• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권5호
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• pp.24-31
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• 2018

항공기의 블레이드 안테나에 대해 더미와 실 안테나의 조류충돌 해석과 시험을 수행하였다. 해석에서 조류는 SPH(Smooth Particle Hydrodynamics) 방법을 이용하여 모델링하였으며, 유체-구조 연성해석 (FSI, Fluid-Structure Interaction) 기법으로 조류와 안테나, 기체 체결부의 거동을 시뮬레이션 하였다. 실제 조류를 사용한 시험을 수행하여 안테나와 동체 사이의 체결부 손상 및 이탈여부를 확인하였으며, 항공기 기체의 구조건전성과 해석 및 시험 결과 사이의 상관성이 있음을 입증하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.443-449
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• 1996

헬리콥터, 팬, 프로펠러, 터이빈같이 회전익에서 유체역학적 소음이 발생하는 장치의 설계에 있어서는 공기 역학적 성능 분석과 함께 소음에 대한 해석이 절대적으로 필요하다. 근래에 들어와서 소음에 대한 관심이 급격히 증가하고 공항 주변에서의 국제적인 규약들은 낮은 소음 수준(low noise level)을 규정하고 있으며, 이에 따라서 소음을 감소시키려는 연구가 매우 활발히 진행되고 있는 실정이다. 더욱이 컴퓨터의 냉각 팬을 비롯한 공조기기 및 산업기기에 사용되는 회전기계에서 발생되는 소음의 저감은 보다 더 쾌적한 환경을 요구하는 사회적 요구에 부합하면서 공력소음의 연구 분야가 더 넓어지고 있다. 본 논문에서는 소음예측 방법중의 하나인 음향상사(acoustic analogy)를 주파수 영역 방법(frequency domain method)을 이용하여 헬리콥터 블레이드의 고속 충격소음(High Speed Impulsive Noise)을 해석한다. 고속 충격소음은 블레이드-와류 상호작용 소음과 더불어 헬리콥터의 지배적인 소음원으로서 깃끝 속도가 큰 전진 수평비행(forward level flight)또는 제자리 비행(hovering flight)시 발생하는 소음으로 블레이드의 깃끝 마하수(critical Mach number)보다 크거나 비슷할 경우 충격파의 교란에 의해서 일어나는 충격적인 소음을 말한다. 고속 충격소음은 고주파수 스펙트럼 성분과 큰 소음강도를 가지고 있기 때문에 날카로운 금속성의 소리를 내며 먼 거리까지 전파되는 특징을 가지고 있다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.217-228
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• 2004

본 논문은 복합재 패들형 블레이드를 장착한 축소 힌지없는 로터 시스템의 정지 및 전진 비행조건에 대한 회전시험 기술과 결과에 대한 것이다. 축소 로터 시스템은 실물크기 로터 시스템의 구조 자료를 이용하여 프루드 축소화하였고, 허브 flexure는 동일한 로터의 동력학적 특성을 기준으로 금속재와 복합재 2가지를 제작하였다. 2종류의 힌지없는 허브시스템을 KARI의 GSRTS에 장착후 회전 시험을 실시하여 로터 시스템의 리드래그 감쇠비와 공력 하중을 측정하였다. 리드래그 모드의 감쇠비를 산출하기 위해 MBA(Moving Block Analysis)기법을 사용하였고, 허브와 주축 사이에 6분력 발란스를 장착하고, 블레이드에 스트레인게이지를 부착하여 공력하중을 측정하였다. 시험은 제자리 및 전진비행 조건에 따라 지상 및 풍동에서 각각 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.475-480
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• 2010

가스터빈 블레이드는 터빈 가동 시 발생하는 고온화염으로부터 블레이드를 보호하고, 구조물의 표면 온도를 안전한 수준으로 낮추기 위하여 블레이드 표면에 열차폐 코팅(TBC; Thermal barrier coating)을 하여 사용하고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 1단 블레이드에 적용되는 코팅 방식을 이용하여 코인형 시험편을 제작하였고 열화 온도 및 유지 시간의 변화에 따른 코팅 계면 산화물의 성장 거동을 분석하였다. 코팅 단면에 대하여 코팅 계면 산화물의 두께와 마이크로 비커스 경도를 측정하여 열화 특성을 평가 하였다. 또한 성분분석을 통하여 미세조직의 변화를 관찰함으로써 열차폐 코팅의 열적 열화특성을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권10호
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• pp.1279-1289
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• 2013

터보분자펌프는 회전하는 로터 블레이드의 고속회전을 통해 진공을 생성하는 고진공, 고청정 펌프로 로터의 고속회전에 따른 구조적 안전성이 우선 평가되어야 한다. 본 논문에서는 터보분자펌프의 배기성능 및 구조적 안전성에 영향을 미치는 인자 중에서 블레이드 각도, 길이, 블레이드가 시작되는 부분의 라운드 크기, 회전속도를 선정하여 그들의 변화에 대한 변위 및 응력 응답을 관찰하는 민감도 평가 및 최적설계를 수행하였다. 일반적인 유한요소해석기법인 H-기법이 아닌 형상요소해석기법인 P-기법을 사용함으로써 복잡한 형상의 유한요소생성 모델링 시간을 단축시켜 해석의 효율성을 높일 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1073-1079
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• 2009

본 연구에서는 전진 비행하는 헬리콥터 로터 블레이드 표면의 압력장에 대한 공력 특성 분석 및 차수축소모델 구축을 위해 적합직교분해 (POD) 방법을 이용하였다. 에너지가 큰 특정 모드를 기반으로 전진 비행하는 비정상 로터 블레이드에 대한 공기역학적 특성을 분석하였으며, CFD 계산 결과의 검증을 위해 제자리비행에 대한 실험 결과와 비교하였다. 수렴속도를 향상시키기 위해 Multi-grid 기법을 사용하였으며, 회전하는 로터 블레이드 주위의 비정상 유동을 모사하기 위해 슬라이딩 격자를 이용하였다. 그 결과 240개의 Snapshot에 대해 에너지율 99% 이상을 포함하는 지배적인 POD 모드 7개가 선정되었으며, POD 모드와 전개 계수를 이용하여 차수축소모델을 성공적으로 구축하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권5호
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• pp.443-451
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• 2013

음향방출기법은 구조물에 존재하는 손상 및 손상 메커니즘을 규명하는 가장 유효한 비파괴검사 수단으로 널리 이용되고 있다. 최근 이러한 재료 및 구조의 내부 손상의 실시간 모니터링이 가능한 기법을 활용하여 풍력 블레이드와 같은 대형 구조물의 건전성을 실시간으로 감시 가능하도록 하는 연구가 각광 받고 있다. 이 논문에서는 선행 연구를 통하여 개발된 신호 맵핑 기법을 사용하여 750 kW 블레이드에 외부 손상을 가정한 임의의 외부 충격을 가하여 위치 탐지 결과의 정확성을 확인하고, 100 kW 블레이드의 정하중 시험 시 발생하는 음향방출신호를 측정하여 손상이 발생된 것으로 의심되는 지역을 탐지하는 실험을 실시하였다. 실험 결과 발생된 모든 외부 충격신호에 대하여 낮은 오차범위를 가지는 결과를 보였으며, 정적하중실험동안 측정된 음향방출신호와 실제 손상 발생 위치의 비교를 통하여 새로운 신호 맵핑 기법으로 블레이드에서 발생되는 내부 손상을 매우 높은 정확도로 위치 표정이 가능함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.23-30
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• 2003

본 연구는 풍력발전 시스템에 관련된 IEC61400-1 국제규격 및 GL규격에 정의된 다양한 하중조건을 고려하였고, 이러한 하중들을 효과적으로 견딜 수 있는 특별한 복합재 구조형상을 제안하였다. 복합재 풍력터빈 블레이드 주고에 대한 평가를 위해 유한요소 구조해석을 수행하였다. 구조설꼐에서는 파라미터 분석 연구를 통해 블레이드 구조형상을 결정하였고, 대부분의 주요 설꼐 피라미터를 결정하였다. FEM을 이용한 응력해석결과를 검토하여 설계된 블레이드 구조는 어떠한 하중조건에 대해서도 안전함을 확인하였다. 뿐만 아니라, 본 연구에 의해 새롭게 고안된 삽입볼트를 사용한 허브 연결부의의 설계하중과 피로하중에 대한 안전성을 검토하였으며, 잘 알려진 S-N 선형 손상 이론, 하중 스펙트럼 및 Spera의 실험식에 의해 20년 이상의 피로수명을 갖도록 하였다. 몇 개의 집중하중으로 모사된 공력하중에 대한 실물 정적구조시험을 수행하였으며, 실험결과로부터 설계된 블레이드는 구조적으로 안전함을 확인하였다. 더욱이, 변위 및 응력, 중량, 무게중심 증의 측정된 결과는 해석결과와 일치함을 확인하였으며, 연구된 블레이드는 독일의 국제적 인증기관인 GL사의 인증을 획득하였다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.227-227
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• 2010

기존 도공지 생산 공정에서 널리 사용되던 블레이드 도공방식을 대체할 수 있을 것으로 기대되는 커튼코팅 방식은 스크래치, 스트릭, 미스팅, 블레이드의 마모등을 발생시키지 않고 고고형분 도공이 가능하며 우수한 커버리지를 갖는 도공층을 형성시킬 수 있다는 장점을 갖고 있다. 뿐만 아니라 하나의 코팅 유닛에서 여러개의 도공층을 한번에 형성시킬 수 있어 설비투자비용 및 건조에너지, 공간활용도 절감 측면에서도 한층 유리하다. 커튼 코팅 방식에서 도공액의 유동은 도공액이 필름 형태로 사출되는 sheet forming zone, 도공액 커튼이 낙하하는 curtain flow zone, 도공액 커튼이 원지와 접촉하는 impingement zone으로 나뉜다. 커튼 코팅이 이루어지기 위해서는 sheet forming zone과 curtain flow zone에서 도공액이 얇은 막 상태를 안정적으로 유지하고 impingement zone에서는 고속으로 이송되는 도공원지에 의한 급격한 신장 조건에서 도공액 필름이 끊어지지 않고 유지되어야 한다. 이를 위해 유화제를 통해 동적 표면 장력을 낮초고 rheology modifier를 통해 점도 및 신장점도를 조절해 도공액의 커튼 안정성을 부여하는 연구가 보고된 바 있다. 도공액 제조시 바인더로 널리 사용되는 S/B 라텍스는 입도, 유리전이온도, 표면전하 등 그 특성을 달리하여 제조할 수 있으며 이러한 특성에 따라 도공액의 점도와 같은 유변특성이 변화하여 도공액의 커튼 안정성에 영향할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 입자경과 유리전이온도, 카르복실화 정도 등을 달리한 다양한 S/B 라텍스를 사용하여 유변특성을 달리한 도공액을 제조하고 커튼 안정성의 변화를 살펴보고자 하였다.

• 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.