기법의 유효성을 검증하였다. 윙렛 형상에 따른 날개 끝 와류와 누설 와류의 형성의 차이를 3차원 유동장을 통해 비교하고, 그에 따른 공기역학적 성능을 정량적으로 비교하였다. 또한, 예측 유동장을 바탕으로 소음을 수치적으로 모사하여 윙렛 형상이 유동 소음 측면에 미치는 영향을 분석하였다. 대상 팬 모델의 시제품을 제작하여 유동 및 소음 실험을 실시하여 실제 성능을 정량적으로 평가하였다.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.410-418
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• 2012

선택적 촉매환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에서 사용되는 환원제의 효용성을 극대화하기 위해 적용되는 암모니아주입관(ammonia injection gun, AIG) 성능은 유량의 분배, 공기분배다기관(air distribution manifold, ADM)의 배치 그리고 노즐의 배열 및 형상 등에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 기법을 이용하여 AIG 성능의 지표가 되는 토출 유량 균일도를 통계적인 수치로 표현하여 관련된 설계인자들과 SCR 시스템의 성능 사이의 상관관계를 평가하고자 하였다. 관내 유동에서 일어나는 유체역학적인 현상의 영향으로 AIG에 대한 공급유량이 증가할 때 각 노즐에서의 토출 유량의 균일도는 감소하는 해석결과를 얻었으며 헤더로부터 가까울수록 분지관으로의 유량분배율이 낮아짐과 동시에 헤더에 가까운 노즐일수록 토출유량이 적어지는 현상을 파악하였다. 각 분지관에 대해 유입 면적대비 노즐의 총 면적비가 0.5 미만일 때 토출 유량의 균일도와 분지관의 유량분배가 매우 균일해지는 것으로 파악되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1077-1082
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• 2013

경기력 향상을 위한 자전거 프레임을 제작하기 위하여 주행 시 자전거 프레임에 발생하는 항력을 고려한 공기역학적 설계가 필요하다. 이를 위해 국제 사이클연맹 규격에 맞추어 초기 프레임을 설계 및 제작을 하였고 프레임에 발생하는 항력을 정량적 척도로 판단하기 위하여 항력계수를 이용하였다. 자전거 프레임의 공기저항을 최소화하기 위해 프레임 단면의 파라미터 설계를 실시하여 최적의 프레임의 형상을 도출하였다. 또한 자전거 프레임은 주행 시 선수에 의한 하중을 견딜 수 있어야 한다. 구조적인 측면에서 안정성을 갖춘 프레임을 제작하기 위하여 국제 사이클 연맹규격에서 제시하는 하중조건을 근거로 프레임의 강성을 평가하였고 이를 통해 선수용 자전거 프레임을 개발하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권2호
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• pp.25-32
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• 2022

캡 루프 페어링은 상용차가 주행 시 전면부에서 발생하는 유동 박리의 저항을 제어하여 상용차 항력 계수를 줄이는 장치이다. 상용차는 구조적으로 후방의 컨테이너를 적재해야 되기 때문에 차량의 주행방향으로부터 공기역학적 저항력을 피할 수 없게 설계되어 있다. 이러한 이유 때문에 유류비, 환경오염물질과 밀접한 연관을 가진다. 본 연구에서는 랭킨 반체 이론을 바탕으로 3D 페어링 형상을 설계하고 공력 해석을 통해 설계 결과를 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권9호
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• pp.714-719
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• 2013

본 연구 대상 터보 프롭 항공기는 주어진 항공기 임무 수행을 위해 결빙 조건하에서도 운용이 가능하여야 한다. 동 연구에 적용된 터보 항공기의 공기 흡입구 계통은 정상 비행조건하에서 엔진 입구에 최대 전압력을 공급할 수 있도록 설계 및 검증이 되어야 할 뿐만 아니라 결빙조건하에서 생길 수 있는 얼음과 같은 입자가 엔진 흡입구 망으로 들어가서 엔진 화염꺼짐이나 엔진에 심각한 손상을 주지 않도록 하기 위한 관성분리기를 포함하도록 개발이 되어야 한다. 따라서 결빙 조건하에서 형상이 변하는 가변형상의 공기흡입구 조립체를 설계하고 설계 결과 확인을 위해 조립체에 대한 전산 유동 및 구조해석을 수행하였다. 이후 35% 축소형 모델을 제작하여 풍동시험을 수행하였다. 동 논문에서는 흡입구 조립체 개발과정에서 요구되는 공기역학적 설계, 잔산 유동/구조 해석 및 풍동 시험평가 결과를 기술하였다.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.32-41
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• 2009

본 연구에서는 한국형기동헬기(KUH) 주로터 블레이드의 축소 설계를 수행하였다. 축소 모델은 공력하중, 익단 와류 및 소음원 측정 시험을 위해 설계되었다. 실제 로터와 동일한 공력 하중을 모사하기 위하여 마하스케일링 기법이 적용되었다. 마하스케일 모델은 블레이드의 익단 마하수가 동일하며, 정규화된 진동수 또한 동일하다. 즉, 마하스케일된 모델은 공력하중 및 구조동역학적 과점에서 상사된 모델이다. 공기역학적 축소과정은 외형 치수의 축소와 회전수의 증가를 통해 완료된다. 구조동역학적 측면에서는 블레이드 단면 설계를 통해 생성된 강성 및 관성 분포가 실제 로터의 회전고유진동수 분포를 나타내는지 확인하는 과정을 통해 완료된다. 본 연구에서는 국내에서 수급 가능한 복합재 프리프레그를 이용한 블레이드 단면 설계를 수행하고, 설계된 모델의 동역학적 특성을 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권8호
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• pp.747-757
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• 2010

날개위에 쌓인 얼음은 날개의 공기역학적 성능을 저하시키고 항공기 사고를 야기하는 주요한 원인이 된다. 결빙된 날개의 형상 예측 연구는 얼음으로 변형된 날개의 공기역학적 성능 파악과 제빙 방빙 장치 설계에 선행 되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 2차원 익형에 발생하는 유리얼음 형상을 예측할 수 있는 코드를 개발하였다. 계산의 효율성을 위해 익형 주위의 유동장 계산은 정상 용출 및 중첩 패널기법을 사용하였고 날개표면과 날개에 유입된 물의 열전달은 Messinger 모델을 통해 고려하였다. 본 코드의 해석 결과는 실험 및 LEWICE 등 기존 해석 프로그램과 상호 검증되었다. 결빙형상의 주요한 요소인 얼음 뿔의 진행 방향 및 얼음 두께는 실험 및 타 프로그램과 유사한 결과를 나타내었다. 또한 대기온도, 수증기 함량, 입자 반지름, 자유류 등이 착빙 형상에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.2750-2757
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• 2010

현재 전문대학의 자동차 학과에서 제공되는 교육이 이론교육에 치우쳐 실제 산업현장에서 적용과 응용능력에 문제점이 있다고 지적이 있어왔다. 이 연구는 창의적인 자동차설계 능력을 배양하기 위하여 A 대학의 모터스포츠 전공에서 차량 공기역학에 $CO_2$ 경주차 설계를 수행한 성공적인 수업내용의 사례를 살펴본다. $CO_2$ 모형 경주차 제작 규정, 제작 과정, 성능 시험 등시 제시 되었으며, $CO_2$ 모형 경주차의 속도 및 항력이 측정되었다. 공학설계가 학생들의 학습에 미친 영향을 알아보기 위하여 2008년 봄 학기에 설문조사를 실시하였다. 설문조사에 따른면 학생들의 공학설계 능력과 만족도에 높은 가치를 부여하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.332-335
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• 2011

바람에 의해 발생하는 장대교량의 진동현상은 버펫팅과 와류진동 그리고 플러터 등으로 구분할 수 있으며, 특히 설계풍속에 해당하는 강풍에 안전한 교량을 설계하는 것이 주된 관심사항이다. 이러한 장대교량의 공기역학적인 안정성 검토에 사용되는 플러터 계수를 풍동실험을 통하여 산정하였다. 본 논문에서는 일반적인 플레이트 거더교의 강풍에 대한 안정성을 검토하기 위하여 풍동실험을 수행하였으며, 자유진동 기법과 강제진동 기법을 사용하여 추출한 플러터 계수를 비교하였다. 자유진동 기법은 교량단면에 초기변위를 주어 상하 및 회전 진동을 하는 교량단면의 변위를 측정한 후 system identification 기법으로 플러터 계수를 구하게 된다. 그리고 강제진동 기법은 상하방향의 강제진동과 회전방향의 강제진동 실험을 독립적으로 수행하여 교량단면에 작용하는 풍하중과 단면의 진동을 분석함으로써 플러터 계수를 추정하게 된다. 그리고 플러터 계수의 비교를 통하여 강제진동 기법과 자유진동 기법의 장단점을 분석하였다.