확률론적 위험도평가를 위한 베이지안 기반의 파손확률 추정 모델링 연구

김근원(Keun won Kim),신대한(Dae Han Shin),최주호(Joo-Ho Choi),신기수(KiSu Shin) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.8

확률론적 수명예측은 파라미터들의 불확실성에 대하여 확률론적인 요소를 적용한다. 따라서 기존의 결정론적 수명해석 기법에 확률론적 기법을 적용하기 위해서는 파손확률을 이용한 위험도 평가가 필요하다. 본 연구에서는 항공기 구조물의 확률론적 위험도평가를 수행하기 위하여 파손확률 추정 모델링 기법을 연구하였다. 이를 위해 파라미터들의 확률론적 불확실성을 효과적으로 반영할 수 있는 베이지안 기법을 이용하여 파손확률을 모델링하고 실험 데이터를 이용하여 검증하였다. 연구결과 베이지안 기반의 파손확률 추정 모델링은 정량적인 파손확률을 계산하고 확률론적 위험도평가를 효과적으로 수행할 수 있음을 입증하였다. To predict the probabilistic service life, statistical factors should be included to consider the uncertainty of parameters. Generally the probabilistic analysis is one of the common methods to account the uncertainty of parameters on the structural failure. In order to apply probabilistic analysis on the deterministic life analysis, it would be necessary to introduce Probability of Failure(PoF) and conduct risk assessment. In this work, we have studied probabilistic risk assessment of aircraft structures by using PoF approach. To studied probabilistic risk assessment of aircraft structures by using PoF approach. To method is known as the proper method to express the uncertainty of parameters. A series of proof tests were also conducted in order to verify the result of PoF estimation. The results from this efforts showed that the PoF estimation model can calculate quantitatively the value of PoF. Furthermore effectiveness of risk assessment approach for the aircraft structures was also demonstrated.

장기운영 항공기의 확률론적 위험도평가 접근에 관한 연구

김근원 ( Keun Won Kim ),김용대 ( Yong Dae Kim ),신기수 ( Ki Su Shin ) 한국항공경영학회 2012 한국항공경영학회지 Vol.10 No.2

내구성해석의 궁극적인 목적은 구조물의 사용수명을 예측하는 것이다. 사용수명을 예측하기 위하여 과거에는 결정론적 해석 기법이 적용되었다. 그러나 최근 미국, 호주 등 선진 항공운영국들에서는 비행안전을 향상시키기 위하여 확률론적 해석 기법을 적용하고 있다. 특히 확률론적 해석 접근은 파손확률을 이용하여 위험도평가를 수행할 수 있다. 그리고 확률론적 위험도평가는 적절한 점검시간 산출 등의 유용한 정보를 의사결정자들에게 제공하여 정비비용 감소를 창출할 수 있는 이점이 있다.본 연구에서는 파손확률을 이용하여 항공기 구조물의 점검주기 개선을 위한 확률론적 위험도평가를 수행하였다. 이를 위해 장기운영 항공기 구조물의 점검주기 개선을 위한 위험도평가 모델을 제시하였다. 그리고 제안된 프로세스를 평가하기 위하여 F-00 항공기 wing 15% spar 부품 균열에 대하여 확률론적 위험도평가를 수행하였다. 본 연구수행 결과 초기점검시간을 늘리고 점검주기를 단축하여도 항공기 안전운영이 가능한 것으로 도출되었다. 그리고 본 연구결과에 따라 초기점검시간 및 점검주기 개선은 항공기 정비 비용감소로 이어져 경제적인 항공경영에 이바지할 수 있을 것으로 판단된다. The main purpose of durability analysis is to predict the service life of the structure. In the past, the deterministic analysis approach has been frequently employed to predict service life. However, the probabilistic analysis approach has recently been adopted as a advanced approach to determine the safety of flight by leading countries in aerospace fields. Especially, probabilistic analysis approach can perform probabilistic risk assessment by using probability of failure. The result of probabilistic risk assessment can provide useful information for determining proper inspection time of the fleet in order to maintain airworthiness. In this paper, the risk assessment for aging aircraft structure was conducted to refine the inspection interval by using probability of failure. To achieve this goal, we propose new process which can apply risk assessment to aging aircraft structure. Also to evaluate the proposed process, wing 15% spar was selected as a numerical example. In conclusion, it was revealed that extension of inspection interval and initial inspection time can assure the safety operation of aging aircraft structure. Also these results can lead to new way of economical aviation management.

위험도평가 기반의 항공기 구조물 RCM 적용 방안 연구

김근원 ( Keun Won Kim ),신기수 ( Ki Su Shin ) 한국항공경영학회 2013 한국항공경영학회지 Vol.11 No.1

신뢰도중심정비는 최소의 비용으로 장비의 요구 신뢰도를 유지하기 위한 최적의 정비 방법을 찾는데 사용되는 기법이다. 항공기 구조물에 대한 건전성을 보장하고 총 수명주기 비용을 최소화하기 위하여 신뢰도중심정비 기반의 정비정책 수립이 중요하다. 신뢰도중심정비 분석에 있어서 항공기 구조물의 건전성을 보장하기 위해서는 확률론적 파괴역학 기반의 위험도평가를 수행하고, 이를 신뢰도중심정비 분석에 반영하는 노력이 필요하다. 특히 항공기 구조물의 경우 운영단계에서의 실제 운용 정비자료를 이용하여 위험도평가를 수행함으로써 신뢰도중심정비 능력을 극대화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 신뢰도중심정비와 위험도평가 개념을 알아보고, 신뢰도중심정비 적용을 위한 위험도 평가 활동을 분석하였다. 그리고 항공기 구조물의 신뢰도중심정비 적용을 위한 위험도평가 프로세스를 제시하고, 수치예제로 cockpit upper longeron에 대한 위험도평가를 수행하였다. 연구수행 결과 실제운용 정비자료를 이용하여 위험도평가를 수행함으로써 개선된 정비계획 및 점검주기 산정이 가능함을 확인할 수 있었다. RCM(Reliability Centered Maintenance) is an analytical process to determine the appropriate maintenance strategies. RCM is recommended to ensure the integrity of aircraft structural and reduce total life cycle cost. Processing RCM analytical, it is one of essential factor to regard the risk assessment based on probabilistic fracture mechanics. Especially, the probabilistic risk assessment, which was conducted by utilizing operational maintenance data during sustainment phase, could enhance the ability of RCM. In this paper, the concept of RCM and risk assessment was described. Furthermore, the activity of risk assessment for applying RCM has been analysis. In addition, we suggest the risk assessment process for applying RCM of aircraft structural. As a numerical example, the cockpit upper longeron was selected to evaluate probabilistic risk assessment process. In conclusion, it was revealed that the proposed process could improve for maintenance plan and inspection interval.

항공기 구조물의 CBM 개념 적용을 위한 건전성 예측기법에 관한 연구

김근원 ( Keun Won Kim ),신대한 ( Dae Han Shin ),최주호 ( Joo Ho Choi ),신기수 ( Ki Su Shin ) 한국항공경영학회 2013 한국항공경영학회지 Vol.11 No.2

상태기반정비는 장비상태를 모니터링하여 잔여수명을 예측함으로써 최적의 정비시점을 결정하는 정비기법 개념이다. 특히 최신에 개발된 항공기들은 상태기반정비 예측기술을 이용하여 항공기 상태를 실시간으로 모니터링하고 분석함으로써 최적의 정비가 가능하도록 진화하고 있다. 따라서 최신의 상태기반 예측정비 개념에 능동적으로 대처하기 위해서는 건전성 예측기법의 확보가 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 항공기 구조물의 상태기반정비 개념 적용을 위해 건전성 예측기법에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 파라미터들의 확률론적 불확실성을 효과적으로 반영할 수 있는 베이지안 기법을 이용하여 파손확률 추정 모델링을 수행하고, 수치예제로 항공기 외부연료 탱크 수평핀에 대한 건전성을 예측하였다. 연구결과 베이지안 기법은 항공기 구조물의 상태기반정비 개념 적용을 위한 건전성 예측에 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다. Condition Based Maintenance(CBM) is a technique to determine the proper maintenance schedule by predicting remaining service life of aircraft structural components via monitoring their structural condition. Consequently the latest aircrafts have been developed to have monitoring capability and to be maintained at optimized interval using CBM method. Hence, in order for the CBM concept to work, it is important to acquire an accurate structural integrity prediction methodology. In this work, an integrity prediction technique was proposed in applying CBM to aircraft structural components. The Probability of Failure(PoF) modeling based on Bayesian method was carried out to estimate the uncertainty of parameters effectively. Furthermore, the horizontal fin attached to external fuel tank was selected as an example and the feasibility of this method was tested. From the result of the example, it was shown that the Bayesian approach can be utilized to predict aircraft structural integrity in applying CBM concept.

항공기 구조물 건전성을 위한 화귤론적 위험도평가

김근원(Keun Won Kim),신기수(Ki Su Shin) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.3

파손확률을 이용한 장기운영 항공기 구조물 위험도 평가에 관한 연구

김근원 ( Keun Won Kim ),신기수 ( Ki Su Shin ),김용대 ( Yong Dae Kim ) 한국항공경영학회 2012 한국항공경영학회 춘계학술대회 Vol.2012 No.-

베이지안 기반의 파손확률을 이용한 항공기 구조물 확률론적 피로수명 예측 응용에 관한 연구

김근원,신대한,최주호,신기수,Kim, Keun Won,Shin, Dae Han,Choi, Joo-Ho,Shin, Ki-Su 한국군사과학기술학회 2013 한국군사과학기술학회지 Vol.16 No.5

The probabilistic fatigue life analysis is one of the common methods to account the uncertainty of parameters on the structural failure. Frequently, the Bayesian approach has been demonstrated as a proper method to show the uncertainty of parameters. In this work, the application of probabilistic fatigue life prediction method for the aircraft structure was studied. This effort was conducted by using the PoF(Probability of Failure) based on Bayesian approach. Furthermore, numerical example was carried out to confirm the validation of the suggested approach. In conclusion, it was shown that the Bayesian approach can calculate the probabilistic fatigue lives and the quantitative value of PoF effectively for the aircraft structural component. Moreover the calculated probabilistic fatigue lives can be utilized to determine the optimized inspection period of aircraft structures.

헬기 장갑소재의 요구방호수준에 관한 연구 -국방경영의 관점에서-

김병재 ( Byung Jae Kim ),김근원 ( Keun Won Kim ),이춘주 ( Choon Joo Lee ),신기수 ( Ki Su Shin ) 한국항공경영학회 2015 한국항공경영학회지 Vol.13 No.3

현대전에 있어서 전선의 개념은 전국토로 확대되고 있으며 이는 무기체계에도 영향을 미치고 있다. 헬리콥터의 생존성은 저고도 운영 및 기동의 제한성으로 인하여 본래부터 취약하지만, 전쟁양상의 변화로 인하여 취약성은 더욱 증가할 것으로 예상된다. 이미 선진국을 중심으로 헬리콥터의 방호력을 증가하기 위한 개량형 모델을 개발하고 있으나, 방호소재의 적용은 국방경영의 관점에서 무기체계 획득 및 운용비용과 밀접한 관계를 지니고 있다. 본 연구의 목적은 요구방호수준에 따른 헬리콥터의 장갑소재의 두께를 산출하는 과정을 제시하는 것이다. 헬리콥터의 방호력에 적용된 국제적인 기준을 바탕으로 현재 개발 중인 방호소재의 수준을 제시하였다. 방호소재의 두께는 획득 및 운용비용과 역비례의 관계를 가지므로 효율적인 국방경영을 위하여 요구하는 방호수준을 충족하는 최소의 방호두께로 적용해야한다. 실험적인 접근에서는 국제방호 기준(STANAG 4569, NIJ 등)을 적용하여 방호수준을 설정하기 위한 절차를 제시하였다. 이론적인 접근에서는 요구방호수준을 99%로 가정하여 0.3인치 직경을 가진 탄환을 100야드의 거리에서 고강도 강(High Hardness Steel)의 방호소재에 대한 두께 산출과정을 제시하였다. 본 연구는 최적의 방호수준 설정을 위한 접근으로서 의의가 있으며 무기체계 획득비용을 추정하는데 반드시 고려되어야 할 방호력 대안을 분석하는데 참고가 되고 궁극적으로는 국방획득비용 뿐만 아니라 운영유지비용을 포함한 총소유비용을 관리하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것이다. In modern warfare, the concept of combat line is getting expanded and has affected weapon systems. The Survivability of helicopter has been originally vulnerable due to low altitude operation and limitation of maneuverability. But, we expect that the vulnerability increase in changing warfare. Developed countries has already developed the upgrade model in order to increase the protection level of helicopter. But, the application of protection material is closely connected to cost of weapon acquisition and maintenance. The objective of this study is to provide the procedure to calculate the thickness of helicopter’s armored material according to the desired protection level. This study provide the level of protection material under development on international standards that has applied to protection of helicopter. The thickness of protection material is inversely proportional to cost of acquisition and maintenance, so we should apply minimum protection thickness that meets the desired protection level for effective military management. In experimental approach, we have suggested experimental method for protection level in international standards(STANAG 4569, NIJ, etc.). In theoretical approach, we proposed the process to calculate thickness of protection material which is a type of high hardness steel, which the desired protection level is 99% using 0.3 inch diameter bullet at 100yards. The study is meaningful to provide an approach to set the optimized level of protection for weapon system and to analyze the acquisition alternatives to estimate the acquisition cost of weapon system. And further defense manager can refer to the study results to manage the total ownership cost including operational & maintenance cost as well as defense acquisition cost.

중장년층을 위한 지역 문화 플랫폼 제시

조철호(Cho, Cheol-ho),김근원(Kim, keun-won) 대한건축학회 2016 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.36 No.2

공정안전관리를 통한 도급업체 안전관리 강화에 관한 연구

이주엽(Joo Yeob Lee),이근원(Keun Won Lee),김규정(Kyu-Jung Kim),김태옥(Tae-Ok Kim) 한국가스학회 2015 한국가스학회지 Vol.19 No.4

최근 발생한 크고 작은 화재 · 폭발 · 누출 사고들을 살펴보면, 하청업체의 근로자들이 원청업체 사업장에서 유해 · 위험한 정비 · 보수작업 중에 재해를 당하는 사고가 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 공정안전보고서 제출대상 사업장을 대상으로, 설문조사를 통해 도급업체의 안전관리 실태를 파악하고, 도급업체의 안전관리향상을 위해 공정안전관리를 활용한 원청업체와 하청업체간의 책임과 합리적 역할분담, 안전 · 보건정보 제공, 정비 · 보수작업 시 근로자 보호 방안을 제안하였다. 본 연구결과는 유해 · 위험작업 시 하청업체의 안전관리 강화와 개선에 도움을 주고, 원청업체와 하청업체간의 상생 협력관계를 구축하여 산업재해를 감소시키는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Looking at the large and small fire, explosion, or release accidents that occurred recently, we can see that the accident of subcontractor workers has been increased in the contractor workplace while a harmful or dangerous maintenance works. In this study, the actual status of subcontractors safety management was examined by using the questionnaire to the contractor who submitted the process safety report. In order to improve the safety management of subcontractors, the responsibility and rational role-sharing between the contractors and subcontractors were reviewed. Also, Providing safety and health information and worker protection measures during maintenance were investigated. The results of this study can be used to help strengthen and improvement safety management of the subcontractor at the time of a hazardous or dangerous works. In addition, it will be utilized to reduce industrial accidents and to build mutual cooperation relationship between contractor and subcontractor.