• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권3호
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• pp.23-34
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• 2022

UAM (Urban Air Mobility) 항공기에 대한 수요가 세계 각 도시들은 인구집중으로 인한 교통체증 문제로 늘어나고 있다. 세계 각국에서 고정익 날개의 유무와 추진 시스템에 따라 다양한 형태를 가진 항공기가 연구개발을 통해 상용화 준비 중이며, 도심을 비행하고 사람이 탑승하는 유인운송수단이므로 감항증명이 요구된다. UAM 항공기는 복합재 사용 비중 증가, 전기모터 사용, 다양한 전자 장비 탑재 등 낙뢰 및 HIRF 환경에 취약하다. 현재 UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 HIRF 환경에서의 인증기술과 지침 및 요건 개발은 미비한 상태이다. 본 연구에서는 미연방항공청(FAA)에서 발행한 AC 20-136B와 AC 20-158A에 나타난 회전익 항공기의 낙뢰 및 HIRF 간접 영향에 대한 적합성 인증 절차를 확인하고 UAM 항공기 전자기 전산 시뮬레이션에 적용하였다. 덕티드 팬 형 UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 HIRF 영향성을 전산 시뮬레이션을 통해 분석하였고, 향후 운용될 UAM 항공기의 인증을 위한 실무지침 수립의 근거를 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권6호
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• pp.796-801
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• 2011

본 논문은 고도로 발전된 군사과학 기술의 영향과 급변하는 해양전장환경의 디지털화, 함정생존성 극대화를 위한 고출력 센서체계 등 고출력 에너지 사용 체계 플랫폼 실현을 위한 해군함정의 통합 동력 시스템 발전 경향을 분석하는데 초점을 두었다. 함정에서 전자기를 이용하는 항공기 출격 시스템, 200NM(370km) 이상 원거리에서 정밀타격이 가능한 전자기 포 등 고출력 에너지를 사용하는 각종 무기체계가 탑재되기 위해서는 추진동력을 포함한 함정에 공급되는 모든 동력이 단일화 되어야하는 통합 동력 시스템으로 변화하는 것이 가장 이상적이다. 선진국을 중심으로 통합 동력 시스템을 실현하기 위해서 기계식 추진시스템에서 하이브리드 및 완전전기추진시스템으로 변화하고 있는 추세이며 이러한 노력은 연료사용의 절감, 함정 탑재 장비의 고출력화, 함정 총 수명주기 비용 절감 등을 포함하고 있다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.54-63
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• 2022

최근 다양한 형태의 전기추진 항공기가 개발 중이다. 전기추진 항공기에 장착되는 프로펠러의 위치는 항공기 공력성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 날개 앞에 장착된 프로펠러는 프로펠러 주변과 하류방향으로 복잡한 선회 유동(Swirl Flow)을 발생시킨다. 선회 유동으로 발생하는 올려흐름과 내리흐름은 날개의 유효받음각에 영향을 미친다. 날개의 길이 분포 방향으로 발생하는 유효받음각 분포변화는 날개의 공력 하중분포에 영향을 준다. 본 연구에서는 날개에 장착된 프로펠러의 위치가 변화하면서 발생하는 프로펠러-날개 상호작용이 날개의 공력 하중분포에 미치는 영향을 연구했다. 프로펠러-날개 상호작용이 날개에 미치는 영향을 해석하기 위해, 프로펠러에 의한 선회 유동을 Actuator Disk Theory를 사용하여 나타냈다. VSPAERO를 사용하여 날개에서 발생하는 공력을 계산했다. 본 연구방법을 사용하여 얻은 계산결과는 프로펠러-날개 모델을 사용한 풍동시험 자료와 비교·검증했다. 연구결과 프로펠러와 날개 사이의 거리가 날개의 공력특성에 미치는 영향은 크게 나타났다. 축방향 및 날개길이 방향의 거리 증가는 양항비를 증가시켰다. 프로펠러가 날개 상단에 위치할 경우 더 큰 양항비를 얻을 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.47-53
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• 2019

한국항공우주연구원(KARI)은 전기추진 수직이착륙(eVOTL) 항공기 공력성능 향상 방안 연구의 일환으로 교차회전 방식에 대한 기술개발 타탕성에 관한 연구를 진행하였다. 프로펠러 반지름을 증가시켜 전산해석을 수행하고 기존 상용 멀티콥터를 구매하여 0.11 m와 0.21 m 프로펠러를 적용하여 교차회전 구동방식에 관한 기술개발 가능성을 확인한 후, 총 중량 3 kg급의 멀티콥터를 설계 제작하여 추력 및 소음을 측정하기 위한 지상시험을 수행하였다. 교차회전 방식의 효율성을 검증하기 위해 지상시험은 15 in.와 22 in. 프로펠러를 적용하여 동일한 깃끝 속도(Tip speed) 조건에서 추력 및 소음을 측정하여 결과를 비교 분석 하였다. 지상시험결과 요구동력은 22 in. 프로펠러를 적용한 교차회전 방식이 15 in. 프로펠러와 비교하여 약 30%정도 절감 되며 공력소음의 경우 3~5 dB의 소음감소 효과가 측정 되었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권2호
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• pp.214-220
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• 2023

모터와 ESC (Electronic Speed Control)는 높은 효율을 유지할 수 있는 회전 속도 및 토크의 범위가 존재하기 때문에, 효율적인 시스템 설계를 위해서는 이 범위를 파악하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 먼저 측정 장비 대한 정확성을 프로펠러 측정 데이터와 비교 분석하여 검증하였다. 다음으로, 넓은 회전 속도 범위에서의 정적 측정을 통해 각 프로펠러에 대한 통합 효율을 측정하고, 이를 다수의 프로펠러에서 반복하여 얻은 데이터를 이용하여 효율 등치선도를 도출하였다. 측정된 모터-ESC 통합 효율은 단순한 모터 모델로 도출한 모터 자체의 효율과 비교할 때 상당한 차이가 있음을 확인하였고, 또한 동일한 모터라도 ESC에 따라 달라지는 효율의 차이를 분석하였다. 본 연구를 통해 도출한 모터-ESC 통합 효율 등치선도는 추진 효율이 중요한 항공기의 전기 추진 시스템을 설계하고 최적화하는 데에 유용하게 사용될 것으로 예상된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권1호
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• pp.47-58
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• 2014

본 연구에서는 대체에너지로 태양광과 수소재생연료전지를 사용하는 고고도 장기체공 무인기의 초기 사이징을 수행하였다. 박스 윙 형태의 형상 대신 해외에서 연구가 많이 진행되어 상대적으로 기본 자료들이 풍부한 글라이더 형태의 형상을 선택하였다. 이륙중량 150 kg 급으로 추진 시스템은 모터와 프로펠러, 태양광 전지, 전기분해를 통해 재충전이 가능한 액체수소 연료전지로 구성되어있다. 하루 동안 순항 비행 시 필요한 최소 요구 에너지와 낮 시간으로부터 얻을 수 있는 태양광 에너지와의 에너지 균형을 고려하여 가로세로비, 날개 길이, 면적 등 항공기 설계변수를 변화시키면서 전체 이륙중량을 추정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권1호
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• pp.59-66
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• 2022

도심의 교통체증 문제를 해결하기 위해 eVTOL(Electric Vertical Take-Off and Landing) 항공기를 이용한 도심항공교통(UAM) 개념이 등장하여, 많은 국내외 기간들의 연구가 진행되고 있다. 하지만 도심 위를 필연적으로 비행하게 되는 eVTOL 기체가 차세대 교통수단으로 자리 잡기 위해서는 안전성의 확립이 필수적이다. 추락 시 위험도는 항공 안전과 관련된 대표적인 요소이며, 위험도 분석을 위해서는 돌발 상황으로 인한 기체의 추락 및 충돌 지점 예측이 필요하다. 고정익 모드로 운항하는 비행체의 경우 자세 혹은 방향을 결정하는 데 조종면이 큰 역할을 차지한다. 따라서 본 연구에서는 eVTOL 기체의 추락 시 위험도를 분석하기 위해 추진 시스템이 고장 난 기체의 조종면 각도에 따른 추락 지점의 분포를 추정하는 방법을 제시한다. 여기서, 성능과 형상이 공개된 eVTOL 기체를 대상으로 분석한 데이터를 사용하였다. 또한, 초기 조건에 따른 추락 지점의 분포와 확률을 계산하여 추락할 확률이 높은 구간을 도출하였으며, 추락 순간의 속도를 계산하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권4호
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• pp.300-308
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• 2019

드론이 농업 및 산업 운송 분야에 이용되기 위해서는 큰 탑재 하중과 긴 운용시간이 필요하다. 현재의 배터리 기술로는 탑재 하중과 체공 시간을 늘리는 데에 한계가 있고, 특히 현장에서 지속적인 운용이 필요할 때에 배터리의 충전 또는 교환이 번거로운 문제가 있다. 본 연구에서는 내연기관과 발전기, 그리고 배터리와 전기모터가 결합된 복합적인 추진기관을 사용하는 드론의 동력시스템을 최적화하는 과정을 제시한다. 운반과 운용의 제약을 고려하여 이륙중량 200kg 급의 기체를 선정하였다. 내연기관과 직접 연결된 2개의 주 로터가 기체 중량의 대부분을 담당하고, 내연기관으로 구동되는 발전기의 전력을 사용하는 4개의 모터가 자세제어를 담당하도록 시스템을 구성하였다. 드론의 에너지 흐름을 파악하여, 기존의 상용품 중 최적의 모터와 프로펠러를 선정하는 기법을 제시하고, 내연기관의 측정 데이터를 이용하여 최적의 운용 점과 기어비를 도출하는 기법을 제시한다.