교통수단의 발달로 인하여 승객들의 목적지 도착 소요시간이 상당히 줄어들고 있다. 도착 소요시간 감소의 요인으로는 항공기, 고속철도, 자동차 성능의 발달로 빠른 속도로 목적지까지 안전하게 도착할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 각 교통수단은 승객들의 안전을 위해 고속 주행 시, 그 속도 영역에서 구조적 안전성을 확보해야 함이 필수적이다. 구조적 안전성을(Structure safety) 확보하기 위해 산업 현장에서는 비행기, 고속철도, 자동차 등 실제 운행중인 탈것을 충돌실험(Impact test)에 사용하여 충돌 특성(Impact resistance)을 알아보거나, 수치해석적인 방법을 통하여 충돌 현상을 예측하고 있다. 여기서 실제 탈것을 이용한 실험에서는 실험비용과 안전한 실험을 위하여 상당한 속도까지 가속시키지 못하고 일정한 속도 영역에서 실험이 진행되어, ...
교통수단의 발달로 인하여 승객들의 목적지 도착 소요시간이 상당히 줄어들고 있다. 도착 소요시간 감소의 요인으로는 항공기, 고속철도, 자동차 성능의 발달로 빠른 속도로 목적지까지 안전하게 도착할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 각 교통수단은 승객들의 안전을 위해 고속 주행 시, 그 속도 영역에서 구조적 안전성을 확보해야 함이 필수적이다. 구조적 안전성을(Structure safety) 확보하기 위해 산업 현장에서는 비행기, 고속철도, 자동차 등 실제 운행중인 탈것을 충돌실험(Impact test)에 사용하여 충돌 특성(Impact resistance)을 알아보거나, 수치해석적인 방법을 통하여 충돌 현상을 예측하고 있다. 여기서 실제 탈것을 이용한 실험에서는 실험비용과 안전한 실험을 위하여 상당한 속도까지 가속시키지 못하고 일정한 속도 영역에서 실험이 진행되어, 수치해석적 방법을 통하여 충돌현상을 알아보는 것을 선호하고 있다. 이때 중요한 것이 높은 속도, 즉 높은 변형률 속도(High strain rate)에서의 재료 거동을 알아야 하는 것이 중요하다. 소재는 준정석 상태(Qusai-static)일 때보다 높은 변형률 속도에서 유동응력이 증가하는 현상을 볼 수 있는데, 주로 우리가 알고 있는 소재의 특성은 준정적 상태의 특성이다. 이를 이용한 수치해석적 예측을 한다면 실제 현상과 다른 차이를 보이는 결과를 얻게 된다. 이를 극복하기 위해 공기의 힘을 이용한 홉킨슨바(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)를 이용하여 소재의 특성을 획득하게 된다. 하지만 공기의 힘으로는 실험 속도의 한계로 인해 더 높은 변형률 속도에서의 소재 특성을 알기 어렵고, 공기의 힘을 이용하고 자 한다면 거대한 실험장치와 이를 설치할 수 있는 공간이 필요로 한다. 이를 극복하기 위하여 본 논문에서는 전자기력을 이용한 발사장치(Electromagnetic launcher)를 개발하여 더 높은 변형률 속도에서의 소재 특성을 알고자 한다. 전자기력 발사장치는 공기의 힘으로 가속하는 장치에 비하여 가정용 전기를 이용하여 쉽게 실험 가능하며, 물체를 가속하는데 물리적 한계가 없으며, 설치하는 장치의 수가 적고 상대적으로 적은 공간을 필요로 하기 때문에 공기의 힘을 이용한 가속 방법보다 많은 장점을 가질 수 있다. 이 연구의 목표는 500m/s로 가속시킬 수 있는 68kJ급 전자기력 발사장치를 개발하여 실제 충돌 현상을 구연하여 소재의 충돌 특성을 연구하며 더 나아가서는 높은 변형률 속도에서의 소재 특성을 연구하기 위한 기초 장치를 개발하고자 함이다. 전자기력 발사장치는 흔히 레일건(Railgun)이라 하여 평행한 두 구리 판과 그 사이에 전기적 도체에 전류를 흘리면 도체에 전자기력이 발생하여 앞으로 가속되는 장치를 말한다. 기본적인 작동원리는 간단하지만 이를 작동시키기 위해서는 레일의 평면도, 발사체 크기의 일정함, 레일 사이 간격의 조절, 전류 방출시간조절, 공기 발사장치와 전류 방출 시스템 작동 동기화 장치 등 많은 장치와 복잡한 작동원리를 가지게 된다. 본 논문을 통해서 전자기력 발사장치 제작에 도움이 되어 높은 변형률 속도에서의 소재 특성 획득에 도움이 되고자 한다.
교통수단의 발달로 인하여 승객들의 목적지 도착 소요시간이 상당히 줄어들고 있다. 도착 소요시간 감소의 요인으로는 항공기, 고속철도, 자동차 성능의 발달로 빠른 속도로 목적지까지 안전하게 도착할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 각 교통수단은 승객들의 안전을 위해 고속 주행 시, 그 속도 영역에서 구조적 안전성을 확보해야 함이 필수적이다. 구조적 안전성을(Structure safety) 확보하기 위해 산업 현장에서는 비행기, 고속철도, 자동차 등 실제 운행중인 탈것을 충돌실험(Impact test)에 사용하여 충돌 특성(Impact resistance)을 알아보거나, 수치해석적인 방법을 통하여 충돌 현상을 예측하고 있다. 여기서 실제 탈것을 이용한 실험에서는 실험비용과 안전한 실험을 위하여 상당한 속도까지 가속시키지 못하고 일정한 속도 영역에서 실험이 진행되어, 수치해석적 방법을 통하여 충돌현상을 알아보는 것을 선호하고 있다. 이때 중요한 것이 높은 속도, 즉 높은 변형률 속도(High strain rate)에서의 재료 거동을 알아야 하는 것이 중요하다. 소재는 준정석 상태(Qusai-static)일 때보다 높은 변형률 속도에서 유동응력이 증가하는 현상을 볼 수 있는데, 주로 우리가 알고 있는 소재의 특성은 준정적 상태의 특성이다. 이를 이용한 수치해석적 예측을 한다면 실제 현상과 다른 차이를 보이는 결과를 얻게 된다. 이를 극복하기 위해 공기의 힘을 이용한 홉킨슨바(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)를 이용하여 소재의 특성을 획득하게 된다. 하지만 공기의 힘으로는 실험 속도의 한계로 인해 더 높은 변형률 속도에서의 소재 특성을 알기 어렵고, 공기의 힘을 이용하고 자 한다면 거대한 실험장치와 이를 설치할 수 있는 공간이 필요로 한다. 이를 극복하기 위하여 본 논문에서는 전자기력을 이용한 발사장치(Electromagnetic launcher)를 개발하여 더 높은 변형률 속도에서의 소재 특성을 알고자 한다. 전자기력 발사장치는 공기의 힘으로 가속하는 장치에 비하여 가정용 전기를 이용하여 쉽게 실험 가능하며, 물체를 가속하는데 물리적 한계가 없으며, 설치하는 장치의 수가 적고 상대적으로 적은 공간을 필요로 하기 때문에 공기의 힘을 이용한 가속 방법보다 많은 장점을 가질 수 있다. 이 연구의 목표는 500m/s로 가속시킬 수 있는 68kJ급 전자기력 발사장치를 개발하여 실제 충돌 현상을 구연하여 소재의 충돌 특성을 연구하며 더 나아가서는 높은 변형률 속도에서의 소재 특성을 연구하기 위한 기초 장치를 개발하고자 함이다. 전자기력 발사장치는 흔히 레일건(Railgun)이라 하여 평행한 두 구리 판과 그 사이에 전기적 도체에 전류를 흘리면 도체에 전자기력이 발생하여 앞으로 가속되는 장치를 말한다. 기본적인 작동원리는 간단하지만 이를 작동시키기 위해서는 레일의 평면도, 발사체 크기의 일정함, 레일 사이 간격의 조절, 전류 방출시간조절, 공기 발사장치와 전류 방출 시스템 작동 동기화 장치 등 많은 장치와 복잡한 작동원리를 가지게 된다. 본 논문을 통해서 전자기력 발사장치 제작에 도움이 되어 높은 변형률 속도에서의 소재 특성 획득에 도움이 되고자 한다.
주제어
#Electromagnetic launcher Railgun High velocity impact test FML Al 6061-T6
학위논문 정보
저자
김홍교
학위수여기관
부산대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
항공우주공학과
지도교수
Kang Beom Soo
발행연도
2016
총페이지
vii, 92 p.
키워드
Electromagnetic launcher Railgun High velocity impact test FML Al 6061-T6
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.