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증거 이론 및 그레이 시스템 이론을 이용한 회전익 항공기 유압계통의 위험 우선순위 평가
나성현(Seong-Hyeon Na),구정모(Jeong-Mo Koo),이광은(Gwang-Eun Lee) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.7
군수품은 품질보증활동과 관련하여 위험 식별 및 영향 평가가 필요하다. 위험 식별은 다양한 자료를 통해 도출되며, 위험 평가는 위험 관리를 기반으로 FMEA(고장모드 영향분석)을 통해 수행한다. FMEA는 군수품의 품질을 확보하기 위해 고장, 결함 등에 대한 검토 및 결정하는 접근방법이다. FMEA는 체계의 안전성을 강화하기 위한 중요한 기술이지만, 심각도, 발생도, 검출도에 대해서 전문가의 의견을 바탕으로 RPN을 결정하기 때문에 객관적인 평가가 필요하다. 이러한 단점을 해결하기 위해, FMEA은 Dempster-Shafer가 제안한 증거 이론과 그레이 시스템의 이론 적용이 필요하다. 증거 이론은 결합 규칙을 사용하여 전문가의 의견을 종합한다. 증거 이론은 누적 확률을 기반으로 믿음 함수와 개연성 함수를 사용한다. 그레이 시스템 이론은 전문가의 개별 의견에 대해서 결과를 도출한다. 그레이 시스템 이론은 소속도 함수를 통해 그레이 관계 계수, 그레이 관계도를 도출하며, 관계 도출에 따라 우선순위를 결정한다. 본 논문에서는 새로운 방법을 적용한 FMEA를 회전익 항공기 유압계통에 적용하였고, 위험 우선순위를 도출하였다. 결론은 불확실한 정보를 보여주는 유용한 방법론으로 증거 이론과 그레이 시스템 이론을 FMEA에 적용할 것을 제시한다. Munitions require risk identification and effect analysis in quality assurance. Risk identification is derived from various data, and risk analysis is conducted using FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) based on risk management. FMEA is an approach to review and determine the failures and defects to ensure the quality of munitions. In addition, FMEA is an important technique that is used to enhance the safety of complex systems. Nevertheless, an objective evaluation is needed to determine the opinions of experts and the risk priority number (RPN) based on the severity, occurrence, and detectability. A novel FMEA using Dempster-Shafer(D-S) evidence theory and grey system theory is proposed. Evidence theory is the aggregation of the opinion of experts using combination rules. In addition, evidence theory uses a belief and plausibility function based on the cumulative probability. Grey system theory aims to measure the relative influence of experts. The grey system theory estimates the grey relational coefficient, which is prioritized according to the relative projection. A novel FMEA was developed to demonstrate the rotorcraft hydraulic system with risk priorities. The results suggest that evidence theory and grey system theory provide valuable methodologies for displaying uncertain information in FMEA.
나성현(Seong-Hyeon Na),이광은(Gwang-Eun Lee) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.1
군수품은 품질 보증을 위해 개발과 양산단계에서 위험 식별을 수행해야 한다. 위험 식별은 부품, 구성품, 계통 등에 대한 고장 요소를 분석하는 것으로, 다양한 신뢰성 기법 중에서 고장 모드 영향 분석(FMEA)을 이용하고 있다. FMEA는 위험 식별 중 고장 요인에 대하여 분석하는 방법으로, 위험도(RPN)를 통해 관리할 수 있다. FMEA는 심각도, 발생도, 검출도가 같은 중요도로 평가되기 때문에 단점을 가진다. 퍼지 FMEA는 FMEA의 단점을 보완하기 위해 퍼지이론을 이용한 것이다. 퍼지 이론은 현상의 불확실한 상태를 표현해주는 방법으로, 정량적인 값을 제공한다. 본 논문에서, 퍼지 FMEA는 회전익 항공기 착륙장치의 고장 모드에 대한 객관적인 평가를 위해 적용되었다. 착륙장치에 대한 위험도 분석을 위해, 퍼지 규칙과 소속 함수를 구성하였다. 퍼지화 모델은 심각도, 발생도, 검출도의 크리스프(crisp) 값을 이용하였고, 위험도를 도출하였다. 착륙장치에 대한 퍼지 FMEA 결과는 위험도와 우선순위를 분석할 수 있다. 퍼지 FMEA는 회전익 항공기의 품질 보증 활동에서 기초자료로 활용할 수 있음을 확인하였다. Munitions must be analyzed to identify any risks for quality assurance in development and mass production. Risk identification for parts, compositions, and systems is carried out through failure mode effects analysis (FMEA) as one of the most reliable methods. FMEA is a design tool for the failure mode of risk identification and relies on the RPN (risk priority number). FMEA has disadvantages because its severity, occurrence, and detectability are rated at the same level. Fuzzy FMEA applies fuzzy logic to compensate for the shortcomings of FMEA. The fuzzy logic of Fuzzy FMEA is to express uncertainties about the phenomenon and provides quantitative values. In this paper, Fuzzy FMEA is applied to the failure mode of a rotorcraft landing system. The Fuzzy rule and membership functions were conducted in the Fuzzy model to study the RPN in the failure mode of a landing system. This method was selected to demonstrate crisp values of severity, occurrence, and detectability. In addition, the RPN was obtained. The results of Fuzzy FMEA for the landing system were analyzed for the RPN and ranking by fuzzy logic. Finally, Fuzzy FMEA confirmed that it could use the data in quality assurance activities for rotorcraft.
나성현(Seong Hyeon Na),김재훈(Jae Hoon Kim),최훈석(Hoon Seok Choi),박재범(Jae Beom Park),김신회(Shin Hoe Kim),정규동(Gyoo Dong Jung) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.3
입자강화복합재료를 이용하여 쐐기분열시험으로부터 얻은 파괴에너지, 균열진전 및 CTOD 에 대한 온도의 영향이 조사되었다. 이용된 재료는 고분자바인더, 산화제 및 알루미늄입자로 이루어져 있으며, 쐐기분열시편의 시험 속도는 50 mm/min 이고, 온도 조건은 50℃, 상온, -40℃, -60℃이었다. 분열하중-CMOD 로부터 구한 파괴에너지는 50℃에서 -40℃까지 온도의 감소와 함께 증가한다. 또한 -60℃에서 입자강화복합재료의 강도는 유리전이온도에 의해 급격히 증가하며 취성거동을 보였다. 그리고 디지털 이미지 상관법을 이용하여 균열 선단부근에 대한 변형률장이 분석되었다. The effect of temperature on the fracture energy, crack propagation, and crack tip opening displacement(CTOD) was determined for particulate reinforced composites using the wedge splitting test. The materials that were used consisted of a polymer binder, an oxidizing agent, and aluminum particles. The test rate of the wedge splitting specimen was 50 mm/min, the temperature conditions were 50℃, room temperature, -40℃, and -60℃. The fracture energy, calculated from splitting load-crack mouth opening displacement(CMOD) curves, increased with decreasing temperature from 50℃ to -40℃. In addition, the strength of the particulate reinforced composites increased sharply at -60℃, and the composites evidenced brittle fracture due to the glass transition temperature. The strain fields near the crack tip were analyzed using digital image correlation.
바이오차, 피트모스 및 코코피트 깔짚 소재가 우분뇨 퇴비화에 미치는 영향
나성연(Seong-Yeon Na),이재훈(Jae-Hoon Lee),이수림(Su-Lim Lee),노준석(Jun-Suk Rho),박종환(Jong-Hwan Park),서동철(Dong-Cheol Seo) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
최근에 퇴비 부숙도 검사 의무화로 퇴비품질기준이 강화되었고, 축산 농가에서는 가축분뇨로부터 발생하는 악취로 인한 문제가 심각한 실정에 있다. 이에 본 연구에서는 통기성을 증대하고, 암모니아 휘산감소, 퇴비 개량 등의 효과가 있는 바이오차(㈜한국남동발전)와 수분흡수율이 높고 악취저감 효과가 있는 피트모스 및 코코피트 등을 깔짚으로 활용하기 위해 각 소재의 악취 저감 및 부숙 촉진 효과를 조사하였다. 본 연구에서는 우사에서 배출된 우분뇨를 이용하여 소형 퇴비화 장치에서 퇴비화 실험을 수행하였다. 퇴비화 기간 중 온도, 수분, C/N비, pH, EC, 부숙도 및 지정악취물질 22종 등을 조사하였다. 퇴비화 초기 수분함량 55~64% 였으며, 온도, C/N비, pH 및 EC는 일반적인 퇴비화 과정과 유사한 경향을 보였다. 바이오차와 피트모스에 의한 우분 퇴비는 톱밥에 비해 부숙이 촉진되었다. 퇴비화 중 악취 저감율은 바이오차와 피트모스가 톱밥에 비해 매우 뛰어났다. 특히 바이오차는 통기성 개선, 암모니아 휘산감소 등의 효과가 우수하였으며, 피트모스는 부숙 효율 향상 및 악취 저감 능력이 우수하였다.
Dempster-Shafer 증거 이론을 이용한 회전익 항공기 착륙장치의 FMEA
나성현(Seong-Hyeon Na),소희섭(Hee-Soup So) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.2
품질보증활동은 양산단계에서 위험 식별을 기반으로 품질에 영향을 주는 인자를 확인할 수 있다. 위험 식별은 고장 분석을 통해 이루어지며, 회전익 항공기 착륙장치에 대한 고장 분석 방법은 고장 유형 영향 분석(FMEA)으로 선정하였다. FMEA는 고장 유형에 대해서 심각도, 발생도, 검출도에 대한 정보를 결합하여 품질에 영향을 미치는 인자를 확인하는 방법이다. FMEA 결과는 위험도를 통해 고장 우선순위를 결정한다. 하지만 심각도, 발생도, 검출도에 대한 중요도는 동일하게 구성된다. Dempster-Shafer 증거 이론은 경험과 주관이 반영된 의견에 대해서 불확실성 분석을 수행한다. 또한, Dempster-Shafer 증거 이론은 믿음 함수와 개연성 함수를 구성할 수 있으며, 믿음 함수와 개연성 함수를 통해 가설의 믿음 정도, 신뢰도를 확인할 수 있다. 회전익 항공기 착륙장치는 이륙 및 착륙 시 충격을 받는 구성품으로, 양산단계에서 고장 유형을 관리하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 회전익 항공기 착륙장치의 고장 유형에 대한 위험도 분석을 위해 Dempster-Shafer 증거 이론을 이용한 FMEA를 제안하고, 고장 우선순위를 결정한다. 결과는 믿음 함수 및 개연성 함수 곡선을 통해 도출한다. The quality assurance activities can detect the factors that affect the quality based on risk identification in the course of mass production. Risk identification is conducted with risk analysis, and the risk analysis method for the rotorcraft landing system is selected by failure mode effects analysis (FMEA). FMEA is a method that detects the factors that can affect the product quality by combining severity, occurrence, and detectability. The results of FMEA were prioritized using the risk priority number. On the other hand, these methods have certain shortcomings because the severity, occurrence, detectability are weighted equally. Dempster-Shafer evidence theory can conduct uncertainty analysis for the opinions with personal reflections and subjectivity. Based on the theory, the belief function and the plausibility function can be formed. Moreover, the functions can be utilized to evaluate the belief rate and credibility. The system is exposed to impact during take-off and landing. Therefore, experts should manage failure modes in the course of mass production. In this paper, FMEA based on the Dempster-Shafer evidence theory is discussed to perform risk analysis regarding the failure mode of the rotorcraft landing system. The failure priority was evaluated depending on the factor values. The results were derived using belief and plausibility function graphs.
디지털 화상관련법 및 균열선단열림각도를 이용한 입자강화 복합재료의 균열저항거동
나성현(Seong Hyeon Na),이정원(Jeong Won Lee),김재훈(Jae Hoon Kim) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.12
본 연구는 점탄성을 가진 HTPB 입자강화 복합재료의 균열저항에 대하여 쐐기분열시험 및 균열선 단열림각도를 이용하여 평가하였다. 일반적으로 균열진전 함수로서 균열선단열림각도는 파괴저항을 결정하기 위해 사용되며, 수치적으로 일정한 값을 가진다. 디지털 화상관련법은 임계 균열선단열림각도를 도출하기 위하여 균열선단열림변위 및 균열진전길이를 측정하기 위해 사용되었다. 본 연구의 시험 결과에서 입자강화 복합재료의 임계 균열선단열림각도는 균열초기 진전 후 일정한 값을 가진다. 임계 균열선단열림각도는 50℃에서 40℃로 온도의 감소에 따라 증가한다. 이러한 임계 균열선단열림각도는 입자강화 복합재료의 파괴역학 파라미터로 사용될 수 있다. In this study, crack resistance is evaluated by the crack tip opening angle (CTOA) using a wedge splitting test (WST) on a viscoelastic particulate reinforced composite based on an HTPB binder. Generally, CTOA, as a function of crack extension, is used in order to determinate fracture resistance and has a steady state relative angle. Digital image correlation (DIC) is used to measure the crack tip opening displacement (CTOD) and crack extension for the critical crack tip opening angle (CTOAc). In these results, the CTOAc value of a particulate reinforced composite tends to approach a constant angle after a small amount of crack extension. The CTOAc value increases with decreasing temperature, from 50℃ to –40℃. These CTOAc values may be used to measure fracture mechanics parameters for particulate reinforced composite.