• 한국추진공학회지
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• 제20권1호
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• pp.28-36
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• 2016

본 논문에서는 핀틀을 이용한 가변추력 고체 추진기관의 추력을 제어하기 위하여 이론적으로 모델을 구하고 압력 제어기를 설계하였다. 고전적인 모델 선형화 및 비례-적분제어를 설계했을 때 실제 모델의 비선형성에 의해 발생하는 제어기 성능 저하를 줄이기 위해 이득 계획 기법을 적용하였다. 시스템의 특징을 고려하여 연소관 내부 체적 변화에 따라 이득을 조절하는 방법과, 연소관 내부 압력에 의해 이득을 조절하는 방법으로 두종류의 이득 계획 제어기를 설계하였다. 각 제어기를 가변 추력기 모델에 적용하여 폐루프 시스템 응답특성을 비교하였으며 가변 추력 추진기관 특성에 따라서 어떤 제어기를 선택하는 것이 유리한지 제안하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.167-174
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• 2011

고체추진기관은 구조가 비교적 간단하고 장기적 저장성이 우수한 반면에 일반적으로 추력의 조절 등에 한계성을 가지고 있다. 본 논문에서는 핀틀 밸브 등과 같은 특수한 노즐을 사용하는 가변추력 고체추진기관의 압력 및 추력 제어 알고리즘을 제안한다. 이를 위해 질량보존만을 고려한 추진기관의 연소기 내 압력변화 모델에 대하여 고전적인 비례-적분 제어기와 모델의 비선형성을 피드백을 통해 제거하고 이를 선형모델로 대치하는 피드백 선형화 제어기를 설계하고, 압력제어모델의 추력계산식을 얻어내어 추력제어모델을 제시한다. 운용점에 대해 선형화하여 비례-적분 제어기를 설계하고, 시뮬레이션을 통하여 모델의 성능을 분석한다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.18-25
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• 2011

고체추진기관은 구조가 비교적 간단하고 장기적 저장성이 우수한 반면에 일반적으로 추력의 조절 등에 한계성을 가지고 있다. 본 논문에서는 핀틀 밸브 등과 같은 특수한 노즐을 사용하는 가변추력 고체 추진기관의 압력 및 추력 제어 알고리즘을 제안한다. 연소기 내 압력제어를 위해 질량보존만을 고려한 추진기관의 연소기 내 압력변화 모델에 대하여 고전적인 비례-적분 제어기와 모델의 비선형성을 피드백을 통해 제거하고 이를 선형모델로 대치하는 피드백 선형화 제어기를 설계한다. 또한 과소 팽창된 1차원 노즐 모델에 대한 추력식을 유도한 후, 고전적 선형화 기법을 이용하여 비례-적분 추력제어기를 설계하고, 시뮬레이션을 통하여 성능을 시연한다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.49-58
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• 2018

본 논문에서 이중연소 램제트엔진의 아음속 흡입구 제어기법 설계에 대한 연구를 소개하였다. 제어기법 설계를 위해 유동조건 및 흡입구 형상에 기초한 흡입구 유동의 동적 응답특성을 조사하고, 흡입구 유동특성을 고려한 제어기법 개념을 설정하였다. 이중연소 램제트 동적 시뮬레이션 모델을 활용하여 시스템 입/출력 선형화 모델을 획득하였으며, 선형화 모델 기반의 선형 제어루프 설계를 수행하였다. 최종적으로, 다양한 제어루프 시뮬레이션을 통해 설계된 제어루프의 안정성을 포함한 제어기법 성능을 평가하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.445-455
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• 2010

본 연구에서는 실제 로켓엔진 및 가스터빈용 연소기 내부의 열음향 불안정을 효과적으로 예측하기 위하여, 헬름홀츠 방정식과 시간지연모델을 이용한 3차원 유한요소법 해석코드를 개발하였다. 연소응답항에 의해 수치적으로 야기되는 비선형성은 반복법으로 선형화 하였으며, Arnoldi 방법을 사용하여 대용량 고유치 문제를 해석하였다. 해석결과인 복소각주파수와 음향 압력장을 통해 각 음향모드의 공진주파수, 진폭의 증폭/감쇠 여부 그리고 모드 형태를 예측할 수 있다. 이론해가 존재하는 두 가지 문제를 통해 출구 임피던스와 예혼합 화염이 종 방향 음향장에 미치는 영향에 대한 예측 정확도를 평가하였으며, 배플 유무에 따른 횡 방향 음향 모드의 주파수 변이를 상온 음향시험 결과와 비교/검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.157-166
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• 2014

경수로 핵연료가 원자로내에서 연소되는 동안 핵연료 펠릿에서부터 피복관까지 온도해석은 핵연료 안전 해석에 있어 중요한 요소이며, 경수로 핵연료 온도 해석을 하기 위해서는 간극 모델 개발이 필수적이다. 간극 열전도도는 특성상 간극 두께값에 의존적이게 되며 이러한 특성으로 인해 다차원 간극 열전도도 모델이 비선형적 거동을 보인다. 본 연구에서는 선형화된 다차원 간극 열전도도 모델 개발을 위해 가상 연결 간극 요소를 제안하였다. 제안된 간극 연결 요소에 간극 열전도도를 적용하기 위해 등가 열전달 계수를 정의하였다. 제안된 모듈을 평가하기 위해 상용코드 ANSYS APDL 을 이용하여 열-구조 연계 해석 모듈을 구현하였으며, 다양한 예제를 통해 정확성과 수렴성을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권6호
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• pp.505-511
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• 2015

고체 산화물 연료전지는 $800{\sim}1000^{\circ}C$의 고온에서 작동한다. 고온 작동은 효율에 유리하지만 재료 요구 조건, 신뢰성, 열팽창 문제 등이 발생하여 온도 제어가 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 시스템의 열관리를 위한 상태 공간 제어기를 설계하고 응답 특성을 확인하였다. 연료전지 스택과 열관리 핵심부품인 촉매연소기는 집중 용량법을 이용한 과도 응답 모델을 개발하였고, 구성품과 통합하여 정적 운전 특성을 확인하였다. 개발된 비선형 시스템을 정격 운전 조건에서 다중 입력과 출력이 가능한 상태 공간 식으로 선형화하였다. 부하에 따라 응답특성이 현저하게 달라지는 특성을 제어하기 위해 LQR 제어기를 설계하여 궤환 제어 시스템의 온도를 제어하였다. 상태 궤환 제어기가 적어도 두 개의 제어 게인을 가지고 운전 영역에 따른 응답을 보여줄 때, 원하는 온도 응답을 나타냄을 확인하였다.