• 한국산업정보학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.49-57
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• 2020

기존의 전기 모터는 큰 중량과 부피의 단점으로 항공기 적용에 적합하지 않다. 고온 초전도 (High-Temperature Superconducting: HTS) 모터는 전류 밀도와 자기장 밀도가 높으며 손실이 적어 일반 전기모터와 비교하여 크기와 무게를 크게 줄일 수 있다. 본 논문은 미래 항공기 전기 추진용 HTS 모터의 개념 설계 및 해석 결과를 제시한다. 회전속도가 7,200 RPM인 2.5 MW 용량의 HTS 모터를 설계하고 무게 대비 출력 비(kW/kg)를 분석하였다. HTS 모터 계자코일 (Field Coil)의 운전온도는 LH₂ (Liquid Hydrogen) 냉각을 고려하여 20K을 선정하였다. 고정자 권선 (Stator Winding)은 다상 구성 (Multi-Phase Configuration)으로 연결하였고 와전류 (Eddy Current) 손실을 최소화하기 위해 Litz 선을 사용하였다. 결과적으로 모터의 무게 대비 출력 비는 약 18.67 kW/kg으로 기존 모터보다 훨씬 높음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권9호
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• pp.789-799
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• 2012

본 연구에서는 전기 항공기에 사용하기 적합한 높은 출력밀도를 발생시키는 고온초전도 모터를 설계하고 이를 항공기에 적용하는 것이 가능한지를 확인하는 연구를 수행하였다. 설계된 모터는 이트륨 바륨 구리 산화물 판, 비스무트-2223 산화물로 이루어진 초전도 코일을 사용하고, 철심을 사용하지 않는 공기 냉각 전기저항성 전기자를 사용하였다. 고온 초전도 판과 코일 쌍을 회전축 방향으로 증가시켜, 180 마력, 2700 분당회전수의 출력을 발생시키는 세스나급 항공기에 사용하는 O-360엔진과 18000 마력, 5000 분당회전수의 B-737급 항공기에 사용하는 CFM56엔진을 대체할 수 있는 동일 출력을 발생시키도록 설계하였다. 또한 기존 엔진의 출력밀도와 고온초전도 모터의 출력밀도를 비교하여 고온초전도 모터의 항공기 적용가능성을 평가하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권5호
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• pp.391-403
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• 2013

전기 추진 프로펠러 항공기는 기존의 제트엔진으로부터 나오는 유해한 배기가스로 인한 환경적 우려와 국가 에너지 안보 차원에서 새로운 관심을 받고 있다. 그러나 전통적인 항공기 사이징 방법들은 여러 종류의 에너지원과 동력 시스템을 사용하는 전기 추진 항공기에 바로 적용될 수 없다. 본 연구에서는 일반화된 동력기반 사이징 기법에 기초한 전기 추진 항공기 사이징의 실제 예를 제시하였다. 여기서 일반 항공기는 프로펠러, 고온초전도모터, 수소가 연료로 사용되는 연료전지, 동력 조절 장치로 구성되는 전기 추진시스템에 의해 구동된다. 기술 향상의 영향을 평가하기 위해 전기 구성품들의 두 가지 다른 기술 구성을 가정하여 항공기 사이징을 수행하였고, 전형적인 형태의 기준 항공기와 사이징 결과를 비교하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권1호
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• pp.32-39
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• 2021

전기추진 항공기는 기존 가스터빈 엔진에 의한 환경 및 소음 문제를 해결하기 위해 최근 항공분야에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 특히 전기 동력추진 시스템의 핵심 구성품인 추력 모터와 이를 구동하기 위한 인버터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 무게와 부피에 민감한 항공기 특성에 맞는 비출력이 높은 모터를 선정하고, 전력 소자에 따른 인버터 전력 손실을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션은 전력전자 분석 툴인 PSIM을 이용하여 선정된 모터와 전력 소자를 모델링하여 스위칭 주파수에 따른 인버터 전력 손실을 분석 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.226-230
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• 2010

본 논문에서는 배터리와 전기모터 방식의 추진장치를 사용하는 소형무인항공기의 비행성능을 분석한다. 비행시험을 통해 얻은 데이터로부터 공력특성을 예측하고, 이를 활용하여 비행성능을 예측한다. 최대 항속시간을 얻을 수 있는 적정 비행속도를 제시하고, 비행속도에 따른 항속시간 및 항속거리를 예측한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.11-17
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• 2019

본 연구에서는 전기 동력 소형 고정익 무인항공기의 낮은 레이놀즈 영역 및 최소한의 제원으로 운용에 필요한 성능을 일반적인 이론 분석으로 예측하였다. 이를 간단한 전기모터 풍동시험과 실증 비행시험을 통해 비교 분석하여 이론 분석의 타당성을 확인하였다. 분석한 결과의 타당성 확인 결과, 3.5 kg의 고정익 소형 무인항공기는 일반적인 이론분석으로 공력 성능의 분석이 가능하지만, 필요추력은 설계오류가 발생할 가능성이 있는 것으로 확인된다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 낮은 레이놀즈 영역에서 비행하는 유사 소형 고정익 무인항공기 개발 시 설계오류를 최소화 하는 방법을 제안하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권4호
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• pp.65-70
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• 2010

전기모터와 배터리로 구성된 추진장치를 사용하는 소형무인항공기는 무게가 8kg 이하로 손으로 던져 이륙이 가능하고 운용이 간편하면서도 실시간으로 영상정보를 전송할 수 있어 활용이 증가하고 있다. 하지만 이러한 소형무인항공기의 비행 성능에 대한 해석방법이나 해석결과는 별로 알려진 게 없다. 본 논문에서는 전기추진방식의 무인항공기 연구를 위해 제작한 소형무인항공기의 성능해석방법을 기술하고 결과를 도출한다. 비행체의 공력 데이터는 실제 비행시험으로부터 얻은 활공성능 데이터를 이용하여 구하고 비행속도에 따른 요구추력과 요구동력을 예측한다. 배터리를 동력원으로 사용하는 경우의 항속거리와 항속시간을 예측하는 방법을 제시하고 결과를 도출한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.997-1003
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• 2012

GNSS와 ARS는 저가의 무인 항공기를 위한 보편적인 센서로, 오차가 크며 방위각을 독립적으로 알아낼 수 없다는 단점이 있다. 또한 GNSS/INS는 초기정렬 과정과 직선비행 중에 IMU의 오차를 충분히 보상하지 못한다. 자장계는 방위각을 얻는데 효과적으로 활용되는데, 소형의 헬리콥터에 사용되는 전기모터는 정확한 방위각 산출을 방해한다. 이 논문에서는 자장계를 보상하는 방법을 제안하였으며, 비행시험으로 검증하였다. 또한 시뮬레이션 결과는 GNSS/INS에 추가된 자장계가 관측성과 정확도를 높이는 데 효과적임을 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권12호
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• pp.1097-1107
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• 2015

일반적인 수직이착륙 항공기는 높은 출력대 중량비의 가스터빈엔진을 사용한다. 그러나 높은 연료 소모율로 인해 소형 항공기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 직렬 하이브리드-전기 추진시스템을 대안으로 제안하였으며, 시스템을 구성할 소형엔진과 전기모터, 배터리에 대한 기술조사 비교분석을 수행하였다. 연구를 위한 고정익 수직이착륙 무인항공기로 I사(社)의 65 kg급 수직이착륙 P-무인기를 사용하였다. 개발한 발전제어 및 전력제어 알고리즘의 타당성과 항속시간을 예측하기 위해 Matlab/simulink$^{(R)}$를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 알고리즘이 비교적 잘 작동하는 것을 확인하였고, 직렬 하이브리드-전기 시스템이 임무형상을 만족하는 7시간의 항속시간을 충분히 만족 할 수 있을 것으로 예측하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.829-832
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• 2010

가스터빈엔진의 시동을 위해서는 점화가 가능한 공기 및 연료 조건이 되도록 외부 동력으로 엔진을 가속시켜 주어야 한다. 항공기용 소형 가스터빈엔진의 전기식 시동시스템은 구조가 간단하고 중량이 작아 소형 항공기에 주로 사용된다. 가스터빈 엔진의 전기 시동시스템 해석을 위해서는 배터리, 시동 모터 특성 및 엔진 drag 토크의 분석이 필요하며, 엔진의 사용 온도에 따라 각각의 특성을 반영하여 시동 시스템을 분석하여야 한다. 본 논문에서는 소형 가스터빈엔진의 전기시동 시스템 기본설계 과정 및 주요한 설계 파라메터에 대하여 기술하였다.