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임재혁(Jae Hyuk Lim),김경원(Kyung-Won Kim),김선원(Sun-Won Kim),김진희(Jin-Hee Kim),황도순(Do-Soon Hwang) 한국항공우주연구원 2010 항공우주산업기술동향 Vol.8 No.1
본 논문에서는 최근에 개발된 고해상도 지구관측위성의 본체 형상설계 동향에 대해 기술하고자 한다. 인공위성의 본체는 임무, 탑재체, 발사환경, 임무특성, 자세제어 및 추진시스템에 따라 다양한 형상을 갖는다. 또한 2000년대 들어서 시작된 위성영상의 상업화에 따른 영상수요의 증가는 고해상도 영상을 신속히 많이 획득할 수 있는 위성시스템을 요구하고 있다. 이러한 요구에 맞춰 위성의 본체는 가벼우면서도 안정적으로 탑재체를 지지할 수 있도록 설계되고 있으며, 이 중에 형상설계 변화를 본 논문에서 집중적으로 살펴본다. The goal of the paper is to discuss the recent trend of the configuration of high resolution LEO(Low Earth Orbit) EO(Earth Observation) satellites. The satellite configuration is decided by considering several factors such as mission, payloads, launch vehicle, propulsion and attitude control module. The advent of commercial companies selling satellite's images in 2000's requires additional changes of the satellite system to be capable of obtaining many high resolution images quickly. In order to meet customer's needs, the overall configuration of satellites is designed to be compact and stable without the loss of structural integrity and reliability. Among design changes, the configuration change of satellites is treated intensively in the paper.
임재혁(Jae Hyuk Lim),한만희(Man-Hee Han),이준연(Jun-Youn Lee),박정순(Jeong Soon Park),엄윤용(Youn Young Earmme),임세영(Seyoung Im) 대한기계학회 2005 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2005 No.11
Prediction of warpage and residual stress in semiconductor chip devices play an important role in chip design. However, there are a few uncertainties in warpage prediction due to unknown patterning material properties, and moisture effect on polymer film. To estimate patterning material properties, we adopt a composite plate analysis and experimental techniques. and measure the warpage of chip after drying at about 250℃ for 30min to remove moisture. In 100㎛, 80㎛ chip cases, finite element analysis result shows a good agreement with measured values, but for 50㎛ and 60㎛ chip cases, there exist a substantial deviation from the measured values due to local deformation from imperfection and defects inherently embedded in the patterning layer and nonuniform bonding between PIcoating and silicon.
임재혁(Jae Hyuk Lim),김경원(Kyung-Won Kim),김선원(Sun-Won Kim),황도순(Do-Soon Hwang) 한국항공우주연구원 2009 항공우주산업기술동향 Vol.7 No.2
항공우주산업과 관련된 항공기, 인공위성, 발사체 등의 구조체 개발을 위해서는 설계단계에서부터 해석 및 제작에 이르기까지 다양한 전산기술(CAD/CAE/CAM)이 널리 적용되고 있다. 이 중 구조해석을 위해서는 NASTRAN, ABAQUS, ANSYS와 같은 유한요소법에 기반을 둔 CAE 소프트웨어가 개발되어 산업현장에 널리 보급되어 있으며, 정적해석, 동적해석, 진동해석, 충돌해석 등 해석목적에 맞게 모듈화가 되어있다. 최근에는 해석알고리즘 및 컴퓨터성능의 발달에 힘입어 다중물리해석, 최적설계와 같은 난해하며 높은 계산량을 요구하는 문제의 적용과 및 다자유도문제의 해결이 진행되고 있는 추세이다. 본 논문에서는 항공우주산업분야에 주로 사용되는 구조해석 소프트웨어의 최신기술동향을 살펴본다. Computer Aided Engineering(CAE) technology as well as Design(CAD) and Manufacturing(CAM) have been widely adopted in the aerospace industry in order to develop the structure of airplanes, satellites and launch vehicles. Among them, CAE softwares based on finite element methods such as NASTRAN, ABAQUS and ANSYS have gained many engineers' interest in various industries such as automobiles, civils, aircraft and spacecraft. The softwares usually consist of several modules: Static, Dynamic, Vibration, Impact etc. that make analysis specific to meet the design goals of the structure systems. Recent enhancement in the computer hardwares and numerical algorithms enables us to perform complex analysis like multi-physics, optimum design. Also, they make it possible to deal with a large scale problem easily. This paper reviews structural analysis softwares in aerospace industry and gives a summary on its recent development.
PAT 기반 온도장 보간을 이용한 관측위성의 열지향오차해석
임재혁(Jae Hyuk Lim),김선원(Sun-Won Kim),김정훈(Jeong-Hoon Kim),김창호(Chang-Ho Kim),전형열(Hyoung-Yoll Jun),오현철(Hyeon Cheol Oh),신창민(Chang Min Shin),이병채(Byung Chai Lee) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.1
본 논문에서는 계절 및 주야의 온도변화를 고려한 관측위성의 열지향오차해석을 실시한다. 관측위성은 임무수행기간 동안 다채널의 관측센서를 이용해서 지구표면의 영상을 촬영한다. 그러나 주야 및 계절별로 최대 200도의 온도환경 차이가 발생하며 이로 인해 관측센서 및 별추적기의 시선벡터가 변화되고 정해진 목표지점의 영상촬영이 어렵다. 이런 문제를 사전예측하고 대응하기 위해서 열지향오차해석을 실시한다. 우선 궤도열환경해석으로부터 도출된 성긴 온도장 정보를 상세한 구조유한요소모델에 PAT기법을 이용해 보간하여 온도변화에 따른 열변형해석을 수행하였다. PAT로 보간된 온도분포의 정확도를 검증하였으며, 열변형해석결과로부터 열지향오차를 도출하였다. In this work, we conduct a thermal pointing error analysis of the observation satellites considering seasonal and daily temperature variation with interpolated temperature based on prescribed average temperature (PAT) method. Maximum 200 degree temperature excursion is applied to the observation satellites during on-orbit operation, which cause the line of sight (LOS) to deviate from the designated pointing direction due to thermo-elastic deformation. To predict and adjust such deviation, the thermo-elastic deformation analysis with a fine structural finite element model is accomplished with interpolated thermal maps calculated from the results of on-station thermal analysis with a coarse thermal model. After verifying the interpolated temperatures by PAT with two benchmark problems, we evaluate the thermal pointing error.
역해석기법을 이용한 복합재료 구성성분의 열팽창계수 예측
임재혁,손동우,Lim, Jae Hyuk,Sohn, Dongwoo 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.5
In this paper, we propose an evaluation scheme of the coefficients of thermal expansion (CTE) of constituents in composite materials using an inverse analysis. The size of constituents typically is about a few micrometers, which makes the identification of material properties difficult as well as the measurement results inaccurate. The proposed inverse analysis scheme, which is combined with the Mori-Tanaka method for predicting an equivalent CTE of composite materials, provides the CTE of the constituents in a straightforward manner by minimizing the cost function defined in lamina scale with the steepest descent method. To demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed scheme, the CTEs of several fibers (glass fiber, P75, P100, and M55J) embedded in matrix are evaluated and compared with experimental results. Furthermore, we discuss the effects of uncertainty of laminar and matrix properties on the prediction of fiber properties. 복합재료 구성성분은 수 마이크로미터 수준의 크기를 가지고 있으므로 시험을 통한 정확한 물성 측정이 매우 어렵다. 그러므로 본 논문에서는 역해석을 이용하여 복합재료 구성성분의 열팽창계수를 예측할 수 있는 기법을 제안한다. 복합재료에 대한 등가 열팽창계수를 예측할 수 있는 Mori-Tanaka 기법과 결합된 역해석기법을 이용하면, 라미나 수준의 목적함수를 최소화함으로써 구성성분의 열팽창계수를 효율적으로 구할 수 있다. 본 연구에서 제안한 기법을 검증하기 위하여 다양한 섬유(glass fiber, P75, P100, M55J)에 대한 열팽창계수를 예측하고 이를 시험결과와 비교하였다. 또한 라미나와 기지 물성치에 대한 불확실성이 섬유 물성치 예측에 미치는 영향을 분석하였다.