• 제목/요약/키워드: aerodynamic

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멀티콥터 풍동시험 (Multi-copter Wind-tunnel Test)

  • 황승재;조태환;김양원;정진덕
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제11권6호
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    • pp.10-16
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    • 2017
  • 한국항공우주연구원(KARI)이 보유하고 있는 개방형 풍동에서 최대이륙중량 28 kg급 옥터콥터(octocopter)를 시험모델로 상승 하강기류, 측풍, 전단류와 같은 악기상에 대한 대처 능력을 향상 시키고 와류고리상태(VRS)와 같은 공기역학적 현상을 규명하여 와류고리상태(VRS) 진입 예방 및 탈출할 수 있는 기술들을 연구하고자 풍동시험을 수행하였다. 소형무인기 풍동시험은 풍속 3.5, 5, 7 m/sec, 회전수 3,500, 4,500, 5,550rpm 조건에서 받음각 $-40^{\circ}{\sim}+20^{\circ}$ 도, ${\pm}90^{\circ}$ 도, 요각 $0^{\circ}$ 도와 $45^{\circ}$ 도로 변화시켜가며 6분력을 측정하여 공력 DB를 작성하였다. 멀티콥터 수직 하강 시험 시 하강속도 6 m/sec에서 와류고리상태의 최고점(VRS peak)이 나타나고, 이 때 약 13 % 정도의 추력감소가 나타났다. 프로펠러 및 동체 상호 간섭에 의한 성능저하 여부를 판단하기 위해 프로펠러 조합을 변화시켜가며 시험을 수행한 결과 단일 프로펠러 대비 최대 15 % 정도의 성능 저하가 있음을 확인할 수 있었다. 이번 시험으로 확보한 자료들은 소형무인기 운용 시 경험하게 되는 악기상에 대처하여 안전성과 생존성을 증대시키기 위한 기술개발 기초자료로 활용될 예정이다.

익산지역에서 봄철 비황사기간 중 입경별 대기먼지농도와 이온조성 (Mass Concentration and Ion Composition of Size-segregated Particulate Matter during the Non-Asian Dust Storm of Spring 2007 in Iksan)

  • 강공언;김남송;이현주
    • 한국환경보건학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.300-310
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    • 2008
  • In order to further determine the mass concentration and ion composition of size-segregated particulate matter (PM) during the non-Asian dust storm of spring, $PM_{2.5}$ (fine particle), $PM_{10-2.5}$ (coarse particle), and $PM_{over-10}$ (PM with an aerodynamic diameter larger than $10{\mu}m$) were collected using a MCI (multi-nozzle cascade impactor) sampler of a three-stage filter pack in the spring season of 2007 in the Iksan area. During the sampling period from 5 April to 21 April, a total of 34 samples for size-segregated PM were collected, and then measured for PM mass concentrations by gravimetric measurements and for water-soluble inorganic ion species by using ion chromatography. Average mass concentrations of $PM_{2.5}$, $PM_{10-2.5}$, $PM_{over-10}$ were $35.4{\pm}11.5{\mu}g/m^3$, $13.3{\pm}5.5{\mu}g/m^3$ and $9.5{\pm}4.7{\mu}g/m^3$, respectively. On average, $PM_{2.5}$ accounted for 74% of $PM_{10}$. Compared with the literature from other areas in Korea, the measured concentration of $PM_{2.5}$ were relatively high. Water-soluble inorganic ion fractions in $PM_{2.5}$, $PM_{10-2.5}$, and $PM_{over-10}$ were found to be 47.8%, 28.5%, and 14.7%, respectively. Among the water-soluble inorganic ion species, $SO_4^{2-}$, $NO_3^-$ and $NH_4^+$ were the main components in $PM_{2.5}$, while $NO_3^-$ dominantly existed in both $PM_{10-2.5}$ and $PM_{over-10}$. Non-seasalt $SO_4^{2-}$ (nss-$SO_4^{2-}$ and $NO_3^-$ were found to mainly exist as the neutralized chemical components of $(NH_4)_2SO_4$ and $NH_4NO_3$ in fine particles.

겹 날개를 사용하는 곤충 모방 비행체의 날개 형상에 대한 파라메트릭 연구 (Parametric Study on Wing Design of Insect-mimicking Aerial Vehicle with Biplane Configuration)

  • 박희태;김동민;모혜민;김남수;이병주;김인래;김승균;이재하;최종수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제46권9호
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    • pp.712-722
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    • 2018
  • 본 논문에서는 곤충 모방 날갯짓 비행체의 가장 중요한 설계 변수 중 하나인 날개에 대한 파라메트릭 연구에 대해 서술하였다. 추력, 피칭모멘트, 소비전력, 추력 대 전력비의 비교 및 분석을 통해 날개 형상에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 힘과 모멘트는 2축 밸런스를 이용하여 측정되었으며 날갯짓 주파수는 홀센서를 이용하여 측정되었다. 날개 형태는 겹 날개 형태를 채택하였으며 이를 통해 Clap and fling 효과를 구현하였다. 기준 날개 형상으로 잠자리의 날개를 선정하였고, 이를 기준으로 가로세로비 및 면적에 대한 실험을 진행하였다. 결과적으로, 가로세로비와 면적이 증가할수록 추력, 피칭모멘트, 소비전력이 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 일정 수준 이상의 가로세로비 혹은 면적을 가지는 날개를 메커니즘에 적용하였을 때 메커니즘이 정상적으로 구동되지 않는 것을 확인하였다. 최종적으로 날개 형상 선정은 필요한 최소추력을 만족시키는 날개 중에서 추력 대 전력비를 비교함으로써 이루어졌다. 하지만 추력선과 무게중심의 불일치로 인한 모멘트의 발생으로 안정성을 확보할 수 없었다. 이에 안정성을 확보하기 위해 상단과 하단에 댐퍼를 부착한 실내 비행 시험을 통해 날개의 파라메트릭 연구 결과에 대한 간접적인 성능 검증을 수행하였다.

강제환기식 양돈시설의 암모니아 및 미세먼지 배출계수 산정 (Estimation of Particulate Matter and Ammonia Emission Factors for Mechanically-Ventilated Pig Houses)

  • 박진선;정한나;홍세운
    • 한국농공학회논문집
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    • 제62권6호
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    • pp.33-42
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    • 2020
  • Emission factors for ammonia and particulate matters (PMs) from livestock buildings are of increasing importance in view of the environmental protection. While the existing emission factors were determined based on the emission inventory of other countries, in situ measurement of emission factors is required to construct an accurate emission inventory for Korea. This study is to report measurements of ammonia and PMs emissions from mechanically-ventilated pig houses, which are common types of pig barns in Korea. Ventilation rates and concentrations of ammonia and PMs were measured at the ventilation outlets of a weaner unit, a growing pig unit and a fattening pig unit to calculated the emission factors. The PMs emission was characterized with different aerodynamic diameters (PM2.5, PM10, and total suspended particulates (TSP)). The measured ammonia emission factors for weaners, growing pigs and fattening pigs were 0.225, 0.869 and 1.679 kg animal-1 yr-1, respectively, showing linear increase with pigs' age. The PMs emission factors for three growing stages were 0.023, 0.237 and 0.241 kg animal-1 yr-1, respectively for TSP, 0.017, 0.072 and 0.223 kg animal-1 yr-1, respectively for PM10, and 0.011, 0.016 and 0.151 kg animal-1 yr-1, respectively for PM2.5. PMs emissions were increased with pigs' age due to increasing feed supply and animal movement. The measured emission factors were smaller than those of the existing emission inventory indicating that the existing ones overestimate the emissions from pig buildings and also suggesting that long-term in situ monitoring at various livestock buildings is required to construct the accurate emission inventory.

차량용 전자식 웨이스트 게이트 터보차져의 밸브 떨림음에 대한 실험적 고찰 (Experimental investigation on valve rattle noise of automotive electronic-wastegate turbochargers)

  • 박호일;엄상봉;김영강;황준영
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2013년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.686-686
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    • 2013
  • 차량용 터보차져는 디젤엔진뿐만이 아니라 가솔린 엔진에서도 장착이 보편화 되었다. 터보차져는 엔진의 효율과 출력을 효과적으로 증가시키는데 매우 훌륭한 장치이기는 하나, 여러 가지의 소음 문제를 유발시키기도 한다. 이들 소음은 회전축의 거동에 의하여 유발되는 구조 전달 소음과 공기 유동에 의하여 유도되는 공력 소음으로 구분된다. 이와 더불어 웨이스트게이트 밸브를 전자적으로 제어하는 액츄에이터계 거동으로부터 발생되는 기계적 소음이 있는데, 이것이 밸브 떨림음이다. 이 소음은 밸브가 열려 있을 때에만 발생하는데, 이는 연결 구조물 사이의 간극이 외력에 의하여 강제 접촉을 유지하지 않고 밸브부터 액츄에이터 사이에 연결되어 있는 각 연결 구조물이 서로 자유단으로 접촉하고 있기 때문이다. 각 자유단 접촉점에서는 배기가스 맥동파에 의하여 충격 진동이 발생하고 이것이 터빈하우징으로 전달되어 밸브 떨림음이 발생하는 것이다. 그러나, 액츄에이터의 기계적 구동력에 의하여 액츄에이터의 모든 연결 구조물이 강제접촉을 유지하고 있는 기계식 액츄에이터에서는 발생하지 않는다. 본 논문에서는 불평형 회전축을 갖는 소형 진동 모터를 이용하여 전자식 액츄에이터에서 발생하는 밸브 떨림음 평가를 위한 장치를 고안하였으며, 이 장치를 이용하여 밸브 떨림음의 저감효과를 평가하였다. 소음 저감 방법으로는 구조물간 접촉 간극 축소 또는 웨이브 와셔 삽입, 밸브레버와 터빈하우징 사이에 조립되는 부싱의 헐거움 끼움이 효과적임을 확인하였다.

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엔진 흡기계의 소음발생 및 전파에 관한 수치연구 (A Numerical Study on the Generation and Propagation of Intake Noise in the Reciprocating Engine)

  • 김용석;이덕주
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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    • pp.65-70
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    • 1996
  • 엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.

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알레르기성 비염 환자들의 음향음성학적 특성 및 음성장애지수 (The Phonetic Characteristics and Voice Handicap Index in Allergic Rhinitis Patients)

  • 김성태;최승호;노종렬;이봉재;심미란;김상윤;남순열
    • 대한후두음성언어의학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.39-43
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    • 2007
  • Background and Objectives: There are few studies reported that specifically examine the phonetic characteristics and voice handicap index (VHI) in patients with Allergic Rhinitis. This study was designed to examine phonetic characteristics and VHI in adult patients with allergic rhinitis. Materials and Methods: Forty-two male patients diagnosed as allergic rhinitis were given skin-prick test and others, aged from 20 to 56 years, and were compared with a 16 male control group with no pathology and in the same age group. The VHI was used to measure the changes of patient's perception. Acoustic and aerodynamic analysis test were done, and a nasalance test performed to measure rabbit, baby, and mother passage. Acoustic rhionometry (AR) was performed to evaluate nasal volume and nasal crosssectional area. Statistical analysis was done using independent sample t-test. Results: VHI showed significantly different score in the studied group, higher than that of control group. AR graph showed that there was no significant differences of nasal volume and nasal cross-sectional area. The Shimmer and SFF value in the group of allergic patients were higher than in the control group. MPT value in the group of allergic patients was lower than in the control group. Nasalance in allergic patients showed hypernasality all passage. Conclusion: We suggest that patients with allergic rhinitis have considerable voice problems. Most of them have hypernasality, which may be a compensatory mechanism by nasal obstruction.

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일측성 성대마비 환자에서 음성치료 효과를 예측할 수 있는 인자 (Factors Predictive of Voice Therapy Outcome in Patients with Unilateral Vocal Fold Paralysis)

  • 정고은;김성태;김상윤;노종렬;남순열;최승호
    • 대한후두음성언어의학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.121-127
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    • 2010
  • Background and Objectives : Unilateral vocal fold paralysis is generally treated using injection laryngoplasty or voice therapy. However, the decision of treatment method is dependent on clinician's preference and hospital facilities without specific criteria. The purpose of the study was to examine factors predictive of voice therapy outcome in patients with unilateral vocal fold paralysis. Materials and Method : 38 patients diagnosed as unilateral vocal fold paralysis, aged from 24 to 81 years and undergone voice therapy more than 1 month were included. After 3 to 12 (mean 5.1) sessions of voice therapy, subjects had divided into responder group (RG, 28 patients) and non-responder group (NRG, 10 patients) according to G scale change. Paramters of perceptual assessment, acoustic and aerodynamic measure, and videostroboscopy were compared between two groups, and factors predictive of voice therapy result were analyzed. Results : RG patients showed significantly reduced rough, breathy, asthenic voice after voice therapy. Change of MPT and MFR was more substantial in RG than in NRG. By videostroboscopy, RG patients showed significantly more mucosal wave symmetry, glottal closure, reduced glottal gap index during the closed phase of phonation, while NRG patients showed more occurrences of abnomal supraglottic activities during phonation (p < 0.05). Poor outcome of voice therapy significantly associated with increased asthenic scale, short MPT, and less glottal closure (p=0.02). In addition, 90% of patients with MPT more than 5 seconds were in RG, whereas 56% of patients with MPT less than 5 secondes were in RG. Conclusion : Voice therapy is useful for large proportion of patients with unilateral vocal fold paralysis as an initial treatment method. However, patients with large asthenia scale, large glottic gap or MPT less than 5 seconds tend to have poor voice therapy outcome, and early injection laryngoplasty maybe recommended for these patients.

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천음속 비행영역에서 하중제한 초과 방지를 위한 증분형 동적 모델역변환 제어 연구 (Study of the Incremental Dynamic Inversion Control to Prevent the Over-G in the Transonic Flight Region)

  • 진태범;김종섭;고기옥;김병수
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.33-42
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    • 2021
  • 현대 전투기는 정안정성 완화 개념을 적용하여 기동성과 성능을 향상시키는데, 천음속 비행영역에서는 충격파 형성과 더불어 감속기동 중 발생하는 공력중심 전방이동 현상에 의해 갑작스런 기수 들림이 발생하는 경향을 갖는다. 또한 천음속 중간 받음각 비행영역은 항공기 모델링이 어려워 모델 기반의 제어 방식은 이 문제를 해결하는데 한계를 갖는다. 이번 논문에서는 초음속 경전투기 모델을 이용하여 천음속 영역에서 감속선회 기동 중 모델 기반 증분형 동적 모델역변환 방식의 천음속 피칭모멘트 보상 제어(TPMC)와 모델과 센서를 기반으로 하는 Hybrid 증분형 동적모델 역변환(IDI) 제어의 성능을 분석하였다. 분석 결과, Hybrid 증분형 동적모델 역변환 제어는 천음속 피칭모멘트 보상 제어에 비해 빠른 초기 반응과 동등한 최대 수직가속도 제한 성능을 가지면서 조종사가 예측 가능한 비행성을 제공하여 천음속 중간 받음각 비행영역에서 하중제한 초과 방지 제어기의 성능을 크게 개선하였다.

유체-구조 연계해석을 통한 소형민수헬기(LCH) 공력 및 구조하중 해석 (Airloads and Structural Loads Analysis of LCH Rotor Using a Loose CFD/CSD Coupling)

  • 이다운;김기로;이관중;정성남
    • 한국항공우주학회지
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    • 제47권7호
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    • pp.489-498
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    • 2019
  • 본 연구에서는 국내 개발 중인 소형 민수 헬리콥터(LCH)에 대해 유체-구조 연계 기법을 이용하여 로터 공력 및 구조 하중에 대한 고정밀 공탄성 해석을 수행하였다. LCH 로터는 일반적인 힌지형 로터와 달리 탄성체 베어링과 블레이드 상호 연계형 댐퍼 시스템을 탑재하였으며, 이에 대한 구조동역학 해석을 위해 CAMRAD-II 모델을 구축하였다. 주 운용조건인 전진비 0.28 순항조건에서 단일 로터 모델과 로터-동체 모델에 대한 유체-구조 연계해석을 수행하여 동체 모델링의 효과를 분석하였다. 동체 모델링이 로터의 하중 및 블레이드-와류 간섭에 미치는 영향은 제한적이지만, 루트에서 발생한 와류가 동체 효과에 의해 꼬리 로터에 무시할 수 없는 영향을 줄 수 있음을 수치적으로 확인하였다. 양력선 이론 기반의 구조동역학 해석 결과는 유체-구조 연계해석 결과와 대체로 부합하는 결과를 보였으나, 비정상 유동 예측 모델의 한계로 인해 공력 하중, 탄성 변위에 대한 peak-to-peak 크기를 낮게 예측하고 구조 진동 하중에서 주요한 위상 차이를 나타냈다.