반응표면을 사용한 터빈 휠의 균열성장 수명에 대한 신뢰성 평가

장병욱(Byung-Wook Jang),박정선(Jung-Sun Park) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.4

균열성장 수명에는 구조 형상의 복잡함, 작용하중의 변동, 재료물성 분포 등의 영향으로 불확실성이 포함된다. 따라서 이러한 불확실 인자들에 대해 계산된 수명의 강건성을 확보하기 위해서는 신뢰성 평가가 요구된다. 하지만 형상이 복잡한 터빈 휠의 경우 균열성장 수명 계산의 주요 변수인 응력확대계수의 표현식을 알기 힘들며, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 수명 계산 및 신뢰성 평가에 많은 시간이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 균열성장 수명의 반응표면을 사용함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 높일 수 있음을 고찰하였다. 이를 위해 형상이 복잡한 터빈 휠을 모델로 유한요소해석으로 생성된 응력확대계수 데이터를 회귀분석하여 근사모델을 생성한 후 응력확대계수의 회귀계수, Paris 계수, 초기균열길이에 대한 균열성장 수명의 반응표면을 생성하여 신뢰성해석에 사용하였다. 신뢰성해석은 몬테카를로 시뮬레이션으로 수행하였으며, 연구결과 반응표면의 사용이 신뢰성 평가시 필요한 균열성장 수명의 계산량을 효과적으로 줄일 수 있었다. In crack growth life, uncertainties are caused by variance of geometry, applied loads and material properties. Therefore, the reliability estimation for these uncertainties is required to keep the robustness of calculated life. The stress intensity factors are the most important variable in crack growth life calculation, but its equation is hard to know for complex geometry, therefore they are processed by the finite element analysis which takes long time. In this paper, the response surface is considered to increase efficiency of the reliability analysis for crack growth life of a turbine wheel. The approximation model of the stress intensity factors is obtained by the regression analysis for FEA data and the response surface of crack growth life is generated for selected factors. The reliability analysis is operated by the Monte Carlo Simulation for the response surface. The results indicate that the response surface could reduce computations that need for reliability analysis for the turbine wheel, which is hard to derive stress intensity factor equation, successfully.

항공기 날개 앞전의 레이더흡수구조 최적화

장병욱(Byung-Wook Jang),박선화(Sun-Hwa Park),이원준(Won-Jun Lee),주영식(Young-Sik Joo),박정선(Jung-Sun Park) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.4

항공기 날개 앞전의 레이더흡수구조 최적화를 위한 목적함수를 정의하였으며, 유전체로 구성된 단층형 레이더흡수구조를 설계하였다. 설계변수는 흡수체의 복소유전율이며 반사계수와 레이더반사면적을 각각 목적함수로 사용하였다. 반사계수는 계산이 간단하여 최적화에 효과적으로 사용될 수 있지만 대상물을 평판형태로 가정하기 때문에 구조물의 형상을 충분히 반영하기 어렵다. 반면 레이더반사면적은 형상을 충분히 반영할 수 있지만 계산에 많은 시간이 요구된다. 반사계수는 전송선로이론을 통하여 계산하였으며, 레이더반사면적은 형상조건을 반영하기 위하여 날개 앞전 부분모델에 대해 물리광학법을 사용하여 평가하였다. 최적설계는 유전자알고리즘을 사용하였고, 설계된 레이더흡수구조를 날개 앞전에 적용하여 레이더반사면적을 계산함으로써 레이더흡수 성능을 확인하였다. In this paper, objective functions are defined for optimization of radar absorbing structures(RAS) on the aircraft wing leading edge. RAS is regarded as a single layer structure made of dielectrics. Design variables are the real and imaginary parts of complex permittivity. Reflection coefficient(RC) and radar cross section(RCS) are used in the objective function respectively. Transmission line theory is employed to calculate the RC. The RCS is evaluated by using physical optics(PO) for a leading edge part model. Genetic algorithm(GA) is used to perform optimization procedures. The radar absorbing performance of designed RAS is assessed by the RCS of a wing which has RAS on the leading edge.

근사모델을 사용한 손상허용해석

장병욱(Byung-Wook Jang),임재혁(Jae-Hyuk Im),박정선(Jung-Sun Park) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.4

??항공기 부품에 대한 손상허용해석은 구조적 안전성 및 신뢰성 보장을 위해 면밀히 평가되어야한다. 손상허용기법은 항공기 주구조의 피로 설계기법으로 초기균열의 존재를 고려하여 피로수명을 산정한다. 따라서 손상허용해석에서는 피로 균열성장 수명의 계산이 요구되며, 이를 바탕으로 부품의 점검시간 및 교체주기를 결정한다. 본 논문에서는 형상이 복잡한 터빈 휠에 대하여 손상허용해석을 수행하였다. 형상이 복잡한 구조의 균열성장 수명평가 시에는 주요 변수인 응력확대계수의 식을 알기 어려워, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 많은 시간이 요구된다. 이러한 문제를 해결하고자 특정 균열길이에 대한 응력 확대계수를 유한요소해석으로 계산하고, 생성된 데이터의 회귀분석을 통해 응력확대계수의 근사모델을 생성하였다. 균열성장 수명은 근사모델의 적분으로 계산하였으며, 근사모델을 사용하여 균열성장 수명평가와 손상허용해석의 효율을 높일 수 있었다. The damage tolerance analysis is required to guarantee the structural safety and the reliability for aircraft components. The damage tolerance method, which evaluate the life considering the initial crack, considers a fatigue design model of the aircraft main structure. The fatigue crack growth life should be calculated in damage tolerance analysis and the inspection time to define the replacement cycle. In this paper, the damage tolerance analysis is performed for a turbine wheel which has complex geometry. The equation of the stress intensity factor for complex geometry is hard to know, so that they are usually processed by finite element analysis which takes long time. To solve this problem, the stress intensity factors at specified crack are obtained by the FEA and the crack growth life is evaluated using the surrogate model which is generated by the regression analysis of the FEA data. From the results, the efficiency of the crack growth life calculation and the damage tolerance analysis could be increased by taking the surrogate model.

임피던스정합을 이용한 레이더반사면적 최소화 단층형 전파흡수구조 설계

장병욱(Byung-Wook Jang),박정선(Jung-Sun Park) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.2

전파흡수구조(RAS)의 설계는 이산최적화 문제로 확률론적 최적화기법이 적용되며, 효율성을 향상시키기 위해서는 오랜 시간이 소모되는 RCS의 계산량을 감소시켜야 한다. 본 논문에서는 임피던스정합을 이용해 RCS 최소화 단층형 RAS를 설계하기 위한 효과적인 방법을 연구하였다. 연구방법에서는 물리광학법(PO)과 최적화기법의 연동을 통해 전파입사조건에 대해 대상의 RCS가 이상적으로 최소화되는 입력임피던스를 계산하였다. 다음으로 RAS의 복소유전율 및 두께는 이산최적화를 통해 계산된 입력임피던스를 최대한 만족하도록 설계되었다. 연구결과 이러한 방법은 다수의 함수계산이 필요한 확률론적 최적화기법으로 RCS를 직접 최소화한 경우와 동일한 RAS 설계치를 도출하였으며, RCS 해석의 수를 효과적으로 줄임으로써 RAS 설계를 위한 최적화에 소모되는 기간을 크게 감소시켰다. The design of radar absorbing structures(RAS) is a discrete optimization problem and is usually processed by stochastic optimization methods. The calculation of radar cross section(RCS) should be decreased to improve the efficiency of designing RAS. In this paper, an efficient method using impedance matching is studied to design RAS for minimizing RCS. Input impedance of the minimal RCS for the specified wave incident conditions is obtained by interlocking physical optics(PO) and optimization. Complex permittivity and thickness of RAS are designed to satisfy the calculated input impedance by a discrete optimization. The results reveal that the studied method attains the same results as stochastic optimization which have to conduct numerous RCS analysis. The efficiency of designing RAS can be enhanced by reducing the calculation of RCS.

ICCP를 사용한 전력센터간의 통신 프로토콜 구현

장경수,장병욱,한경덕,신동렬,Jang, Kyung-Soo,Chang, Byung-Wook,Hahn, Kyung-Duk,Shin, Dong-Ryeol 한국정보처리학회 2000 정보처리논문지 Vol.7 No.12

현재의 전력시스템은 컴퓨터와 통신기술의 발전으로 분산시스템인 EMS(Energy Menagement System)/SCADA(Super-vision Control and Data Acquisition) 형태로 운영되어 전력의 생산, 전송 그리고 분배가 효과적으로 이루어지고 있다. 그러나 각 시스템은 언어, 운영체제 그리고, 통신프로토콜이 서로 다른 제품으로 구성되어 시스템간에 데이터를 교환하는데 많은 어려움이 따르고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 미국 전력연구소는 전력제어센터간의 통신을 담당하는 ICCP(Inter-Control Center Protocol)라는 새로운 형태의 통신규약을 발표하였다. ICCP는 자동화용 표준 통신규약인 MMS(Manufacturing Message Specification)를 응용계층의 하부 규약으로 지정함으로써 서로 다른 기종의 제어센터간의 원활한 통신을 지원한다. 본 논문은 ICCP의 특징과 MMS와 ICCP가 어떻게 상호 연관되는가를 밝힌다. ICCP에서 이용하는 MMS 라이브러리(library)의 86개의 서비스 중 일부 서비스를 구현한 후 이것을 이용하여 TCP/IP 환경 하에서 ICCP의 기본이면서 핵심적인 기능을 구현한다. 그 다음, ICCP 프로토콜을 이용하여 EMS간의 통신을 모델링하고, 전력센터간의 실제 데이터 교환을 윈도우 환경 하에서 구현하여 ICCP 프로토콜의 동작과 기능을 보여준다. Current power systems are distributed geographically and operated in the form of Energy Management System(EMS)/ Supervision Control and Data Acquisition(SCADA) with the aid of computers and communications. Recently a variety of utilities have had interests in using inforrration technology to bring the efficiency and low operational costs. There is also a trend to integrdte the production, transmission, distribution and management/control of power into one and unified distributed system. To this end, Electric Power Hesearch Institute(EPRI) announced a new standard communication protocol called Inter-Control Center Protocol(ICCP).ICCP specifies the use of Manufacturing Message Specification(MMS) for services required by rccr in application layer and supports the communications between heterogeneous control centers. This paper presents the characteristics of MMS,ICCP and their relationship. Futherrnore, we implement the basic functional blocks of ICCP using MMS services under TCI/IP environments. Finally, we model a simple power system and apply the rccp protocol to this system in a window-based scheme, and finally show the operation and validation of this protocol.

항공기용 전파흡수 구조 연구

한원재,장병욱,박정선,Han, Won-Jae,Jang, Byung-Wook,Park, Jung-Sun 항공우주시스템공학회 2010 항공우주시스템공학회지 Vol.4 No.3

The purpose of this study is to define available microwave absorbing structure for aircraft from in the X-band(8.2~12.4GHz) frequencies. The electromagnetic wave absorption or shielding techniques is an important issue not only for military purpose but also for commercial purposes. Aircraft Radar Absorbing Structure(RAS) is absorbed or scattered propagation waves from the enemy radar. There are absorbing technologies at shaping design techniques and using Radar Absorbing Materials(RAM). RAM is more important because shaping design can't include perfect radar absorbing performance. In this study, based on material properties was introduced RAM and to analyze the each characteristics. Finally, we comparison appropriate RAM for aircraft.

주정박을 이용한 고체발효 조건의 최적화

최기욱(Gi-Wook Choi),문세권(Se-Kwon Moon),김율(Yule Kim),장병욱(Byung-Wook Jang),김영란(Young-Ran Kim),정봉우(Bong-Woo Chung) 한국생물공학회 2008 KSBB Journal Vol.23 No.4

ICCP 를 사용한 전력센터간의 통신 프로토콜 구현

장경수(Kyung Soo Jang),장병욱(Byung Wook Chang),한경덕(Kyung Duk Hahn),신동렬(Dong Ryeol Shin) 한국정보처리학회 2000 정보처리학회논문지 Vol.7 No.12

Current power systems are distributed geographically and operated in the form of Energy Management System(EMS)/ Supervision Control and Data Acquisition(SCADA) with the aid of computers and communications. Recently a variety of utilities have had interests in using information technology to bring the efficiency and low operational costs. There is also a trend to integrate the production, transmission, distribution and management/control of power into one and unified distributed system. To this end, Electric Power Research Institute(EPRI) announced a new standard communication protocol called Inter-Control Center Protocol(ICCP). ICCP specifies the use of Manufacturing Message Specification(MMS) for services required by ICCP in application layer and supports the communications between heterogeneous control centers. This paper presents the characteristics of MMS, ICCP and their relationship. Futhermore, we implement the basic functional blocks of ICCP using MMS services under TCP/IP environments. Finally, we model a simple power system and apply the ICCP protocol to this system in a window-based scheme, and finally show the operation and validation of this protocol.

쿼드틸트 윙 무인항공기용 엔진 비교 분석

안초록(Cho-Rok Ahn),장병욱(Byung-Wook Jang),홍영래(Young-Rea Hong),김동환(Dong-Hwan Kim),김치붕(Chi-bung Kim) 한국항공우주학회 2019 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2019 No.11

크리프-피로 영향을 고려한 터보펌프 터빈의 손상해석

이무형 ( Mu Hyoung Lee ),장병욱 ( Byung Wook Jang ),김진한 ( Jin Han Kim ),정은환 ( Eun Hwan Jeong ),전성민 ( Seong Min Jeon ),이수용 ( Soo Yong Lee ),박정선 ( Jung Sun Park ) 한국항공운항학회 2010 한국항공운항학회지 Vol.18 No.1

Structures under high temperature may have creep behavior and fatigue behavior. Durability study of the structures need the damage analysis with the creep-fatigue effects. In this paper, the damage analysis is studied for a turbine blade in the turbopump for a liquid rocket engine which is operated under high temperature condition. First of all, the load cycle is required for defining the operational characteristics of turbopump. The thermal stress analysis is done for a turbine blade of the turbopump. The stress analysis results are used to judge damage due to the creep and the fatigue. The strain-life method with miner rule is used for fatigue damage analysis. The Larson-Miller parameter master curve and robinson rule are used for the creep damage analysis. The linear damage summation method is used to consider creep-fatigue effects of turbopump turbine. Finally, the analysis results for fatigue and the influence are compared to figure out the damage phenomenon of the turbopump turbine.