본 연구는 계류(줄)된 위성 시스템의 고유진동수를 조사하여 안정성과 운용 신뢰성을 향상시키고자 하였다. 계류(줄)된 위성 시스템은 우주 임무에 대해 많은 장점을 제공하지만, 강체 운동과 줄(계류체) 변형의 상호작용으로 인해 본질적으로 복잡한 동역학을 나타낸다. 강체 동역학을 분석하기 위해 덤벨(dumbbell) 모델을 사용하였으며, 궤도 및 진동(자유각) 운동의 고유진동수는 고유값(eigenvalue) 분석을 통해 결정하였다. 또한 계류(줄) 변형은 절대 결절 좌표 구성(absolute nodal coordinate formulation, ANCF)에 기반한 시뮬레이션과 장력이 걸린 보(tensioned beam) 모델을 통해 검토하였고, 이를 통해 횡방향 및 종방향 주파수에 대한 해석적 및 계산적 평가를 모두 가능하게 하였다. 그 결과, 궤도 각속도와 진동(자유각) 주파수는 계류(줄) 길이, 궤도 반경, 위성 질량과 같은 시스템 파라미터에 대해 높은 민감도를 보였다. 더 나아가 계류(줄)의 횡방향 및 종방향 고유진동수는 서로 구별되는 의존성을 가지며, 이는 계류(줄)된 위성 시스템의 설계 및 제어에 중요한 통찰을 제공한다. 본 연구는 결합 동역학에 대한 이해의 공백을 연결하며, 고유진동수 계산을 위한 체계적인 프레임워크를 제공함으로써 우주 임무에서의 실제 구현을 뒷받침한다.

본 연구는 우주 잔해 포획을 위해 설계된 유연한 텐더를 갖는 전기역학적 텐더(EDT) 시스템의 동적 반응과 진동(리브레이션, libration) 각 제어에 초점을 맞춘다. 절대 절점좌표(ANCF) 정식을 활용하여, EDT 시스템의 복잡한 거동, 특히 텐더 변형과 전기역학적 힘의 영향을 정확히 포착할 수 있는 포괄적인 3차원 모델을 개발한다. 해석 결과, EDT 시스템의 거동은 우주 공간에서의 지구 자기장의 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, 시스템에서 발생하는 전류는 텐더의 길이와 직경에 따라 달라—성능 최적화의 핵심 변수이다. 또한 본 연구는 잔해 포획 과정에서 유도되는 리브레이션 각을 제어하기 위해 on–off 스위치 제어를 사용하는 것이 가능한지 검토한다. 그 결과는 EDT 시스템이 다양한 잔해 질량과 속도에 걸쳐 리브레이션 각을 효과적으로 안정화할 수 있음을 보여주며, 이는 우주 잔해 제거 임무의 효율성과 재사용성을 향상시킬 잠재력을 시사한다. 본 연구는 EDT 시스템에서의 유연 텐더 동역학에 대한 이해를 증진하고, 지속가능한 우주 운용에서의 적용에 대한 통찰을 제공한다.

본 연구에서는 최근 전기자동차에서 새로운 문제로 대두되고 있는 자동차 휠 베어링에서 발생하는 소음을 규명하였다. 본 연구에서 고려한 휠 베어링 조립체는 볼트로 체결된 휠 베어링, 더스트 실드, 너클로 구성된다. 휠 베어링의 소음 특성을 얻기 위해, 베어링을 회전시켰을 때 소음과 진동을 실험적으로 측정하였다. 또한 모달 테스트를 통해 베어링의 주요 구성품에 대한 고유진동수와 모드 형상을 획득하였다. 획득한 고유진동수를 측정된 소음 및 진동 신호의 피크 주파수와 비교함으로써, 소음이 방사되는 위치를 규명하였다. 베어링 결함을 보다 구체적으로 식별하기 위해 유한요소해석 모델을 설정하고, 하중 조건에서의 베어링 변형을 분석하였다. 분석 결과, 볼트 체결로 인해 아웃보드(inboard) 행의 외륜에서 발생하는 변형이 휠 베어링에서의 소음 및 진동을 유발하는 것으로 확인되었다.

본 논문은 디젤 스포츠 유틸리티 차량(SUV)의 공회전 진동 저감에 관한 연구를 제시한다. 공회전 시 진동을 감소시키기 위해, 공회전 진동과 관련된 차량 구성품을 통해 엔진에서 운전석 바닥까지 전달되는 진동의 전달 경로를 조사하였다. 또한 엔진 공회전 동안의 진동 형상을 시각화하기 위해 작동 변형 형상(Operational Deflection Shape, ODS) 시험을 수행하였다. 자연진동수와 모드 형상을 얻기 위해 실험적 모달 분석을 수행하였다. ODS 및 모달 시험을 통해 공회전 중인 디젤 SUV의 진동 특성을 규명하였다. 이러한 진동 특성을 고려하여, 운동 방정식의 미분방정식으로 기술되는 디젤 SUV에 대한 다물체 동역학 모델을 수립함으로써 공회전 진동을 평가하였다. 동역학 모델을 효과적으로 구현하기 위해, 모델에 포함된 등가 강성 및 감쇠 계수를 실험적 또는 해석적으로 결정하였다. 수립된 동역학 모델은 시뮬레이션 간의 자연진동수와 공회전 진동 수준을 비교함으로써 검증하였다. 이 동역학 모델을 사용하여 공회전 진동에 대한 다양한 설계 변수의 영향을 분석하고 공회전 진동 수준을 저감하기 위한 최적 설계를 도출하였다. 마지막으로 디젤 SUV의 공회전 진동 저감을 위한 설계 가이드를 제시한다.

본 연구는 계류(줄)된 위성 시스템의 고유진동수를 조사하여 안정성과 운용 신뢰성을 향상시키고자 하였다. 계류(줄)된 위성 시스템은 우주 임무에 대해 많은 장점을 제공하지만, 강체 운동과 줄(계류체) 변형의 상호작용으로 인해 본질적으로 복잡한 동역학을 나타낸다. 강체 동역학을 분석하기 위해 덤벨(dumbbell) 모델을 사용하였으며, 궤도 및 진동(자유각) 운동의 고유진동수는 고유값(eigenvalue) 분석을 통해 결정하였다. 또한 계류(줄) 변형은 절대 결절 좌표 구성(absolute nodal coordinate formulation, ANCF)에 기반한 시뮬레이션과 장력이 걸린 보(tensioned beam) 모델을 통해 검토하였고, 이를 통해 횡방향 및 종방향 주파수에 대한 해석적 및 계산적 평가를 모두 가능하게 하였다. 그 결과, 궤도 각속도와 진동(자유각) 주파수는 계류(줄) 길이, 궤도 반경, 위성 질량과 같은 시스템 파라미터에 대해 높은 민감도를 보였다. 더 나아가 계류(줄)의 횡방향 및 종방향 고유진동수는 서로 구별되는 의존성을 가지며, 이는 계류(줄)된 위성 시스템의 설계 및 제어에 중요한 통찰을 제공한다. 본 연구는 결합 동역학에 대한 이해의 공백을 연결하며, 고유진동수 계산을 위한 체계적인 프레임워크를 제공함으로써 우주 임무에서의 실제 구현을 뒷받침한다.

본 연구는 우주 잔해 포획을 위해 설계된 유연한 텐더를 갖는 전기역학적 텐더(EDT) 시스템의 동적 반응과 진동(리브레이션, libration) 각 제어에 초점을 맞춘다. 절대 절점좌표(ANCF) 정식을 활용하여, EDT 시스템의 복잡한 거동, 특히 텐더 변형과 전기역학적 힘의 영향을 정확히 포착할 수 있는 포괄적인 3차원 모델을 개발한다. 해석 결과, EDT 시스템의 거동은 우주 공간에서의 지구 자기장의 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, 시스템에서 발생하는 전류는 텐더의 길이와 직경에 따라 달라—성능 최적화의 핵심 변수이다. 또한 본 연구는 잔해 포획 과정에서 유도되는 리브레이션 각을 제어하기 위해 on–off 스위치 제어를 사용하는 것이 가능한지 검토한다. 그 결과는 EDT 시스템이 다양한 잔해 질량과 속도에 걸쳐 리브레이션 각을 효과적으로 안정화할 수 있음을 보여주며, 이는 우주 잔해 제거 임무의 효율성과 재사용성을 향상시킬 잠재력을 시사한다. 본 연구는 EDT 시스템에서의 유연 텐더 동역학에 대한 이해를 증진하고, 지속가능한 우주 운용에서의 적용에 대한 통찰을 제공한다.

본 연구에서는 최근 전기자동차에서 새로운 문제로 대두되고 있는 자동차 휠 베어링에서 발생하는 소음을 규명하였다. 본 연구에서 고려한 휠 베어링 조립체는 볼트로 체결된 휠 베어링, 더스트 실드, 너클로 구성된다. 휠 베어링의 소음 특성을 얻기 위해, 베어링을 회전시켰을 때 소음과 진동을 실험적으로 측정하였다. 또한 모달 테스트를 통해 베어링의 주요 구성품에 대한 고유진동수와 모드 형상을 획득하였다. 획득한 고유진동수를 측정된 소음 및 진동 신호의 피크 주파수와 비교함으로써, 소음이 방사되는 위치를 규명하였다. 베어링 결함을 보다 구체적으로 식별하기 위해 유한요소해석 모델을 설정하고, 하중 조건에서의 베어링 변형을 분석하였다. 분석 결과, 볼트 체결로 인해 아웃보드(inboard) 행의 외륜에서 발생하는 변형이 휠 베어링에서의 소음 및 진동을 유발하는 것으로 확인되었다.

본 논문은 디젤 스포츠 유틸리티 차량(SUV)의 공회전 진동 저감에 관한 연구를 제시한다. 공회전 시 진동을 감소시키기 위해, 공회전 진동과 관련된 차량 구성품을 통해 엔진에서 운전석 바닥까지 전달되는 진동의 전달 경로를 조사하였다. 또한 엔진 공회전 동안의 진동 형상을 시각화하기 위해 작동 변형 형상(Operational Deflection Shape, ODS) 시험을 수행하였다. 자연진동수와 모드 형상을 얻기 위해 실험적 모달 분석을 수행하였다. ODS 및 모달 시험을 통해 공회전 중인 디젤 SUV의 진동 특성을 규명하였다. 이러한 진동 특성을 고려하여, 운동 방정식의 미분방정식으로 기술되는 디젤 SUV에 대한 다물체 동역학 모델을 수립함으로써 공회전 진동을 평가하였다. 동역학 모델을 효과적으로 구현하기 위해, 모델에 포함된 등가 강성 및 감쇠 계수를 실험적 또는 해석적으로 결정하였다. 수립된 동역학 모델은 시뮬레이션 간의 자연진동수와 공회전 진동 수준을 비교함으로써 검증하였다. 이 동역학 모델을 사용하여 공회전 진동에 대한 다양한 설계 변수의 영향을 분석하고 공회전 진동 수준을 저감하기 위한 최적 설계를 도출하였다. 마지막으로 디젤 SUV의 공회전 진동 저감을 위한 설계 가이드를 제시한다.

본 연구는 자동차 히터 코어에서 발생하는 공동(cavitation) 유발 소음의 기작을 규명하고, 이를 제거하기 위한 구조적 해결책을 제안한다. 컴팩트 승용차의 콜드 스타트(cold-start) 조건에서 나타나는 비정상적인 소음은 냉난방, 환기 및 공조(Heating, Ventilation, and Air Conditioning, HVAC) 시스템의 히터 코어에서의 공동 현상으로 추적되었다. 유동 거동을 분석하고 공동 발생의 정확한 위치 및 조건을 파악하기 위해 제어된 벤치 테스트, 차량 탑재 측정, 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 고유량과 저냉각수 압력이 상부 탱크와 출구 파이프(outlet pipe) 접합부 인근에서 증기 기포를 생성하여 특유의 충격성 소음 및 진동 신호를 유발하는 것으로 나타났다. 투명 파이프를 이용한 유동 가시화와 가속도계 데이터는 해당 위치에서의 공동 붕괴(cavitation collapse)를 확인하였다. CFD 분석에서는 원래 형상이 공동에 유리한 고속·저압 영역을 형성함을 시사하였다. 테이퍼(tapered) 전이 구조를 갖춘 출구와 더 큰 직경으로 재설계한 결과, 유동 조건이 크게 개선되어 공동 지수(cavitation index)가 상승하고 공동 발생이 제거되었다. 실험적 검증을 통해 수정된 설계의 효과가 확인되었다. 이러한 연구 결과는 자동차 HVAC 시스템의 음향 성능과 신뢰성을 향상시키는 데 기여하며, 나아가 유체 시스템에서의 공동 완화(cavitation mitigation)에 대한 더 폭넓은 통찰을 제공한다.

본 연구는 유연한 로프(테더)를 갖는 3체 결박(테더링) 위성 시스템의 동적 거동을 조사하며, 두 위성을 연결하는 테더를 따라 탑재체가 운반되는 시나리오에 초점을 둔다. 전통적인 모델은 강체 테더를 사용하여 테더 변형, 처짐(슬랙), 반동 등 복잡한 동적 현상의 분석을 제한하는 경향이 있다. 이러한 한계를 보완하기 위해 절대 절점좌표식(absolute nodal coordinate formulation, ANCF)을 사용하여 테더의 유연성을 모델링하였다. 라그랑주 방정식을 통해 비선형 운동방정식을 유도하였고, 이를 뉴마크 시간 적분(Newmark time integration) 방법으로 해석하여 위성 시스템의 동적 응답을 구하였다. 연구 결과, 코리올리 효과는 탑재체의 질량과 속도가 증가함에 따라 탑재체 궤적에 유의미한 편차를 유발하였으며, 그 결과 테더 변형과 슬랙이 더 크게 발생하여 시스템의 잠재적 불안정을 초래할 수 있음을 확인하였다. 또한 탑재체가 이동함에 따라 테더의 축 방향 힘 변동이 두드러지게 달라졌고, 이는 인장 상태와 압축 상태 사이를 전환하는 것으로 나타났다. 본 연구는 테더의 유연성을 반영함으로써 3체 결박 위성 시스템을 보다 정확하게 재현하며, 시스템의 동적 거동과 안정성에 대한 유용한 통찰을 제공한다.

본 연구는 버스 구동 모터의 소음 발생 메커니즘을 규명하고, 해당 소음을 감소시키기 위한 모터 프레임의 설계 가이드라인을 제안하였다. 소음 및 진동 신호를 측정한 결과, 소음이 특정 회전수에서 증폭되는 것으로 확인되었으며, 원인 규명을 위해 주파수 분석을 수행하였다. 이 분석을 통해 모터 내 전자기력에 의해 유발되는 하우징 및 리어 브래킷의 진동이 소음 발생과 관련됨이 확인되었다. 이어서 소음 증폭 주파수와 동일한 하우징 및 리어 브래킷의 모드 형상과 고유진동수를 얻기 위해 모달 시험을 수행하였다. 하우징의 모드 형상에서는 측면의 펌핑 및 굽힘 변형이 관찰된 반면, 리어 브래킷에서는 방사방향의 비대칭 변형이 나타났다. 따라서 이러한 변형을 억제하기 위해 하우징과 리어 브래킷에 리브(rib)를 추가하였다. 마지막으로 개선된 모터의 소음 수준을 측정하였으며, 그 결과 원래 모터 대비 최대 10.7 dB(A) 감소가 확인되었다.