주파수영영법을 이용한 페라이트 시판상의 마이크로 스트립 선로 해석 ( Analysis of Microstrip line on a Ferrite substrate using Spectral-Domain Method )

곽대환,양승인 한국통신학회 1997 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.20 No.2

전투차량용 전기식 연료펌프의 고장분석 및 내열성능 평가

곽대환 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.11

Failure analysis and heat-resistant were performed for an electric fuel pump that is installed in the fuel tank to transfer fuel to the engine of combat vehicles. The fuel pump with a DC motor was disassembled and inspected to determine the cause of failure. The failure phenomenon was classified into three categories based on observations of the inside of the housing: burnt winding, quick brush abrasion, and fuel leak into the pump. Based on the inspection results, it was estimated that overheating was the main cause of failure. The thermal test was conducted under the no-load condition in 24 hours, and the thermal sensor was installed on the stator surface and the brush holder to check the possibility of damage to the winding due to overheating. When the ambient temperature of the fuel pump was set to 68 ℃, the stator temperature increased to 135.9 ℃, and the winding of the motor was almost damaged. The test results confirmed the lack of heat resistance of fuel pump windings, and suggested that the type F of insulation class (below 155 ℃) of the windings and varnish should be replaced with type C or higher that can be used above 180 ℃. 전투차량의 연료탱크에 설치되어 엔진으로 연료를 이송하는 장치인 전기식 연료펌프에 대하여 고장분석과 내열성능 평가가 수행되었다. 고장의 원인을 파악하기 위하여 직류 전동기가 적용된 연료펌프를 분해하여 검사를 수행하였다. 하우징 내부를 관찰한 결과를 바탕으로 고장 현상을 권선 소손, 브러시 조기 마모, 연료 혼입의 세 가지로 분류하였다. 연료펌프 내부 검사를 실시한 결과를 바탕으로, 과열에 의한 권선 소손을 고장을 발생시킨 주된 원인으로 추정하였다. 이에 따라서 전기식 연료펌프의 권선이 과열로 소손될 가능성을 확인하기 위하여 온도 센서를 고정자 표면과 브러시 홀더에 설치한 후 무부하 조건으로 24시간동안 가동을 실시하였다. 연료펌프의 주변 온도를 68 ℃로 설정하였을 때 고정자 온도는 최대 135.9 ℃까지 상승하였으며, 전동기의 고정자 및 회전자 권선이 소손되었다. 이 결과를 통해서 전기식 연료펌프를 위한 전동기 권선의 내열성능이 부족함을 확인할 수 있었으며, 이를 해결하기 위하여 현재 155 ℃ 이하에서 사용할 수 있는 절연등급 F종의 권선 및 함침액을 180 ℃ 이상에서도 사용할 수 있는 C종 이상의 절연등급으로 대체하도록 제안하였다.

애경산업(주)의 독서클럽 사례

곽대환 한국출판연구소 2013 출판포럼 Vol.65 No.-

전투차량용 전기식 연료펌프의 고장분석 및 내열성능 평가

곽대환 한국품질경영학회 2020 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2020 No.-

전투차량의 연료탱크에 설치되어 엔진으로 연료를 이송하는 장치인 전기식 연료펌프에 고장이 발생하여 고장분석과 내열성능 평가가 수행되었다. 먼저 고장의 원인을 파악하기 위하여 직류 전동기가 적용된 연료펌프를 분해하여 검사를 수행하였다. 하우징 내부를 관찰한 결과를 바탕으로 고장 현상을 권선 소손, 브러시 조기 마모, 연료 혼입의 세 가지로 분류하였다. 연료펌프 내부 검사를 실시한 결과를 바탕으로 과열에 의한 권선 소손을 고장을 발생시킨 주된 원인으로 추정하였다. 이에 따라서 전기식 연료펌프의 권선이 과열로 소손될 가능성을 확인하기 위하여 온도 센서를 고정자 표면과 브러시 홀더에 설치한 후 무부하 조건으로 24시간동안 가동을 실시하였다. 연료펌프의 주변 온도를 68 ℃로 설정하였을 때 고정자 온도는 최대 135.9 ℃까지 상승하였으며, 전동기의 고정자 및 회전자 권선이 소손되었다. 이 결과를 통해서 전기식 연료펌프를 위한 전동기 권선의 내열성능이 부족함을 확인할 수 있었으며, 이를 해결하기 위하여 현재 155 ℃ 이하에서 사용할 수 있는 절연등급 F종의 권선 및 함침액을 180 ℃ 이상에서도 사용할 수 있는 C종 이상의 절연등급으로 대체하도록 제안하였다.

주파수 영역법을 이용한 페라이트 기판상의 마이크로 스트립 선로 해석 ( Analysis of Microstrip Line on a Ferrite Substrate Using Spectral-Domain Method )

곽대환,양승인 대한전자공학회 1997 대한전자공학회 학술대회 Vol.1997 No.10

전투차량용 분배함의 노이즈 감소를 위한 릴레이 응용

곽대환(Daehwan Kwak),박동민(Dong Min Park),오은빈(Eunbin Oh),김창욱(Chang Uk Kim) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.8

본 연구에서는 전투차량용 분배함에 적용된 회로기판에서 전자파 적합성(electromagnetic compatibility, EMC) 시험 간 발생한 전도 노이즈의 원인을 분석하고, 이를 개선하는 방안을 마련하였다. 규격 미충족 분배함에 대한 분석을 진행한 결과, 분배함 내 회로기판의 컨버터 및 반도체 스위칭 소자가 전도노이즈를 유발하는 것을 확인할 수 있었다. 해당 회로카드는 체계장비에 탑재되어 발전기 및 배터리로부터 전원을 공급받아 전력이 필요한 각 구성품으로 공급하는 장치이다. 규격 미충족 구성품은 냉방장치 가동을 위한 회로를 포함하는데 부하특성 확인 결과, 반도체 스위칭 소자가 냉방장치의 켬 혹은 끔 상태를 유지하는 용도로 사용된다는 것을 확인할 수 있었다. 이를 개선하기 위하여 수동필터를 추가하여 노이즈를 감소시키는 첫 번째 방법과, 노이즈의 근원이 되는 컨버터 및 반도체 스위칭 소자를 릴레이로 대체하는 두 번째 방법을 제안하였다. 두 방법에 대해 발생하는 전도 노이즈를 측정한 결과, 두 방법 모두 효과가 있었으나 기존 컨버터 및 스위치를 릴레이로 대체하는 것이 노이즈 감소에 유리함을 확인하여, 필터를 추가하는 것보다 노이즈가 발생하는 원인을 제거하는 방법을 적용하기로 하였다. 최종적으로 릴레이를 적용하여 전투차량용 분배함을 개선하였으며 체계적합성 역시 만족하는 것을 확인하였다. This study evaluated the improvements for circuits of a combat vehicle distribution box to reduce the noise generated in electromagnetic compatibility (EMC) testing. An analysis of the distribution boxes that failed the standard revealed the conducted noise generated from the converter and semiconductor switching elements on the circuit board. The distribution box transfers power from the generator and battery to the cooling system of a combat vehicle to keep turning the air conditioner on and off. Two methods were proposed to overcome this problem: a passive filter was added to the circuit board for the first method, and the converter and switching elements were replaced with the relays for the second method. Both methods were effective in reducing noise, but a greater improvement was obtained from the second method. The second method was applied to a combat vehicle system and was found to be suitable according to the EMC standards.

전투 차량용 전압조정기 고장분석 및 내열 성능 개선

주용원,곽대환 한국품질경영학회 2022 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2022 No.2

전투차량의 발전기 야전 운용 시 전압조정기의 간헐적인 전압 조정기능 불량 현상이 다수 발생함에 따라 이에 대한 고장분석을 실시하였으며, 고장부품은 계자 전류를 제어하는 주 트랜지스터로 확인되었다. 전압조정기는 발전기에서 출력된 전압의 변동을 제어하여 일정한 전압의 전원을 공급하는 장치로 소손의 원인은 계자 병렬저항에 의한 전압조정기 내부의 열 포화(Thermal Saturation)로 인하여 트랜지스터가 소손 된 것으로 추정되었다. 열 포화를 방지하기 위한 개선방안으로 방전저항 용량증가와 별도의 케이스를 제작하여 외부에 배치하였으며, 전압 조정기 본체와 외부 케이스 간 접촉면의 단열판을 적용한 결과, 안정적인 전압 변동 폭을 유지하며, 전압 저하 현상도 없었다. 또한 상온, 3500 RPM, 380 A 조건에서 2시간 구동 시 내부온도가 개선 전 대비 최대 54.4 ℃ 감소 되어 열 포화에 대해 개선되었음을 확인하였다. 개선품 입증은 발전기 조립체 상태에서 성능시험을 실시하였으며, 발전기 조립체의 품질보증요구서(QAR 60820250)에 따른 고온/저온/진동/충격 시험을 실시하여 정상적으로 작동함을 확인하였다. 이번 연구결과로 전압조정기의 열 포화 현상 개선을 통해 장비 운용성 및 품질 신뢰성 향상을 기대할 수 있었으며, 유사장비의 설계 및 고장분석에도 참고자료가 될 것으로 기대된다.

전투차량용 온수히터 냉각수 누수방지 설계에 관한 연구

박동민,곽대환,장종완 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.10

This paper presents a design for preventing coolant leaks in the core part of a heater mounted in a combat vehicle. The heater is a device that makes heated coolant flow through the heater core in the crew room. A problem with coolant leaks in the heater core area during the operation of a combat vehicle was identified. This problem is caused mainly by high pressure at the junction of the tank and tube due to the vulnerability of this area. To solve this problem, an improved core was made by improving the welding method and changing the end region of the heater core to a structure that can withstand high pressure. When pressure was applied sequentially to the existing core and improved core, a leak occurred at 7.0 kgf/cm² in the existing core while the improved core maintained its structure up to 17.0 kgf/cm², highlighting the improvement. Finally, performance tests and environment tests were conducted to demonstrate the suitability of the improved structure. The improved heater will be applied to combat vehicles. This paper is expected to serve as a reference for improving defense capabilities by securing reliability as well as the design and analysis of failures of similar equipment.nse capabilities through securing reliability as well as the design and analysis of failures of similar equipment. 본 논문은 전투차량에 장착되는 온수히터의 코어부위 냉각수 누수방지를 위한 설계에 관한 것이다. 온수히터는 가온된 냉각수를 승무원실의 히터 코어에 흘려 난방하는 장치로, 전투차량 운용 시 온수히터 코어 부위의 냉각수 누수현상이 발생하는 문제점이 확인되었다. 이 문제점은 주로 코어의 탱크와 튜브 부위의 접합부에서 발생하였는데, 이 부위가 취약하여 고압을 가압하였을 때 누수가 발생한 것으로 추정하였다. 이 문제를 개선하기 위하여 용접방식을 개선하고 온수히터 코어 말단 부위를 높은 압력에서 견딜 수 있는 구조로 변경하였다. 기존 코어와 개선 코어에 대하여 순차적으로 압력을 가하였을 때 기존 코어는 7.0 kgf/cm2에서 누수가 발생하였으며 개선 코어는 17.0 kgf/cm2까지 견고하게 구조를 유지하여 개선이 되었음을 입증하였다. 마지막으로 개선한 구조의 체계 적합성을 입증하기 위하여 성능시험 및 환경시험을 실시하였다. 본 논문의 연구결과를 바탕으로 제작된 개선 온수히터는 전투차량에 적용될 예정이며, 신뢰성 확보를 통한 방위력 향상과 유사 장비의 설계 및 고장분석에도 참고자료가 될 것으로 기대된다.

전투차량용 온수히터 냉각수 누수방지 설계에 관한 연구

박동민,곽대환,장종완 한국품질경영학회 2020 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2020 No.-

전투차량에 장착되는 온수히터의 코어부위 냉각수 누수방지를 위한 설계에 관한 것으로, 온수히터는 가온된 냉각수를 승무원실의 히터 코어에 흘려 난방하는 장치이다. 전투차량 운용 시 온수히터 코어 부위의 냉각수 누수현상이 발생하는 문제점이 확인되었다. 이 문제점은 주로 코어의 탱크와 튜브 부위의 접합부에서 발생하였는데, 이 부위가 취약하여 고압을 가압하였을 때 누수가 발생한 것으로 추정하였다. 이 문제를 개선하기 위하여 용접방식을 개선하고 온수히터 코어 말단 부위를 높은 압력에서 견딜 수 있는 구조로 변경하였다. 기존 코어와 개선 코어에 대하여 순차적으로 압력을 가하였을 때 기존 코어는 7.0 kgf/cm2 에서 누수가 발생하였으며 개선 코어는 17.0 kgf/cm2 까지 견고하게 구조를 유지하여 개선이 되었음을 입증하였다. 마지막으로 개선한 구조의 체계 적합성을 입증하기 위하여 성능시험 및 환경시험을 실시하였다. 본 논문의 연구결과를 바탕으로 제작된 개선 온수히터는 전투차량에 적용될 예정이며, 신뢰성 확보를 통한 방위력 향상고 유사 장비의 설계 및 고장분석에도 참고자료가 될 것으로 기대한다.

궤도차량 변속오류 원인분석 및 재발방지

백현무,곽대환,박동민,이원주,김종국,김경문 한국품질경영학회 2020 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2020 No.-

군용 궤도차량 일부 장비에서 변속기 제어기 배선장치조립체 커넥터의 누유 발생 후 차체 케이블조립체 커넥터 오염 및 절연 인서트(고무재질) 변형(부풀음) 발생과 일부 장비에서 변속오류가 발생하는 현상이 발생하여 원인분석 및 재발방지 대책을 모색해 보았다. 변속오류가 발생한 장비에 대해서 해당부대에서 기술시험을 실시한 결과, 변속기 배선장치조립체 소켓몸체와 몰딩접f부 이탈, 누유 확인 및 차체-변속기 연결 케이블 점검 시 간헐적 접f불량 발생이 확인되었다. 변속오류 재현을 위해 전기적 신호의 인위적 단선 후 변속기 작동상태 점검 모사시험을 실시하였는데 솔레노이드에 전달되는 전기적 신호가 단자의 접f불량 발생 시 직전의 스풀 위치에 따라 비정상 작동(변속오류) 발생 가능성이 있음을 확인하였다. 아울러, 장비운행 조건에서 누유 발생 시 전기적 신호오류 발생 여부 확인을 위해서 차체-변속기 케이블조립체를 사용유에 침적 후 도통·절연 등 전기특성시험을 실시하였으며, 커넥터 고무부품 및 변속기 오일에 대한 시험분석도 실시하였다. 원인분석 결과를 종합적으로 정리하면, 변속기 배선장치조립체 커넥터 밀봉재(Potting) 손상에 따른 누유 발생 후 차체 케이블조립체 커넥터 절연 인서트 오염 및 팽윤(Swelling)에 의한 돌출 변형을 야기하여 체결 상태의 차체-변속기 케이블조립체 커넥터의 전기적 접f불량 발생과 이에 따른 일부 장비의 변속오류 발생이 가능할 것으로 추정되었다. 원인분석 결과를 바탕으로 향후 재발방지를 위해 변속기 배선장치조립체 커넥터에 백쉘(Backshell) 추가 및 내부에 실리콘 도포를 추가하는 등 커넥터 구조개선을 실시하였으며, 누기시험을 실시하여 변속기 배선장치조립체에 대한 품질관리 강화를 도모하였다. 아울러, 예방정비 시 누유 여부 및 절연 인서트의 비정상적인 부풀음(팽윤) 발생 여부를 확인하는 절차를 기술교범에 추가하여 향후 발생할 수 있는 유사 사례를 예방할 수 있도록 하였다.