항공기용 연료탱크는 평상시에는 연료저장 등의 단순한 기능을 한다. 그러나, 항공기 추락과 같은 긴급 상황에서는 연료탱크 구조건전성은 승무원의 생존과 직결되므로, 관련 성능의 보유 여부를 충돌충격시험을 통해 입증하도록 규정되어 있다. 충돌충격시험은 높은 충격하중으로 실패 위험이 높기 때문에 설계 초기 실물시험에서의 시행착오 가능성을 최소화하기 위한 노력이 진행되어 왔다. 실제 시험 전에 수행하는 수치해석도 그러한 노력의 일환이다. 하지만, 수치해석 결과가 설계에 반영되기 위해서는 수치해석의 신뢰성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 회전익항공기 연료탱크의 충돌충격시험 수치해석의 신뢰성 확보를 위해 수치해석 결과와 시험 데이타 간의 비교를 수행하였다. 수치해석은 충돌전용 소프트웨어인 LS-DYNA을 사용하였고, 해석방법은 유체-구조연성해석 방법 중 ALE(arbitary lagrangian eulerian) 방법을 적용하였다. 시험데이터 확보를 위해 연료탱크 금속 피팅부에 변형률게이지를 설치하고 데이터 획득장비와 연동시켰다. 수치해석 결과로써 연료탱크 피팅부의 변형률과 응력을 계산하였다. 그리고, 실물 연료탱크로 수행한 충돌충격시험을 통하여 확보한 상부피팅의 변형률 측정값과 수치해석으로 계산된 변형률과의 오차를 평가함으로써 수치해석의 신뢰성을 제고하였다.
전술 표적에 대한 정보를 획득하기 위해 전투기에 탑재하는 EO/IR 정찰용 파드는 일반적으로 항공기 동체 하단에 장착 운영한다. 이러한 외부 장착물을 장착한 항공기는 외부 장착물 없이 비행하는 항공기에 비하여 복잡한 공력 및 관성력 특성을 갖기 때문에 개발 초기에 개발 위험요소를 사전에 식별하여 설계에 반영할 수 있는 시스템 성능 분석 도구가 필수적으로 필요하다. 본 연구에서는 고기동 환경에서 안정적으로 측정 데이터를 획득할 수 있는 파드를 개발하기 위해 필요한 모델링 및 시뮬레이션 도구 개발 방안을 제시하였다. 우선, 고기동 항공기에 탑재한 파드의 한계 운용조건을 도출하고, 한계 운용조건에 따른 탑재 파드의 공력 및 관성 하중을 분석하였으며, 탑재파드를 장착한 항공기의 임무 모사를 통한 비행데이터 생성 및 전송 시스템을 개발하였다.
압축력을 받는 발사체의 추진제 탱크 구조는 좌굴에 의한 파손이 발생할 위험이 크다. 탱크 구조와 같이 두께가 얇고 반지름이 큰 대형 경량 구조물은 제작 과정이 어렵고 복잡하므로 시험 후 사용을 위해 비파괴적 시험법을 이용한 좌굴 하중 예측이 요구된다. 압축 하중-고유 진동수와의 관계를 이용하여 좌굴 하중을 예측하는 Vibration Correlation Technique(VCT)에 관한 많은 연구가 수행되었으나 좌굴 하중을 정확히 예측하기 위하여 큰 압축 하중을 필요로 하는 시험이 요구되었고 구조물의 내부 압력이 증가됨에 따라 예측 정확도가 현저히 떨어지는 경향을 보였다. 본 논문에서는 내압 증가에 따라 예측 정확도가 저하되는 경향과 원인을 분석하고 유한요소해석 결과와 압축 시험 결과를 혼합한 VCT를 제안하여 시험 후 추진제 탱크의 사용이 가능할 정도의 낮은 압축 하중 시험 값에서도 좌굴 하중 예측 정확도를 증대시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에 의한 좌굴 예측값은 실제 좌굴 시험 값과 매우 잘 일치하였다.
기존의 국내 개발 회전익 항공기 시스템의 고장-안전 설계 요구사항 도출 방법은 최신 통합형 항공전자 시스템에 적용 시 단일 항목의 고장으로 인하여 치명적인 시스템 기능 고장을 발생시키는 요인을 누락할 수 있다. 그 원인은 고장-안전 설계 대상을 선정함에 있어 단일 품목의 체계 기능 고장 영향성을 그 기준으로 함에 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 민수 항공기 개발 국제 표준인 SAE ARP4754A의 기능적 위험요소 평가 및 개발보증수준 할당 절차를 활용하여, 시스템 구조의 고장-안전 설계 요구사항을 도출하기 위한 체계적인 분석 절차를 제시한다. 또한 본 연구에서 제시한 절차가 앞서 제시한 문제점을 해결할 수 있는지를 확인하기 위하여 치명적인 기능 고장을 발생시킬 수 있는 단일 요인을 내포한 시스템 구조를 가정하여 교차 검증을 수행하였다. 그 결과 기존 연구 방법으로는 누락되었던 치명적인 공통 요인을 식별할 수 있었고 이를 통제하기 위한 고장-안전 설계 요구사항이 도출됨을 확인하였다.
건설업에 있어서의 프로젝트 관리 즉, 사업 관리는 다른 분야에 비해 여러 가지 요인들로 인해 상대적으로 매우 높은 불확실성과 위험을 수반하게 되며, 이러한 불확실성과 위험으로 인해 건설업에서의 사업관리의 중요성이 매우 크게 인식되고 있다. 사업관리 단계에 있어 사업 정의 및 사업 계획 단계와 사업 설게 및 사업 수행 단계를 자동 또는 반자동적으로 동시에 일관성을 유지시킬 수 있는 체제의 확립이 절실하다고 판단되며, 이를 지원할 수 있는 지원시스템의 필요성이 부각되고 있다. 그러나 이들 초기 단계의 업무는 사업 설계 및 사업 수행 단계와 비교해 상대적으로 비정형적으며, 해당 기업의 축적된 노하우나 전문적 지식에 대한 의존성이 강함으로 인해 쉽게 시스템적 지원을 제공하는데 어려움을 가지고 있다. 특히 이러한 문제는 본 연구에서 대상으로 하고 있는 플랜트 건설 분야에서는 매우 두드러지게 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 사업 관리 시스템과 연계될 수 있도록 할 수 있는 체계적 접근 방법을 제시하고 이를 구현함으로써 이상의 문제에 대한 하나의 해결 방법을 제시하고 있다. 이러한 해결 방안을 위한 주요 방법론으로서는 지식 기반 추론과 사례기반 추론 및 신경회로망 기법을 체택하고 있으며 덧붙여, 본 연구에서 개발된 사업 관리 전문가 시스템은 국내 굴지의 건설 회사의 열병 합발전소와 하수처리장 건설을 위한 실제 사업 관리 업무에 적용되어 그 성과를 경험적으로 검증하고 있다. 나아가 이러한 실제 적용 사례는 본 방법론 및 시스템이 다른 플랜트 건설 분야에서도 성공적으로 적용될 수 있으며, 따라서 플랜트 건설 분야에서의 사업 관리 업무의 질적 향상과 생산성의 제고에 기여할 수 있음을 시사하고 있다.
웹 기반 크라우드펀딩 플랫폼은 소자본 기업들에게 재정적 위험을 줄이고 새로운 제품을 선주문을 통해 안정적으로 생산할 수 있는 기회를 제공한다. 한편 크라우드펀딩 프로젝트는 기업들에게 신상품을 대량생산 이전에 테스트할 수 있는 채널로서 또한 도움을 주고 있다. 이러한 장점들에도 불구하고, 기업과 소비자의 관점에서 보았을 때 웹기반 크라우드펀딩 플랫폼은 리테일 환경에서 많은 제약이 있는 것이 사실이다. 가령 웹 기반 플랫폼의 제한된 사회적 요소들은 그 본질상 다수의 사회적 지지를 필요로 하는 크라우드펀딩 프로젝트의 기본적 특성과 상치되며 이는 크라우드펀딩에 참여하는 소비자들의 태도에 영향을 줄 수 있고, 따라서 웹기반 크라우드펀딩 플랫폼에서 소비자가 경험하는 사회적 요소의 메커니즘에 대한 이해는 중요하다. 이에 본 연구에서는 크라우드펀딩 플랫폼의 사회적 요인이 소비자의 참여와 평가에 미치는 영향을 실증적으로 알아보고자 했다. 사회적 영향이론과 사회적 실재감 이론을 바탕으로, 후원자 사회 집단 크기, 사회적 실재감을 독립변수로 설정하고 구매자의 참여의도를 종속변수로 연구모형을 설정한 후 온라인 설문을 통해 얻어진 데이터를 통계분석하여 결과를 도출했다. 크라우드펀딩 구매자들에게 제공되는 후원자 사회 집단 크기와 사회적 실재감이 구매자의 참여의도에 영향을 미치는지 살펴본 결과, 후원자 사회 집단 크기와 사회적 실재감은 구매자의 참여의도에 유의미한 정의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 각각의 요인들의 표준화 베타 계수를 보면, 후원자 사회 집단 크기보다 사회적 실재감이 구매자의 참여의도에 더 큰 영향력을 미친다는 것을 알 수 있었다.
최근 항공우주 및 생산자동화 분야의 급격한 발달에 따라 정밀도와 효율성을 향상시키기 위해 저중량, 고강도 구조물이 요구된다. 그러나 경량화 추세로 인해 수반되는 구조물의 유연성 증가로 외력에 대한 구조응답의 진폭이 커지고 구조물의 피로 수명이 단축되어 매우 위험한 상황에 이를 수 있다. 이런 바람직하지 않은 진동현상을 제어하기 위해 여러 제어이론을 응용한 진동억제시스템의 연구가 활발하며, 신소재인 압전재료의 개발로 새로운 방향이 제시되고 있다. 압전재료는 유연한 구조물에 부착되어 압전재료의 수축, 팽창 운동에 의해 발생된 에너지를 부착된 구조물에서의 제어력으로 사용되어, 진동 혹은 자세 및 형상 제어에 활용되고 있다. 압전재료에 대한 연구로는 Crawley, de Luis3가 보의 표면 혹은 내부에 압전세라믹을 부착하여 액튜에이터로 사용하는 경우 집중모멘트를 가하는 역할을 함을 밝혔고, Hanagud, obal은 압전재료를 센서와 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 대한 최적 진동제어 알고리즘을 개발, 그 성능에 대한 효과를 조사하였고 임의의 위치에 부착된 센서 및 액튜에이터를 고려한 복합재료 보의 운동방정식을 유한요소법을 이용 유도하였으며 변위율 피드백(rate feedback)과 모달피드백(modal feedback) 제어기를 적용하여 진동제어 효과를 고찰하였다. 그리고 Tomas, James, Hubbard는 압전필름을 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 Liapunov 제어기와 변위율 피드백 제어기를 사용하여 능동감쇠기를 설계하였고, Lee, Chaing, Sullivan은 압전필름을 센서와 액튜에이터로 사용해 평판에 변위율 피드백 제어기를 적용한 능동감쇠기를 설계하고 실험적으로 수행하였다. Base가 백색잡음가진을 지속적으로 받을 때 보끝의 움직임이 최소가 되도록 제어하고자 연구를 수행 중인 바 그 결과로소 본 논문에서는 적용시켰고 F-P-K 방정식을 이용해 확률영역으로 변환하여 LQR 제어기와 pole allocation 제어기를 시스템에 적용시켜 우수한 특성을 갖음을 제어 시뮬레이션의 결과를 통해 입증하였다.
고장 예지 및 건전성 관리 기술(Prognostics and Health Management; PHM)은 시스템의 현재 상태를 진단하고 향후 발생 가능한 고장 시점을 신뢰성 있게 예지하는 기술로써 유지 보수 비용의 절감 및 시스템의 안정성 향상을 꾀하고자 하는 다양한 산업분야에서 활발하게 이용되고 있다. 스마트 그리드의 에너지 저장장치, 전기차, 스마트폰, 항공우주산업 등 광범위한 사용처에서 중요한 에너지원으로 사용되고 있는 배터리 또한 성능 저하 및 폭발의 위험성으로부터 자유로울 수 없기 때문에 이러한 고장 예지 및 건전성 관리 기술이 반드시 적용되어야 할 어플리케이션이다. 본 논문에서는 PHM의 기본적인 개념을 소개함과 동시에 배터리의 잔존 유효 수명(Remaining Useful Life; RUL)을 예측하는 각종 알고리즘 및 성능 평가 지표 서술에 초점을 맞추도록 한다. 더불어 배터리의 기능적 동작 원리 및 전기화학 기반의 모델링에 대한 설명을 통해 향후 잠재적인 가능성을 지닌 배터리의 전반적인 특성에 대한 깊은 이해 및 응용 기술에 대한 통찰력을 제시하고자 한다.
항공 우주 산업의 발전으로 발사체의 연구가 많아지고 있다. 더불어 많은 시험이 진행하고 있고 그에 따라 많은 실패도 발생한다. 발사체는 다른 전자장비보다 위험성이 높기 때문에 실패를 최소화할 수 있어야 한다. 따라서 발사체에 전원을 공급하기 전에 배선을 검증할 필요가 있다. 이에 따라 저항 측정을 통해 배선 상태를 검증하였다. 하지만 이전의 저항측정 방식의 배선 점검은 발사체 회로의 커패시터, 인덕터등의 소자들 때문에 정확한 측정을 할 수 없다. 본 논문에서는 TDR 미터를 이용하여 케이블 및 발사체의 연결 상태에서 임피던스를 측정한다. 측정한 정상상태의 임피던스의 기준 값을 설정하기 위해 Z-Segmentation 알고리즘을 사용한다. Z-Segmentation 알고리즘은 우선 임피던스 파형의 피크 값들을 칼만 필터를 이용하여 찾고 찾은 피크값을 Segmentation을 통해 최종 impedance peak segment를 얻는다. 이런 방법으로 배선의 정상 상태에 대한 기준 값으로 설정하고 이를 기준으로 배선 상태를 판정한다.
최근에, UAV는 위험하거나 파일럿이 필요하지 않는 지역인 군사 또는 민간 활동으로 부터 발전되어 왔다. 하지만, UAV는 감시활동 또는 어떠한 지역 이미지/영상을 찍는 것과 같은 그것의 임무 활동 능력에 높은 요구가 필요하다. 그러므로, 무사히 임무완료하는 UAV로 부터 파워 소비량을 줄이는 기법의 방아쇠가 필요한 상황이다. 방법중 하나는 소비량 파워를 낮추는 적합한 이 웨이포인트를 통해 비행하는 최소한의 길을 찾는 웨이포인트의 사전지정을 가짐으로써 나누어 주는 최적한 절차 웨이포인트를 사용한다. 본 논문은 UAV에 기인하는 항공우주 산업 패케지 분석연구, Aerosim Blockset 그리고 UAV에 사용되는 MATLAB Simulink의 디자인 시뮬레이션 모델, 분석적인 모델로 대표적인 불가능을 만드는 여러 학문 분야에 걸친다. 그 시뮬레이션 모델은 UAV로부터 최소화 될수 있는 파워소비 백분율에 측정되는 순서에 웨이포인트(비행경로)를 가지는 알고리즘을 따라 좀더 최적화 연결을 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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