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동체 착륙 방식의 소형 고정익 무인항공기 구조 취약점 분석
정성록(Seong-rok Jeong),강주환(Ju-hwan Kang) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.7
본 연구에서는 동체착륙 방식의 소형 고정익 무인항공기의 구조적 취약점 분석 및 품질 개선에 대한 연구를 실시하였다. 소형 고정익 무인항공기는 일반 비행체와는 달리 활주로를 사용하지 않는 투척이륙과 동체착륙 방식을 많이 사용한다. 이러한 방식은 좁은 공간에서 이륙, 착륙이 가능하여 운용적으로 많은 장점이 있다. 하지만, 동체착륙은 비행체 구조에 강한 충격이 발생하여 작은 설계 오류로 심각한 파손을 발생시킬 수 있다. 본 연구 대상인 비행체 또한 착륙과정에서 특정 부위에 지속적인 파손이 발생하였다. 이러한 현상의 정확한 원인분석을 위해 파손이 발생한 부위를 3D 구조 해석프로그램(ABAQUS)을 활용하여 구조 해석을 실시하여 정확한 위치를 파악하였고 구조해석에 정확성을 높이기 위해 시편 시험을 통해 재료의 물성치 정보를 획득하였다. 해석 결과 구조적 취약점을 확인하여 개선을 진행하였고 품질이 향상된 구조물을 운용 중 최대 충격량의 1.5배의 더 높은 수준의 실제 충격시험을 통해 검증함으로써 연구의 타당성을 입증하였다. In this paper, the structural weakness analysis and quality improvement of small fixed wing UAV of the hard landing type were studied. Unlike conventional aircraft, small UAV does not use runways because of its small size. Instead, small UAV use hand launch takeoff and hard landings. This type has many operational advantages because it can take off and land in a narrow space. But, the hard landing has a strong impact on the structure of the UAV and can cause serious damage. In order to analyze the exact cause of this phenomenon, the structural analysis was carried out using the 3D structural analysis program (ABAQUS) to identify the location of the fracture. And to improve the accuracy of the structural analysis, properties of the material were obtained through specimen test. As a result of the analysis, structural weaknesses were identified and improved. Thus, the validity of the study was verified by demonstrating the quality of enhanced structure through a real impact test at a higher level of 1.5 times the maximum impact during operation.
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김대한(Dae Han Kim),강주환(Ju Hwan Kang) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.7
무인항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)는 비행형태에 따라서 고정익(Fixed Wing) 무인항공기, 회전익(Rotary Wing) 무인항공기, 가변로터형(Tilt Rotor) 무인항공기, 동축반전형(Co axial) 무인항공기, 멀티콥터형(Multi copter) 무인항공기로 나눌 수 있다. 현재 진행 중인 우크라이나 러시아 전쟁에서 사용되는 무인항공기도 주로 고정익 무인항공기로 장거리, 장시간 임무가 가능하고 감시/정찰 및 공격도 가능한 것이 특징이다. 민간에서는 주로 멀티콥터형 UAV를 많이 사용한다. 민간분야에서는 촬영용, 배송용, 방제용 등 일반적인 산업분야에서 두루 이용 중에 있다. 본 논문에서는 고정익 무인항공기에서 발생한 추진용 엔진 허브의 크랙 현상에 대해서 연구하였다. 무인항공기를 운용하기 위해서 사전 점검을 하던 중 해당 크랙이 발견되었으며, 미세조식 분석을 통해서 크랙의 원인을 검토하였다. 미세조직 분석은 광학현미경과 주사전자현미경을 사용하였으며, 크랙의 형상, 전파 매커니즘 등을 확인하였다. 최초 미세크랙이 단절된 형태로 발생하였으며, 그 크랙들이 합쳐져 최종파괴가 발생하였다. 또한 결함이 있는 시편과 없는 시편 간의 금속간화합물의 형상 및 분율차이가 나타나는 것을 확인하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 원자재의 성분 관리가 필요하는 결론을 도출하였다. 그리고 이러한 결과는 향후 무인항공기 개발에 도움이 될 것이다. Unmanned aircraft vehicles (UAVs) can be classified into fixed-wing, rotary-wing, tilt-rotor, co-axial, and multi-copter according to the type of flight method. UAVs are also used widely in the ongoing war between Ukraine and Russia, with fixed-wing UAVs mainly used. The advantage of fixed-wing UAVs is that they can operate longer hours and longer distances than other types of UAV. On the other hand, the commercial part mainly uses multi-copter UAVs. They are easy to fly and do not need a runway to take off and land. This study examined crack defects in engine hubs in fixed-wing UAVs. The defect was found during a pre-check to operate the UAV. The cause of cracks was examined through microstructure analysis. Microstructural analysis used optical microscopy and scanning electron microscopy, and the shape and propagation mechanism of the crack was confirmed. Initially, micro-cracks appeared in a disconnected shape, and the final fracture occurred when the cracks combined. In addition, there was a difference in shape and fraction between the intermetallic compound of a defective specimen and the non-defective specimen. Based on these results, the management of raw material components is necessary. The result of this study is expected to help develop UAVs in the future.
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Dae-Kwang Kim(김대광),Tae-Jin Lee(이태진),Eun-Ae Kim(김은애),Ju Hwan Kang(강주환),Kyung Gon Kim(김경곤),Joo-Young Kim(김주영) 대한체질인류학회 2013 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.26 No.3
Gambogic acid (GA)는 강력한 항암효과를 가진다. 민무늬근육세포의 증식과 이동은 죽상동맥경화증의 발병기전에 있어 중요한 역할을 한다. 이 연구는 GA가 대동맥 민무늬근육세포에 대하여 세포사멸 효과가 있는지를 조사하였고, simvastatin에 비해 GA의 효과가 얼마나 유용한지를 연구하였다. 대동맥 민무늬근육세포는 4-6주 된 Sprague-Dawley 흰쥐에서 분리하였다. 이들 세포는 민무늬근육의 α-액틴 항체로 면역형광염색법으로 확인하였다. MTT 방법으로 GA와 simvastatin의 IC50을 결정하였다. 약제 각각의 IC50으로 24시간 처리한 후, 살아있는 세포영상 분석, 형광물질이 표지된 annexin V와 propium iodide로 이중염색하여 세포사멸 정도 분석을 각각 시행하였다. 또한, western blot으로 민무늬근육세포에서 PARP 및 procaspase-3의 감소와 PARP 및 procaspase-3의 분할을 보고, 세포사멸임을 검증하였다. GA의 IC50인 1 μM은 simvastatin의 IC50인 30 μM보다 낮았는데, 이는 IC50만으로 보았을 때 GA가 simvastatin 보다 더 강력한 약제임을 보여주었다. 또한 세포영상에서 약제종류와는 상관없이 약제처리 24시간 후, 처리하지 않은 대조군에 비해 세포의 수가 상당이 감소되었다. GA 처리군 (26.4±2.37%)에서 simvastatin 처리군 (8.3±1.54%)에 비해 세포사멸된 세포들이 더 높은 백분율을 나타냈다 (P?0.05, n=3). 또한 GA를 처리하면 PARP, procapase-3, 그리고 Mcl-1의 발현을 감소시켰지만, simvastatin을 처리 한 경우에는 없었다. z-VAD-fmk로 전처리 후, PARP와 procaspase-3의 분할 뿐만 아니라 GA에 의해 유도된 세포사멸이 감쇄되었다. GA에 의해 유발된 Mcl-1 단백질 발현의 감소는 z-VAD-fmk에 의해 복구되었다. 이들 결과는 GA에 의해 유도된 세포사멸이 caspase 의존성 경로를 통해 일어난다는 것을 의미한다. Gambogic acid (GA) has powerful apoptotic actions. The authors investigated whether GA has apoptotic effects on aortic smooth muscle cells, and compared its potency with that of simvastatin. Smooth muscle cells were isolated from the aortas of Sprague-Dawley rats (4-6 week). Cell purities were confirmed by IF staining using α-smooth muscle actin antibody. The IC50 values for cell death by GA and simvastatin were determined using a MTT assay, and the apoptotic effects of 1 μM GA or 30 μM simvastatin (concentrations correspond to IC50 values) were determined after 24 h of treatment using live cell images and by FITC annexin-V and propidium iodide double-staining. In addition, western blotting was used to evaluate apoptosis by quantifying reductions in the expression levels of the PARP and procaspase-3 as well as cleavages of PARP and procaspase-3 after treatment with 1 μM GA or 30 μM simvastatin. The IC50 of GA (1 μM) was lower than that of simvastatin (30 μM). Cell numbers were markedly reduced by both drugs in live cell images. GA (1 μM) produced a higher level of apoptosis than 30 μM simvastatin (26.4±2.37% vs. 8.3±1.54%, respectively; P?0.05, n=3) by FITC annexin-V & PI double-staining. In addition, 1 μM GA reduced the expressions of PARP, procaspase-3, and Mcl-1 in cells, whereas 30 μM simvastatin did not. Pretreatment with z-VAD-fmk attenuated GA-induced apoptosis and the cleavages of PARP and procaspase-3. The decreased level of Mcl-1 protein induced by GA treatment was recovered by z-VAD-fmk. These results indicate that GA-induced apoptosis was mediated by a caspase-dependent pathway.
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