본 논문에서는 운영 중인 군용항공기 내에 비행 임무 및 정비사항의 연구 능력 증대를 위해서 비행 영상 및 데이터 녹화기 추가 장착에 대한 운영환경에 맞는 요구도 검토 및 안전성 검증 방안을 연구하였다. 군용규격 및 운영환경에 따른 요구도에 맞도록 녹화기 장비 자체의 검증, 항공기체계에서의 구조 안전성, 전원 및 전기 안전성, 전자기 적합성과 감항 영향성 검토 및 검증과정을 기술하였다. 또한, 지상/비행 시험을 통해 비행 영상 및 데이터 녹화기와 타 계통 간의 간섭 영향성 및 요구도에 적합한 기능 동작 결과도 함께 기술하였다.
비행체의 속도가 빨라질수록, 비행 시 발생하는 공력 가열이 커진다. 고속 비행체의 속도가 빨라지면서 비행체의 외피는 수백 ℃까지 가열되기도 하며, 동시에 동체 내부의 전자장비들도 함께 가열되어 상대적으로 사용온도가 낮은 전자장비들의 열적 안전성이 위협받기 시작하였다. 이에 따라 개발 단계에서 전자장비의 온도 예측 및 외부시스템을 이용한 온도 조절 등 장비의 열적 안전성을 예측하고, 이를 확보하기 위한 다양한 시도가 있었다. 본 논문에서는 일회성 고속 비행체 내 장비의 열적 안전성을 예측할 수 있는 열 해석 모델을 구축하는 기술을 개발하였다. 장비 내부의 열전달 특성을 파악하기 위한 간단한 지상 모사실험을 수행하였고, 그 결과를 바탕으로 열전달 특성을 모사한 열 해석모델을 구축하였다. 이 기술을 활용하여 장비 열 해석 모델을 구축한다면, 비행 시장비 내부 구성품별 온도 변화를 예측할 수 있고, 더 나아가 열에 가장 취약한 특정 소자의 온도를 예측할 수 있기 때문에 더 정밀한 열적 안전성 예측이 가능하다.
항공기 진단계통은 항공기 각 계통의 고장을 식별 및 탐지하고, 비행안전을 저해시키는 위험요소를 제거 및 개선함으로 사고를 미연에 방지하기 위한 계통이다. 해당 계통은 항공기 제작기술이 첨단화 될수록 필요성이 커지고 있다. 또한 여러 항공선진국에서는 진단계통에 대한 다양한 연구와 개발이 진행되고 있으나, 국내에서는 아직 진단계통에 대한 연구 및 응용 실적이 매우 적은편이다. 본 논문에서는 항공기 진단계통의 정의와 범위를 제안하고, 군용항공기 비행안전성 확보를 위한 접근방법을 고찰해 보고자 한다.
비행시험 운용절차는 유도무기 비행시험 시스템 설계 및 구현을 위한 중요 산출물의 하나로서 비행시험 진행 단계별 임무계획, 수행방법, 안전대책 등을 포함한다. 유도무기체계 개발이 첨단화, 전략화 됨에 따라서 유도무기 비행시험은 점차 복잡화, 광역화 되고 있다. 이에 따라 시험안전을 확보하기 위해서는 비행시험 운용절차의 신뢰성 증대가 요구되었다. 특히, 새로운 개념의 비행시험 수행을 위해서 시험 전 불확실성을 예측하고 대비할 수 있도록 비행시험 운용절차 설계에서 M&S 기법의 적용을 통한 검증이 필요하게 되었다. 관련 연구로서 비행시험의 최적 프레임워크 개발 연구와 비행시험 프로세스 모델기반 개선 연구들이 발표되었지만, 상위 개념의 프로세스를 중심으로 한 결과로서 하위 수준의 비행시험 자원과 연동하는 비행시험 운용절차에 직접 적용하기에는 구체성이 부족하였다. 또한, 기존의 문서기반으로 구성된 비행시험 운용절차는 시험자원의 거동과 성능에 대한 분석능력의 한계로 시험자원의 중복과 누락, 직관적이지 않는 표현으로 운용자 간의 의사소통 저하, 그리고 다수의 비행시험에 적용하기 위한 확장성 부족 등의 문제가 발생하였다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서는 모델기반 시스템공학(MBSE) 기법의 적용을 통한 유도무기 비행시험 운용절차의 설계 방법을 제안하였다. 구체적으로 이전의 비행시험 정보를 기반으로 비행시험 진행 단계와 수행방안을 정의한 후, 요구사항으로부터 시험자원의 임무수행을 SysML 모델 기반으로 구성한 템플릿으로 제공하였다. 또한 시뮬레이션 분석을 통해서 정상상황과 비상상황에 대한 최적의 수행절차를 도출하였으며, 사례 적용을 통해서 검증하였다. 본 연구를 통해서 시험자원의 거동과 성능에 대한 분석능력의 증대로 신뢰성이 향상되었고, 다수의 비행시험에 적용할 수 있는 확장성으로 효율성이 증대되었으며, 향후 개발 예정인 유도 무기 비행시험에도 지속적으로 활용할 수 있다.
3중 비행제어시스템이 종래의 4중 비행제어시스템과 유사한 수준의 시스템 신뢰성과 이중 결함시의 안전한 운용성능을 제공하기 위해서는 기존의 고전적인 다중화 설계기법에 많은 변경과 수정이 필요하다. 이에 따라 국내에서 개발된 고등훈련기급의 3중 비행제어시스템 다중화 설계기법은 4중 시스템과 동일한 수준의 생존성을 확보하기 위해서 3중 시스템의 핵심인 비행제어컴퓨터의 입출력 프로세서와 메인 프로세서를 기능적으로 분리시켜 상호 고장에 대한 영향성을 최소화키고, 시스템의 치명적인 결함을 검출하기 위해서 특별한 고장 분석 기법과 격리 알고리즘을 적용하여 비행제어시스템의 안정성과 신뢰도가 보장되도록 설계하였다. 본 논문은 이러한 다중 시스템 구조와 고장관리 설계기법을 소개하고 설계된 3중 비행제어시스템의 손실율 분석을 통해서 기존 신뢰성 요구도가 만족됨을 해석적으로 입증하였으며, 또한 3중 비행제어시스템의 각종 고장모드에 대한 시스템 영향성 및 안정성 시험을 통해서 그 성능을 검증하였다.
시스템 안전에 대한 연구는 매년 증가하는 사고로부터 발생하는 엄청난 손실을 줄여보자는 필요하에 1960년경부터 미국의 군대에서 시작되었다. 시스템안전은 개발중인 시스템의 설계, 개발, 응용과 관련된 여러분야 즉 품질보증, 인간공학, 신뢰성, 정비성, 가치공학, 시험지원분야, 설계/생산공학, 산업안전, 시스템공학, 형상관리분야등과 상호 밀접하게 관련되어 있으므로 이분야에 대한 상호이해와 끊임없는 정보교환이 요청되고 있다. 항공기 개발프로그램의 경우 시스템 안전의 궁극적인 목표는 성공적인 초도비행이라고 할수 있다
비행선에 카메라를 부착하여 영상을 무선으로 대형 화면에 보여주어 행사장의 분위기를 고조시키고 대규모 행사장에서 안전사고를 예방할 수 있도록 ISM 밴드의 불루투스를 이용한 홍보용 비행선 및 영상카메라의 제어 시스템을 실현한다. 본 시스템에서 고려한 사항으로는 경량화 및 밧데리 동작시간의 최대화, 그리고 사용자가 시각적으로 화면을 보면서 비행선을 제어할 수 있도록 임베디드 시스템을 이용한 리눅스 기반의 GUI(Graphic User Interface) 환경을 제공하는 것이다.
본 논문은 현재 사용하고 있는 비행정보 시스템 전체를 연구하고 차세대 유비쿼터스 비행정보시스템을 설계하였다. 지상의 서비스에서 좌석예약, 운송, 발권과 수화물 역추적, 그리고 비행기 내에서 고객을 위한 AVOD, 게임, TV, 휴대전화, 기내 인터넷 사용과 항공사와 관제업무인 ATC, ATS, 항공교통관제업무에 대한 유비쿼터스 비행정보시스템을 연구하였다. 연구 결과를 토대로 하여 차세대 유비쿼터스 비행정보시스템과 네트워크 보안, 시스템 보안에 필요한 정보보호 시스템을 설계하였으며, 기존의 유비쿼터스 비행정보시스템과 차세대 시스템을 비교 분석하여 개선점과 차이점을 도출하였다. 본 논문의 연구결과 세계 항공 및 관련산업에 비전을 제시하고 통신효율성과 고객의 만족도 및 비행 안전성과 효율성을 확보하여 비행정보산업에 새로운 지평을 개척할 것이다.
무인항공기의 비행조종컴퓨터는 비행 안전에 필수적인 장비로써 개발 단계에서부터 신뢰성과 안전성의 확보가 필수적이며, 고장 발생 시에도 정상적으로 기능을 수행할 수 있는 다중화 기반의 고장관리 설계가 요구된다. 무인기의 경우에는 비용, 무게, 전력소모 등을 감소하기 위하여 비행조종시스템의 이중화 설계를 고려하지만, 고장관리를 위한 고장 검출 및 분리 설계에 많은 제약이 있다. 본 논문에서는 무인기용 이중화 비행조종컴퓨터의 신뢰성을 향상시키기 위한 고장 검출 및 고장 분리를 위한 고장관리 설계 방안을 제안한다. 그리고 고장관리 설계를 적용해 개발한 비행조종컴퓨터는 통합시험환경에서 기능 시험을 수행하고 HILS 환경에서 고장 영향성 확인 시험을 수행한 후 무인기에 탑재하여 비행시험을 통해 그 신뢰성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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