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우주 환경 노화 영향성에 따른 CFRP 물성 거동에 대한 연구
강덕수(Kang Deok Soo),정화영(Jung Hwa Young),이재은(Lee Jae Eun),윤지현(Yun Ji Hyeon),최혜윤(Choi Hye Yoon),이재덕(Jae Duk Lee),이동우(Dong Woo Yi),김세영(Se Young Kim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.06
최근 항공우주 및 전자산업용 고성능 재료로 사용하기 위해 높은 열안정성과 낮은 기체방출 특성을 갖는 재료가 요구되어 왔다. 탄소섬유강화 고분자(CFRP) 복합재료는 고분자 매트릭스 내에 탄소섬유를 강화제로 결합된 복합재료(CFRP)가 활용되고 있다. 이러한 변화에 따라 항공우주 분야에서 인공위성 구조체의 주재료는 알루미늄에서 복합재료로 변화하였다. 우주환경 고온/고진공에서는 금속보다 고성능으로 평가되고 있는 CFRP 가 사용된다. 기존에 범용적으로 사용되는 고강도 재료와는 달리 우주환경의 고진공, 원자산소, 자외선, 열사이클, 미소유성체 및 우주 파편물에 의한 충격 등 지상환경에서는 발생하지 않은 치명적인 요소로 인하여 재료의 물성 변화 및 저하에 따른 검증이 요구되고 있어, 고강성/저 열팽창 복합재료의 검증이 필요하다. 본 연구에서는 우주환경에서의 복합재료 물성 신뢰성를 검증하고자 탄소섬유/수지 조합을 통한 CFRP의 우주환경 노화 영향성에 따른 물성 거동 및 변화에 대한 연구를 진행하였다. Recently, materials having high thermal stability and low outgassing characteristics have been required to be used as high-performance materials for the aerospace and electronics industries. Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite material is a carbon fiber bonded to a reinforcing agent in a polymer matrix. According to these changes, the main material of satellite structures in the aerospace field has changed from aluminum to composite materials. CFRP, which is evaluated as higher performance than metal, is used in high temperature and high vacuum in the space environment. Unlike conventional high-strength materials, the material properties change and deteriorate due to deadly factors such as high vacuum in the space environment, atomic oxygen, ultraviolet rays, thermal cycles, impacts from microscopic planets and space debris. Verification is required. High strength/low thermal expansion composite materials need to be verified. In this study, in order to verify the reliability of the physical properties of composite materials, a study on the physical properties behavior and changes according to the effect of aging in the space environment of CFRP was conducted through a carbon fiber/resin combination.
메쉬 안테나의 전개 구조물 설계 및 다물체 동역학 해석
노진호,정화영,강덕수,강정민,윤지현,Roh, Jin-Ho,Jung, Hwa-Young,Kang, Deok-Soo,Kang, Jeong-Min,Yun, Ji-Hyeon 항공우주시스템공학회 2022 항공우주시스템공학회지 Vol.16 No.3
본 논문에서는 전개형 메쉬 안테나의 동적 강성 설계 및 다물체 동역학을 이용한 요구되는 구동력 및 전개 특성을 분석하고자 한다. 프레임(frame) 요소를 이용하여 전개 구조물을 모델링한다. 다각(polygon) 형상 전개 구조물의 전개/수납된 형상에 따른 고유치 문제를 분석하였다. Kane's 방정식을 이용하여 전개 구조물의 다물체 동역학 방정식을 유도하고 PUTD (pseudo upper triangular decomposition) 방법을 적용하여 구속조건 문제를 해결하였다. 고유진동 해석 및 다물체 동역학 시뮬레이션을 통해 설계된 전개형 구조의 구조 동특성 및 실현성을 살펴보고자 한다.
전개형 복합재 반사판 안테나의 유연 다물체 동역학 해석
임윤지(Yoon-Ji Lim),오영은(Young-Eun Oh),노진호(Jin-Ho Roh),이수용(Soo-Yong Lee),정화영(Hwa-Young Jung),이재은(Jae-Eun Lee),강덕수(Deok-Soo Kang),윤지현(Ji-Hyeon Yun) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.10
전개형 반사판 안테나의 전개거동 특성을 해석적 그리고 실험적 방법으로 분석하고자 한다. Kane 방정식을 이용하여 전개형 안테나의 다물체 운동방정식을 공식화하였다. 복합재료 반사판의 구조변형 특성을 살펴보기 위해 FSDT(First-order Shear Deformation Theory)를 이용하여 빔 모델로 유한요소 정식화 하였다. 역진자 모델을 이용하여 안테나 전개시간에 따른 스프링 상수 그리고 댐핑 계수들을 결정하였다. 다물체 동력학 해석을 통하여 설계변수에 따른 안테나 반사판의 동적구조 특성을 확인하였고, 무중력 모사 전개실험을 통하여 해석결과 검증 및 거동특성을 실험적으로 관찰하였다. Dynamic behaviors of the deployable composite reflector antenna are numerically and experimentally investigated. Equations of the motion are formalized using Kane’s equation by considering multibody systems with two degrees of freedom such as folding and twisting angles. To interpret structural deformations of the reflector antenna, the composite reflector is modeled using a beam model with the FSDT(First-order Shear Deformation Theory). To determine design parameters such as a torsional spring stiffness and a damping coefficient depending on deployment duration, an inverted pendulum model is simply applied. Based on the determined parameters, dynamic characteristics of the deployable reflector are investigated. In addition, its results are verified and compared through deployment tests using a gravity compensation device.