• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.256-262
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• 2016

본 연구에서는 자동차 자동변속기의 핵심 부품인 아웃풋 허브 및 리액션 허브의 치형 미성형 구간의 최소화를 위한 배압 냉간 단조 성형 공법에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 변위제어해석으로 펀치 하중 및 슬리브 배압력을 도출하였고, 도출된 하중 및 배압력을 이용한 하중제어해석을 수행하여 상호 검증을 하였다. 변위제어해석과 하중제어해석이 유사한 경향을 보였으며, 아웃풋 허브와 리액션 허브의 미성형 구간을 기준 이하로 만족시키기 위한 펀치 하중과 슬리브 배압력을 구하였다. 리액션 허브의 펀치 하중이 아웃풋 허브 보다 큰 이유는 상부 치형 가공 시 리액션 허브의 단면감소율이 아웃풋 허브 보다 크기 때문인 것으로 판단되며, 슬리브 배압력이 아웃풋허브와 리액션 허브에서 차이가 나는 것 또한 슬리브 단면적의 차이에 기인한 것으로 판단된다. 본 연구에서 제시한 배압 냉간 단조 성형 해석 과정과 결과를 적용한 실제 치형 가공의 미성형 구간 결과와 비교하여 검증 평가하였으며, 치형 제품의 품질 개선 및 생산성 향상을 위해 요구되는 성형가공 조건을 도출하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권6호
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• pp.440-447
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• 2013

본 연구에서는 능동적인 블레이드 제어기법인 고조파제어(Higher Harmonic Control, HHC) 기법을 적용하여 로터의 허브 진동하중을 억제하기 위한 최적 제어입력을 탐색하였다. 통합 공탄성 해석 프로그램인 CAMRAD II를 이용하여 HART II 로터를 모델링하고 다양한 HHC 입력 조건에 대하여 파라미터 연구를 수행하여 최대의 진동하중을 감소시키기 위한 제어입력을 찾고, HART II 시험에서 정한 최소 진동 조건에서의 허브 진동하중과 비교하였다. 파라미터 연구를 통하여 HART II 시험에서의 최소 진동 조건에서는 진동하중이 증가하는 것을 확인하였다. 허브 진동하중을 감소시키기 위한 최적의 제어입력은 3/rev의 가진주파수에서 찾을 수 있었고 0.8도의 진폭과 350도의 위상각을 갖는 제어입력을 이용하는 경우에 기준조건대비 약 45%의 허브 진동하중 감소효과를 얻었다. HHC 기법을 이용하는 경우의 로터의 파워 감소는 5% 미만으로 나타나고, 성능이 향상되는 경우에는 대부분 진동이 증가하는 경향을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.634-641
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• 2009

본 연구에서는 개별 블레이드의 복합재료 물성의 불확실성에 의해 발생하는 허브 진동하중의 특성에 대해 고찰하였다. 몬테-카를로 시뮬레이션 기법을 적용하여 시험에서 얻은 복합재료의 기계적 특성으로부터 블레이드의 단면 강성계수에 대한 확률적 분포를 구하였다. 단면 강성계수의 평균 및 표준편차 값을 이용하여 통합 공탄성 해석 코드의 입력 파일을 생성하고, 이로부터 허브 작용 하중을 구하였다. 복합재료 블레이드의 불확실성 효과는 필연적으로 로터 시스템의 상이성을 야기함을 보였다. 또한 개별 강성계수의 변화에 대한 허브 진동 응답의 특성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권3호
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• pp.237-243
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• 2018

본 연구에서는 고 전진비 조건의 로터에 대해 전진비 변화에 따른 허브 진동하중의 변화를 예측하고, 블레이드에서 발생하는 구조하중 예측 및 조화 분석을 통하여 구조하중 변화를 고찰하였다. 로터 전진비는 0.40부터 0.71까지 범위를 가지며, NASA에서 수행한 풍동시험 결과에 대해 수치묘사 연구를 수행하였다. 검증한 결과를 토대로 허브 진동하중 및 블레이드 모멘트를 예측하였다. 허브 진동하중은 최초에 증가하다가 전진비가 0.5 이상의 경우에는 변화가 거의 없음을 보여주었다. 블레이드 구조하중은 전진비가 증가할수록 진폭의 크기가 증가하며, 블레이드 모멘트의 조화 분석을 수행한 결과 플랩 모멘트는 3/rev, 래그모멘트는 4/rev의 영향이 매우 크다는 점을 확인하였다. 이는 전진비가 증가할수록 2차 플랩과 2차 래그 모드의 고유진동수가 각각 3/rev와 4/rev에 근접하기 때문인 것으로 파악되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.29-36
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• 2004

본 연구에서는 전진비행시 무힌지 로터 블레이드의 허브하중에 대한 복합재료 연성의 영향을 고찰하였다. 무힌지 복합재료 로터 블레이드를 단일 상자형 보로 모델링 하였으며, 전단 변형 및 비틀림 워핑과 같은 비고전적 효과를 고려하였다. 운동방정식은 해밀턴의 원리를 이용하여 구성하였으며, 로터 블레이드의 공간 및 시간차원에서의 유한요소법을 적용하여 완전평형해석을 수행하였다. 블레이드에 작용하는 공기력은 2 차원 준정상 공기력 이론을 바탕으로 하여 역류 및 압축성 효과를 고려하였다. MSC/NASTRAN을 이용하여 피치 -플랩 및 피치-래그와 같은 탄성 연성의 크기를 구하고, 고전적인 기하학적 연계와 비교하였다. 탄생 연성은 $N_b/rev$ 허브하중의 특성에 적지 않은 영향을 미침을 확인하였다 블레이드 복합재료의 적층각을 적절히 변화시킬 경우 약 10-40%의 허브하중을 감소시킬 수 있음을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.497-505
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• 2022

본 연구에서는 회전익기 통합 해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 풍동 시험용 Lift-offset 동축 반전 로터의 성능 및 허브 진동 하중 해석을 수행하였다. 본 논문에서는 전체 로터의 추력을 트림 목표 값으로 사용하는 트림 조건 및 상/하 로터 각각의 추력을 트림 목표 값으로 이용하는 트림조건을 사용하였다. 두 종류의 트림 기법에 대하여 다양한 전진비 및 Lift-offset 값을 고려하여 해석을 수행하였고, 계산된 결과를 선행연구의 풍동 시험 및 해석 결과와 상호 비교하였다. 두 종류의 트림 기법을 이용한 연구 결과에서 모두 다양한 전진비 및 Lift-offset 값에 대하여 상/하 로터 각각의 양력, 토크 및 전체 로터의 로터 유효 양항비가 선행연구의 풍동 시험 결과와 유사함을 확인하였다. 또한 로터의 2P 허브 진동 하중 해석 결과를 기반으로 Lift-offset 동축 반전 로터 허브의 진동 하중 특성을 확인하였다. 본 연구를 통하여 CAMRAD II를 이용한 풍동 시험용 Lift-offset 동축 반전 로터의 모델링 및 해석 기법을 적절히 구축하였으며, 성공적으로 검증하였다.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.10-19
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• 2014

기존의 헬리콥터 로터 시스템에서 기계적 힌지/베어링 부품을 복합재 빔 구성품으로 대체하여 중량과 부품수를 줄인 무베어링 허브 시스템을 설계하였으며, 그 중 중요 구성품인 유연보와 토크튜브에 대한 피로 안전수명 해석을 수행하였다. VABS를 이용한 2차원 단면 해석 수행을 통해 인장, 굽힘 및 뒤틀림 강성을 도출하였으며 2차원 탄성 보 모델에 대한 단면 구조해석 방법을 적용하여 각 단면에 발생하는 변형율을 계산하였다. 각 복합재 소재에 대한 S-N 곡선을 Wohler equation을 적용하여 생성하였으며, 정적구조해석을 통해 피로파손에 취약할 것으로 판단되는 영역에 대한 피로해석을 수행하였다. 헬리콥터 운영시로부터 구성품에 발생하는 하중은 CAMRAD II를 통해 계산하였으며, 하중해석 결과를 HELIX/FELIX 표준 하중 스펙트럼에 적용하여 무베어링 로터 허브 시스템의 하중 스펙트럼을 생성한 후, 이를 통해 최종적으로 피로 안전수명을 산출하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권7호
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• pp.561-568
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• 2013

7,000lb 급 헬리콥터를 위한 무베어링 로터 허브 시스템을 설계한 후, 무베어링 로터 허브 시스템의 주요 구성품 중 하나인 유연보에 대해 요구수명 8,000시간을 만족하는지 확인하기 위한 피로해석을 수행하였다. 2차원 탄성 보 모델에 대한 단면 구조해석 방법을 적용하였으며, 정적구조해석을 통해 피로손상에 취약할 것으로 예상되는 두 단면에 대한 피로해석을 수행하였다. 구조해석을 위해 VABS를 사용하여 유연보 단면 형상에 대한 인장, 굽힘 및 뒤틀림 강성을 계산하였고, wohler equation을 적용하여 유연보를 구성하는 두 가지 복합재 소재에 대한 S-N 곡선을 생성하였다. CAMRAD II를 통해 무베어링 로터 시스템의 하중해석을 수행하였으며, 하중해석 결과를 HELIX/FELIX 표준하중 스펙트럼에 적용하여 무베어링 로터 시스템의 하중 스펙트럼을 생성한 후, 이를 통해 피로해석을 수행하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.73-78
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• 2016

본 연구에서 다루는 탄소섬유 복합재 인라인 휠은 플라스틱 인라인 휠 허브의 기존 재질을 탄소섬유 직물/에폭시 수지로 구성된 디스크 형의 허브로 대체하는 것이다. 지면으로부터의 충격 하중은 탄소섬유 복합재 휠의 충격 성능 평가를 위해 저속 충격 시험이 수행되었고, 기존의 플라스틱 휠의 성능과 비교하여 수행되었다. 본 연구는 시험 조건으로 70 J의 충격 하중을 적용하였다. 충격 에너지는 타격 추의 높이와 무게를 조정하여 조절되었다. 탄소섬유 복합재 디스크 허브의 사용은 무게를 절감하고 실제 운행 조건과 유사한 조건인 낮은 충격에너지에서 우수한 반발력을 나타내는 것으로 확인되었다. 충격 하중에 따라 최대 하중은 비례적으로 증가하지만, 최대 하중의 성장은 20 J 충격 하중에서 감소되었고, 45 J 충격 하중에서부터 감소되는 경향의 결과를 보였다. 탄소섬유 복합재 휠은 5 J, 10 J의 충격 하중에서 전체 충격 에너지의 35.3, 19.1%가 리바운딩 되는 우수한 특성을 보였다. 반면에 20 J 이상의 충격하중에 대해서는 얇은 탄소섬유 복합재 허브의 크랙 생성으로 인해 전체 에너지의 5% 이하로 리바운드 되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.455-463
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• 2012

본 연구에서는 부유식 해상 풍력 발전기의 로터 축과 타워 상단에 작용하는 동적 하중을 계산하였다. 부유식 해상 풍력 발전기는 부유식 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브, 그리고 3개의 블레이드로 구성되어 있는 다물체계 시스템이다. 본 연구에서는 이들 모두를 각각 6 자유도를 갖는 강체로 가정하였다. 부유식 해상 풍력 발전기의 타워는 플랫폼에 고정되어 있고, 3개의 블레이드는 허브에 고정되어 있다. 낫셀은 타워의 상부에 회전 관절로 연결되어 있으며, 블레이드와 허브로 구성된 로터는 낫셀과 회전 관절로 연결되어 있다. 본 연구에서 부유식 풍력 발전기의 운동 방정식은 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동방정식 구성 방법 중 하나인 recursive formulation을 이용하여 구성하였다. 외력으로는 부유식 플랫폼에 작용하는 비선형 유체 정역학 힘과 선형 유체 동역학적 힘 그리고 계류력을 고려하였고, 블레이드에 작용하는 풍력을 고려하였다. 이와 같이 구성한 운동 방정식을 해를 구하여 풍력 발전기를 구성하고 있는 각 요소들의 각 연결 부위에 작용하고 있는 구속력을 계산하였다. 그 결과, 동적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중은 정적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중보다 큰 것을 알 수 있으며, 따라서 부유식 풍력 발전기의 구조해석의 입력 값으로서 정적 하중보다 동적 하중을 고려하는 것이 더 엄격한 해석 기준이라고 할 수 있다.