• Elastomers and Composites
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• 제49권1호
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• pp.1-12
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• 2014

전투기 연료필터의 막힘은 조종사 생명과 전투기의 손실에 큰 영향을 줄 수 있다. 따라서 결함 연구는 사고를 미연에 방지하는데 매우 중요하다. 전투기 연료필터는 제트 연료에 포함된 다양한 불순물을 여과하는 중요한 기능을 수행한다. 연료 필터는 시간당 1,330 파운드의 유속으로 공급되는 제트 연료에 함유된 10 ${\mu}m$ 크기 이하의 불순물을 여과한다. 필터는 운영시간 기준 500 시간마다 교체되어야 한다. 그러나 500 시간이 도달하기 훨씬 전에 연료 필터의 막힘 현상으로 경고등이 켜지고 있다. 이와 같은 유사한 결함이 최근에 반복적으로 발생하고 있다. 그러므로, 이 연구에서는 전투기의 연료 필터 막힘에 대한 원인을 FT-IR microcopy, FE-SEM/EDS, 총 황함량 분석기와 같은 다양한 분석기술을 이용하여 조사하였다. 결론적으로, 연료 필터를 막히게 한 물질은 내부 연료 탱크용 실란트에서 기인한 가류 촉진제로 확인되었다. 그리고 연료 탱크내에서 가류 촉진제 블루밍 현상에 의해 연료필터를 막히게 하는 물질의 형성에 대한 메커니즘을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.662-669
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• 2017

군용 회전익 항공기는 임무 특성상 피탄 환경에 노출이 많이 되며, 피탄 후 연료누설에 의한 화재는 인명 손실로 직결된다. 피탄 시 조종사 및 승무원 생존성 향상을 위해 회전익 항공기 연료탱크는 내탄 성능과 내 폭발 성능이 요구된다. 내탄 성능은 자기밀폐성 셀을 연료탱크에 적용하여 만족시킬 수 있으며, 내폭발 성능은 폭발가능 영역의 산소 농도를 낮추는 방법과 열에 의한 연료의 증발을 최소화하여 가연성 연료 증기의 생성을 억제하는 방법을 통해 만족시킬 수 있다. 한국형 기동헬기는 피탄에 대한 내폭발 요구도를 만족시키기 위해 불활성가스발생장치를 통해 연료탱크 내 불활성 가스를 충진 시켜 산소농도를 낮추는 방법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 국내 무기체계 양산단계의 부품국산화 업무 절차에 따라 개발된 불활성가스 발생장치의 개발 과정 전반에 대하여 기술하고 있다. 순수 국내 기술력을 통해 개발/제작 되었으며, 단품 성능 시험 및 항공기 장착 시험을 통해 기 장착되어 있는 제품 대비 동등이상의 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권4호
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• pp.421-428
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• 2006

제품의 환경적 성과를 체계적으로 개선하는 것은 기업 경영의 핵심사항이 되고 있다. 그래서 제품의 전체적인 환경성과를 개선하는 것은 많은 기업 정책에서 중요한 전략적 목표 혹은 목적이 되고 있다. 이 논문에서는 제품에 Ecodesign을 적용하기 위한 체계적인 방법을 나타내었다. 이 연구의 목적은 첫째, 회사 내에서 Ecodesign을 이행하기 위한 체계적인 방법을 제시하고, 둘째, 제안한 방법을 토대로 실제적인 사례를 통해 이를 검증해 보는 것이다. 이 연구의 바탕이 된 Ecodesign 방법은 Wimmer 외 2에 의해 개발된 방법이며, 제품 설계 및 개발프로세스에 제품의 중요 환경성 측면과 이해관계자의 요구사항을 반영하기 위해 12단계의 접근 방법 중 7단계까지 이 연구에 적용하였다. 현대-기아자동차의 Ecodesign팀과 자동차 주요 부품 중 연료탱크로 사례연구를 수행하였다. 제안한 방법을 연료탱크에 적용하여 연료탱크 재설계를 위한 목표설계사양을 체계적으로 도출하였다. 이는 곧 제안한 7단계 접근방법이 제품의 환경적 측면을 기존의 제품 설계 및 개발 프로세스에 실제적으로 적용가능한 방법임을 입증하는 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.162-167
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• 2020

본 연구에서는 국내 고정익항공기 개발의 일환으로 고정익항공기용 외부 연료탱크와 파일런에 대한 피로해석을 수행하였다. 구조해석을 통해 외부 연료탱크와 파일런의 피로해석 부위들을 선정하고, 선정된 부위들에서 단위하중에 대한 전달함수를 구축하였다. 연속 하중 프로파일에 대해서 각 프로파일 하중과 전달함수와의 내적을 통해 선정 부위에서의 응력 성분을 계산한 후, Von Mises 등가응력을 사용하여 각 프로파일의 대표응력(Representative Stress)을 계산하였다. 그리고, 구축된 대표 응력 그룹에 Rainflow Counting 기법을 사용하여 초기의 방대한 하중 프로파일로 부터 축소된 개별 프로파일과 그에 대한 진폭 및 평균값을 추출한 후, MMPDS(Metallic Materials Properties Development and Standardization)의 S-N 선도를 적용하여 수명싸이클을 계산하였다. 만약, 추출된 개별 프로파일들의 Stress Ratio가 선정된 S-N 선도의 Stress Ratio 범위를 벗어나는 경우 Modified Goodman 선도로부터 유도된 식을 사용하여 Stress Ratio가 해당 S-N 선도에서 요구하는 범위를 만족하도록 변환하는 과정을 거쳤다. 그리고, Miner's Rule에 의해 계산된 각 프로파일들의 손상값들을 더하여 선정 부위에서의 수명을 평가하였다. 최종적으로 수명평가를 위해 선정된 외부연료탱크와 파일런의 관심 부위에서 요구 수명을 모두 만족하는 것으로 평가되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권1호
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• pp.21-27
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• 2020

항공기는 임무수행을 위해 다양한 외부 장착물을 장착해야 한다. 이러한 외부 장착물은 경우에 따라서 구조적 불안정성을 발생시키는 원인이 될 수 있기 때문에 항공기와 외부 장착물 간의 영향성 평가가 필요하다. 이를 위해 외부 장착물을 반영한 항공기 동특성 해석을 수행하게 되는데, 항공기 동특성 해석용 유한요소 모델은 최소의 절점과 요소를 사용하면서도 해당 구성품의 동특성을 최대한 정확하게 모사할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 MSC Patran/Nastran을 사용하여 외부 연료탱크와 장착 파일런의 동특성 해석용 스틱모델을 구축하였다. 등가 강도 계산을 위해 간단한 빔 이론을 적용하여 각 부품의 스틱모델을 구축하고 상세모델과의 모드 비교를 통해 생성된 스틱모델의 적합성을 확인하였다. 그리고, 외부 연료탱크가 장착된 파일런의 스틱모델 조립체의 모달해석을 수행하여 항공기 동특성 해석을 위해 요구되는 기본 모드들이 잘 추출되는 것을 확인하였다. 최종적으로 상세모델 조립체와 스틱모델 조립체 간 모드들의 오차를 비교하여 구축된 스틱모델 조립체가 항공기 동특성 해석용으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.53-59
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• 2016

항공기 날개 구조물은 유체를 포함한 연료탱크로 사용되며, 연료탱크와 날개구조물을 연결하는 체결부는 복합재 구조물을 사용한다. 항공기 날개 구조물에 고속의 물체가 관통 또는 폭발하게 되면 수압램 현상이 발생하며, 수압램 현상에 의해 연료탱크에 높은 압력이 생성된다. 이러한 높은 앞력은 날개구조물 뿐만 아니라 연료탱크와 체결부의 파손을 야기하기 때문에 전투용 항공기의 기체 생존성 확보를 위해서는 수압램 효과에 대한 체결부의 거동을 확인해야 한다. 본 연구에서는 수압램 검증 시험에 앞서 항공기의 복합재 날개 외피와 스파 체결부를 모사한 4종류의 복합재 T-Joint에 정적 인장 시험을 수행하여 시편의 파손 거동을 스트레인 게이지와 초고속 카메라를 통해 확인하였다. 스트레인 게이지를 통해 얻은 변형률을 기준으로 동일한 형상과 하중 조건을 갖는 유한요소해석 모델링의 해석 결과를 비교하여 모델링의 타당성을 확인하였으며, 정적 하중에서 복합재 T-Joint의 파손응력을 확인하였다. 유한요소해석을 통해 향후 진행될 수압램 시험에서 각 시편이 파손되는 압력을 예측하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.364-372
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• 2012

Transient mixing states of two different fuel oils, dimethylformamide (DMF) oil and JetA1 oil, were investigated by using a color image processing and a neural network. A tank ($D{\times}H$, $310{\times}370mm$) was filled with JetA1 oil. The DMF oil was filled at a top tank, and was mixed with the JetA1 oil in the tank mixing tank via a sudden opening which was performed by nitrogen gas with 1.9 bar. An impeller was rotated with 700 rpm for mixing enhancements of the two fuel oils. To visualize the mixing state of the DMF oil with the JetA1 oil, the DMF oil was coated with Rhodamine B whose color was red. A LCD monitor was used for uniform illumination. The color changes of the DMF oil were captured by a camcoder and the images were transferred to a host computer for quantifying the information of color changes. The color images of two mixed oils were captured with the camcoder. The R, G, B color information of the captured images was used to quantify the concentration of the DMF oil. To quantify the concentration of the DMF oil in the JetA1 oil, a calibration of color-to-concentration was carried out before the main experiment was done. Transient mixing states of DMF oil with the JetA1 oil since after the sudden infiltration were quantified and characterized with the constructed visualization technique.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.777-783
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• 2021

항공기는 기동 중 다양한 진동의 영향을 받게 된다. 이러한 진동들은 상황에 따라서는 항공기 생존에 치명적인 영향을 미칠 수 있으므로 항공기에 적용되는 구성품들은 랜덤 진동해석을 통해 다양한 진동 조건에 대한 안전성이 입증되어야 한다. 본 연구에서는 상용 소프트웨어인 MSC.Random을 사용하여 랜덤진동 조건에서 군용항공기 외부연료탱크와 파일런에 대한 구조 강건성을 평가하였다. 랜덤 진동해석은 경계조건 지점에 단위하중을 부과하여 주파수 응답해석을 수행한 후 파워 스펙트럼 밀도 프로파일로 가진하게 되는데, 이 과정에서 필요한 모드 데이타는 모달해석 방법을 통해 추출하였다. 그리고, 랜덤진동 조건으로 미국 국방환경규격에서 규정하고 있는 랜덤 진동 프로파일을 적용하였고, G 단위로 주어진 파워 스펙트럼 밀도 프로파일을 중력가속도 단위로 변환하여 사용하였다. 수치해석 결과로, x축, y축 및 z축 방향에서의 랜덤 가진에 대해 수치해석 모델을 구성하는 빔 요소, 쉘 요소 그리고 솔리드 요소의 안전여유를 파악하여 본 논문에서 다루고 있는 군용 항공기에 장착되는 외부연료탱크와 파일런의 구조 강건성을 평가하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권4호
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• pp.88-94
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• 2022

진동모드 측정시험은 대상 시험체의 고유진동 특성을 측정하는 시험으로써, 측정된 고유모드 특성은 수치해석 결과와의 비교를 통해 수치해석의 신뢰성을 검증하고, 필요시 동특성 해석에 사용하는 시험체의 수치해석 모델을 보완하는데 활용된다. 본 연구에서는 진동모드 측정시험과 유한요소 모델을 이용한 수치해석을 통해서 외부연료탱크의 고유주파수와 고유모드를 각각 구하고, 그 결과를 비교하여 항공기 전기체 모델에 적용하고자 하는 외부연료탱크의 수치해석 모델에 대한 신뢰성을 검증하고자 한다. 시험체의 진동모드 측정을 위해 번지코드를 이용하여 시험체에 대한 자유경계 조건을 모사하였다. 그리고, 시험체에 3축 가속도계를 설치하고 임팩트 해머로 가진하여 시험체의 응답특성을 측정하였다. 시험결과로, 응답 가속도에 대한 주파수 응답해석을 수행한 후, 시험체의 고유주파수와 해당 진동모드를 확인하였다. 그리고, 시험과 수치해석을 통해 구해진 고유주파수와 진동모드를 비교하여 수치해석 모델에 대한 신뢰성을 검증하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.162-163
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• 2018

해양환경 및 배출가스 규제로 지금까지와는 다른 새로운 연료공급시스템을 적용하게 되는 LNG 추진 선박의 경우 초기 설계 단계에서 위해도 평가가 수행된다. 위해도 평가는 위험에 대한 분석과 평가를 체계적으로 가능하게 하는 일련의 논리적인 단계이다. LNG 연료추진선박은 크게 LNG Tank, Fuel Gas Supply System, Bunkering Manifold, LNG Engine으로 구성되며 이는 해당 선박의 특성, 크기, 항로, 운항거리, 사용엔진 등에 따라 구성요소가 달라지므로 각각의 선박에 대한 위험 요소가 달라지며, 위해도 분석 또한 달라진다. 본 연구에서는 LNG를 연료로 하는 선박들의 시스템에 대해 고찰하고, 실제 위험도 평가가 진행된 몇 가지 사례 선박들의 위해도 평가에 대한 분석을 하고자 한다.