벌새의 날개 짓을 재현하는 구형 기구 설계

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 날개 궤적을 정의하여 대칭형 날개 짓인 초파리와 벌새의 날개 모션을 구현하는 1자유도 구형 5절 기구를 합성, 실험 하는 것을 목적으로 한다.
벌새의 날개 짓은 곤충의 날개 짓과 비슷하다. 곤충과 벌새는 정지비행과 수직 이착륙이 가능하며 빠른 방향 전환을 할 수 있다. 이러한 비행 특성은 좁은 지역, 위험한 지역, 오염된 지역에서 조사와 탐사에 적합하다. 날개 짓에 의한 비행은 지연된 실속, 회전순환, 후류 포착 등의 원리를 이용하여 선행동작, 지연동작, 대칭동작의 날개 짓에 의해 양력을 발생시킨다. 기존의 연구는 날개 궤적을 정의하고 이를 만족하는 기구의 설계 보다는 단순히 날개 짓에 의한 양력 발생을 확인하는데 만족을 하였다.
본 논문은 벌새의 날개 짓을 구현하는 기구를 합성하기 위하여 최대 양력을 얻는 곤충의 날개 짓 파라미터와 벌새의 날개 짓 경로를 정의하였다. 곤충의 날개 짓은 최대 양력 파라미터를 사용하였으며 벌새의 날개 궤적은 실제 벌새의 날개 궤적을 이용하여 정의하였다. 3점 합성과 최적화 기법을 사용하여 구형 5절 기구를 설계하였다. 설계된 기구는 두 개의 구형 5절 기구, 두 개의 평면 6절 기구, 하나의 모터로 구성된다. 기구에 의해 발생하는 양력을 CFD 유동 해석 프로그램을 통하여 계산하였고 이를 기구의 실험을 통해 비교하였다.