[논문]수출형 KT-1 훈련기 고/저온 환경시험절차 적합화 연구

김진석

doi:10.14248/jkosse.2020.16.2.078

수출형 KT-1 훈련기 고/저온 환경시험절차 적합화 연구
A Study on the Tailoring of High / Low Temperature Test for KT-1 Trainer Export Version 원문보기

시스템엔지니어링학술지 = Journal of the Korean Society of Systems Engineering, v.16 no.2, 2020년, pp.78 - 86

김진석 (세한대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

The environmental tests are one of the key branches of the reliability tests. The purpose of the high/low environmental test of KT-1 Export Version Trainer is not only based on meeting the compliance of the reliability, customer satisfaction, but also for the expansion of its export. Amongst many existing environmental tests, the high and low temperature tests are considered as the two most important tests. The tests are considered and tailored to the high and low temperature methods of MIL-STD-810H. This paper proposes the tailoring processes and the results of High/Low temperature conditions, test procedures, and test profiles for the aircraft. Additionally, this paper is described by considering the view of MIL-STD-810H.

주제어

표/그림 (5)

표 MIL-STD-810H Climate Category
그림 [Figure 1] High Temperature Test Procedure
그림 [Figure 2] Low Temperature Test Procedure
그림 [Figure 3] High Temperature Test Profile
그림 [Figure 4] Low Temperature Test Profile]

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

MIL-STD-810G에서 추가된 절차로 제품이 밀폐된 공간이나 투명 창에 의해 닫힌 항공기에서 태양 복사열에 의해 내부온도가 증가 할 수 있는 장소에 장착된 제품이 얼마나 영향을 미치는지 조사하기 위한 절차로 비 작동 온도에서 노출 후 짧은 시간 (분당 2℃)에 작동 온도로 챔버 온도를 조절하고 그 작동 온도에서 작동성(operation) 시험하는 것이다.
본 논문에서는 고/저온 환경에 노출된 항공기의 결함 식별과 성능 평가 및 계약요건 적합성 증명을 위해 MIL-STD-810H의 Method 501(고온 시험법)과 Method 502(저온 시험법)를 기본으로 수출형 KT-1 항공기에 적용되었던 고/저온 환경시험 조건 및 절차에 대해 제시하였다.
본 논문은 MIL-STD-810H[1] 관점에서 실제 수출형 KT-1 항공기에서 수행하였던 고/저온 환경시험 수준 및 시험 절차의 적합화 과정과 최종적으로 고/저온 전기체 시험 프로파일에 관한 연구 결과를 제시하였다.
이 시험 절차는 저온 환경이 저장 중 제품에 얼마나 영향을 미치는지를 조사하기 위하여 사용한다.
제품이 저온 상태에서 사람에 의해 쉽게 설치 및 해체될 수 있는지 조사하기 위하여 사용한다. 4.

가설 설정

미치는 영향들에 관하여 서술하고 있다.[1] 이때 제품 고장에 영향을 주는 환경 요소 중 40%는 운용 지역의 온도 환경 차이에 의해 발생한다.[2] 또한 효과적 환경실험을 위해서는 군수품이 운용될 것으로 예상되는 운용 지역의 환경 조건을 반영할 필요가 있다.

제안 방법

고온 복합 작동 시험 프로파일은 MIL-STD-810H에서 제시한 극한 고온 환경(A1, extreme hot dry)인 작동 최고 온도 49℃ 시험 조건과 지상 작동 절차에 의한 작동 전 점검, 엔진 Run-up, 작동 후 점검을 시행하여 항공기 정상 작동 여부를 판단하며, 항공기를 극한 고온 저장/유도환경(A1)인 일광 1120W/m2, 71℃에 항공기를 노출 시킨 후, 시험 절차서 절차에 따라, 환경 고온 응력에 대한 항공기 상태 점검을 하고, 다시 항공기를 25℃의 표준외기 온도 조건에서 동일 절차서 절차에 따라, 항공기 엔진 Run-Up과 작동 후 점검 과정을 통해 시행하여 항공기의 정상 상태를 입증하는 고온 환경 복합시험 프로파일 결과를 그림 3에 제시하였다.
고온 환경 관련된 고온 작동 및 저장 온도, 습도, 일광 관련 환경시험 항목은 고온 환경 복합시험으로 구성하였고, 저온 환경 관련된 저온 작동 및 저장 작동, 프로펠러 제빙 및 AOA(Angle of Attack), Pitot 방빙 작동관련 환경시험은 저온 환경 복합시험으로 구성하였다. 여기서 나타낸 온도는 항공기에서 비교적 비열이 높은 항공기 연료 계통 내부온도와 고온 저장 시험 및 조작 시험을 위해 조종실 내부온도를 기준으로 하였다.
또한, 결빙 조작 시험을 위해서는 -10℃ 이상 0℃ 이하 조건에서 결빙 중과 결빙 후에 결빙 감지기 시험, 방빙 시험, 제빙 시험을 시행하도록 시험기준을 설정하였다.
먼저 표준 외기온도 조건에서 예비 시험으로 항공기의 정상 상태 작동 시험을 시행한다. 이는 본시험과의 비교를 위한 것이다.
본 논문에서 적용한 전기체 환경시험 적합화 프로세스는 고객 요구사항 분석을 통해 저온 및 고온 환경요구 조건을 결정하고, 환경 조건에 따른 항공기 성능시험 항목과 절차를 수립하고, 복합시험이 가능한 환경시험 프로파일을 개발하여, 체계적인 환경시험을 수행하는 과정을 제시하였다.
본 논문에서는 그림 1의 MIL-STD-810H Method 501.7에서 제시한 고온 환경시험법의 세 가지 시험 절차를 기반으로 하여 수출 대상 고객의 주요 환경요구 조건이면서 항공기 제품에 대한 영향력이 큰 고온 환경에 대해 수출형 KT-1 항공기 전기체에 적용한 고온 환경 노출 시간 및 시험 절차를 제시하였다. MIL-STD-810H의 추천 절차 및 적합화 절차는 다음과 같다.
본 논문에서는 그림 2의 MIL-STD-810H 502.7에서 제시한 저온 환경시험법의 세 가지 시험절차를 기반으로 하여 수출 대상 고객의 주요 환경요구 조건이면서 항공기 제품에 대한 영향력이 큰 저온 환경에 대해 수출형 KT-1 항공기에 적용한 저온 환경 노출 시간 및 시험 절차를 제시하였다. MIL-STD-810H의 추천 절차 및 적합화 절차는 다음과 같다.
본 논문에서는 표 1의 MIL-STD-810H에서 제시한 기후 지역을 기반으로 하여 수출 대상 고객의 주요 환경요구 조건이면서 항공기 제품에 대한 영향력이 큰 열 환경(고온, 저온)에 대해 수출형 KT-1 항공기에 적합한 시험온도 조건 설정과 열 환경 노출 시간 및 시험 절차를 제시하였다.
4항에서 적합화된 노출 시간 및 시험 절차에 의거 온도-시간 프로파일을 구성하였다. 본 논문에서는 환경시험 프로파일을 고온복합 시험 프로파일(고온, 일광, 상대습도)과 저온복합시험 프로파일(저온, 제빙/방빙, 저온 시동 시험)로 구분하여 고/저온 환경 복합시험 프로파일을 구성하였다.
본 시험 절차는 고온 환경에서 작동성의 고객 요구사항 검증 및 확인을 위해 MIL-STD-810H 절차2의 정온 (constant temperature) 절차로 최고반응온도인 49℃에서 4시간 이상 안정화 후 항공기 점검 및 엔진 Run-up 시험 등 작동(operation) 시험을 한다. 이어서 절차1의 저장 정온 절차 및 절차 3의 태양복사에 의한 유도 온도인 조종실 내 온도가 71℃에서 2시간 이상 안정화 후 조종실 조작 시험하는 절차를 수립하였다.
본 시험에서는 이러한 수출형 KT-1 항공기 특성을 고려하고, 항공기의 경쟁력 확보를 위해 성능, 일정, 비용을 만족하면서 고객 수출환경에 적합 화한 온도 조건 및 노출 시간을 도출하고, 고객이 요구하는 운용 기능 및 성능을 입증할 수 있는 시험 절차를 포함하는 고/저온 환경 복합시험 프로파일을 수립하였다.
본 시험은 저온 환경에서 작동성의 고객 요구사항 검증 및 확인을 위해 MIL-STD-810H 절차2 의 작동 절차를 기본으로 –18℃ 자가 시동(self start) 작동 시험 후, 보수적인 저장 온도(-33℃) 에서 절차1(저장)을 포함하는 GPU(Ground Power Unit, 지상파워장치)에 의한 항공기 Dry run을 시행하고, 절차3(조작)을 포함하는 -10℃에서 결빙 감지기, 제빙 및 방빙 시험을 시행하는 것으로 절차 수립하였다.
수출형 KT-1 항공기 고온 환경시험은 대한민국을 포함하는 지구상 대부분 국가를 포함하는 표 1의 중간 고온 지역인 A3(39℃, /w 태양 복사 1, 020W/㎡, 58℃)지역 대신 향후 수출 확대와 세계 기후 온난화를 대비하여 좀 더 보수적이며 높은 고온 환경 건전성 확보를 위해 시험 조건으로 적도 근처 사막 지역까지 포함되는 최고온 환경 지역인 A1(49℃, /w 태양 복사 1, 120W/㎡, 71℃) 기후 지역의 고온 조건을 고온 환경시험 기준으로 설정하였다.
수출형 KT-1 항공기 저온 환경시험은 남부 캐나다, 남부 그린란드 해안, 북유럽, 중앙아시아 등을 포함하는 지구상 대부분 국가의 겨울철 저온 조건이 포함된 표 1의 기본 저온 지역인 C₁(-33℃(저장온도)) 지역의 저온 조건을 저온 환경시험 기준으로 정하였으며, 저온에서의 엔진 냉 시동성 입증을 위해 Battery 최저 운용 규격 온도인 -18℃를 자체 시동 (self start) 온도 시험 기준으로 하였다.
수출형 KT-1 항공기의 기본 항공기인 KT-1에서 개발과 운용 중 이미 다양한 환경 조건에 대한 신뢰성이 입증되었으며, 또한 수출형 KT-1 항공기에 신규로 적용되는 구성품(component)에 대해서는 최 극한 고온 환경인 A1 조건에서의 환경 QT가 이루어졌다는 전제하에 계약 사항 입증 및 시현을 위한 고온 시험 절차를 수립하였다.
복합시험으로 구성하였다. 여기서 나타낸 온도는 항공기에서 비교적 비열이 높은 항공기 연료 계통 내부온도와 고온 저장 시험 및 조작 시험을 위해 조종실 내부온도를 기준으로 하였다. 표 1에서 저장 및 천이(유도) 온도 조건은 저장 및 천이 시험이 시험체의 비 작동 조건에서 태양열 복사 등 가중 (aggravated)되는 유도 온도를 기반으로 시행함을 의미한다.
중간 저온 환경(C₁, intermediate cold)인 작동 최저 저장온도 기준인 –33℃ 시험 조건에서 작동 전 점검, GPU를 이용한 엔진 Run-up 시험 및 각종 작동 시험을 시행한다. 여기서 작동 시험의 기준을 표1의 작동 온도 (-3 2℃)보다 보수적인 온도인 저장 온도(-33℃)를 기준으로 하였다. 항공기 노출 온도를 –10℃로 올려, 물 분사와 결빙을 유도한 후, 결빙 감지기 작동 시험, AOA, Pitot 방빙 및 프로펠러 제빙 시험을 수행한다.
온도 충격(temperature shock)을 피하려고 항공기 온도 제어 구배는 분당 3℃를 넘지 않도록 하였으며, 시험의 신뢰도를 위해 시험온도 조건은 반드시 시간당 2℃ 범위에서 2시간 이상의 온도 안정화(stabilization) 과정을 설정하였다.
한다. 이어서 절차1의 저장 정온 절차 및 절차 3의 태양복사에 의한 유도 온도인 조종실 내 온도가 71℃에서 2시간 이상 안정화 후 조종실 조작 시험하는 절차를 수립하였다.
작동 및 저장온도 조건은 고객의 주요한 요구사항으로 본 논문에서는 이러한 운용 온도에 대한 고객 요구사항을 포함하고, 수출대상국 운용 지역의 기후 조건을 고려하여 가장 보수적인 시험 조건을 설정하였다.
후 시동 점검을 시행한다. 중간 저온 환경(C₁, intermediate cold)인 작동 최저 저장온도 기준인 –33℃ 시험 조건에서 작동 전 점검, GPU를 이용한 엔진 Run-up 시험 및 각종 작동 시험을 시행한다. 여기서 작동 시험의 기준을 표1의 작동 온도 (-3 2℃)보다 보수적인 온도인 저장 온도(-33℃)를 기준으로 하였다.
표준외기온도(25℃)에서 예비 시험으로 항공기 점검 절차에 따라 항공기 점검 후 엔진 Run-up을 통해 작동성(operation)을 시험 후 배터리 자가 시동 (Self Strat) 최저 규격 온도(-18℃)에서 안정화 후 시동 점검을 시행한다. 중간 저온 환경(C₁, intermediate cold)인 작동 최저 저장온도 기준인 –33℃ 시험 조건에서 작동 전 점검, GPU를 이용한 엔진 Run-up 시험 및 각종 작동 시험을 시행한다.
여기서 작동 시험의 기준을 표1의 작동 온도 (-3 2℃)보다 보수적인 온도인 저장 온도(-33℃)를 기준으로 하였다. 항공기 노출 온도를 –10℃로 올려, 물 분사와 결빙을 유도한 후, 결빙 감지기 작동 시험, AOA, Pitot 방빙 및 프로펠러 제빙 시험을 수행한다. 다시 항공기를 25℃의 표준외기 조건에서 동일 절차에 따라, 항공기 엔진 Run-up과 작동 후 점검 과정을 통해 시행하여 항공기의 정상 상태를 입증하는 저온 환경 복합시험 프로파일 결과를 그림 4에 제시하였다.
환경시험 프로파일은 본 논문 3.1항과 3.2항에서 적합화된 시험온도 조건과 4.2.4와 4.3.4항에서 적합화된 노출 시간 및 시험 절차에 의거 온도-시간 프로파일을 구성하였다. 본 논문에서는 환경시험 프로파일을 고온복합 시험 프로파일(고온, 일광, 상대습도)과 저온복합시험 프로파일(저온, 제빙/방빙, 저온 시동 시험)로 구분하여 고/저온 환경 복합시험 프로파일을 구성하였다.

이론/모형

넷째, 결과적으로 이후 시행되었던 FA-50[8] 및 UAV 고/저온 시험법 및 절차[9]에 활용되었다. 향후, 지속적인 수출형 KT-1 항공기의 환경 신뢰성 향상을 위해서 여러 수출대상국 환경에서 운용 중인 항공기의 환경 관련 Data 와 본 시험 프로파일의 차이를 분석하여 시험조건 프로파일 개선이 필요하다.

성능/효과

셋째, 본 수출형 KT-1 항공기에 적용되었던 환경시험의 적합화 과정과 시험 프로파일을 통해 다른 고객 환경 요구사항에 대해 본 시험 사례와 유사한 효율적 시험 방안을 도출 할 수 있다.
첫째, 각국 자연 및 운용 환경시험 조건 및 절차를 적합화하여 열 환경시험 일정 및 비용을 절감하면서 고객 만족을 시킬 수 있다.

후속연구

[1] 이때 제품 고장에 영향을 주는 환경 요소 중 40%는 운용 지역의 온도 환경 차이에 의해 발생한다.[2] 또한 효과적 환경실험을 위해서는 군수품이 운용될 것으로 예상되는 운용 지역의 환경 조건을 반영할 필요가 있다.[3] 따라서 고객 환경요구사항 및 운용환경에 대한 항공기 영향성을 개발 단계에서 파악하고 운용 환경요구사항이 적합한지에 대한 입증 및 확인을 위해서는, 통합 수준별 적합한 검증 프로세스가 체계적으로 수행되어야 한다.
다시, 표준 외기온도 조건에서 항공기의 정상 상태 작동 시험을 통해 사전 예비 시험과 본 시험과 사후시험 간의 항공기 상태 및 성능 차이에 대해 비교 분석 할 수 있는 시험 절차이다.
다시, 표준 외기온도 조건에서 항공기의 정상 상태 작동 시험을 통해 사전 예비 시험과 본 시험과 사후시험 간의 항공기 상태 및 성능 차이에 대해 비교 분석하는 시험 절차이다.
둘째, 수출대상국의 고온 환경 요구도를 보수적 기후 조건인 A1 극한 고온 온도 조건을 적용함으로 향후 발생할 수 있는 예상 수출대상국의 중복 환경시험 검증을 해소 할 수 있다.
따라서, 본 논문에서는 KT-1 기본 훈련기 개발 당시의 환경 입증 데이터를 최대한 활용하는 한편 수출형 KT-1에 신규 혹은 교체로 적용된 부품과 전기체 레벨의 확인 시험이 필요하다.
향후, 지속적인 수출형 KT-1 항공기의 환경 신뢰성 향상을 위해서 여러 수출대상국 환경에서 운용 중인 항공기의 환경 관련 Data 와 본 시험 프로파일의 차이를 분석하여 시험조건 프로파일 개선이 필요하다. 또한, 수출 확대 및 제품 저온 신뢰성 향상을 위해서 북부 스칸디나비아, 시베리아 북부, 캐나다 북부를 포함하는 C₂(-46℃) 지역으로 확대한 보수적 환경 시험조건 적용시험이 필요하다고 제안된다.
활용되었다. 향후, 지속적인 수출형 KT-1 항공기의 환경 신뢰성 향상을 위해서 여러 수출대상국 환경에서 운용 중인 항공기의 환경 관련 Data 와 본 시험 프로파일의 차이를 분석하여 시험조건 프로파일 개선이 필요하다. 또한, 수출 확대 및 제품 저온 신뢰성 향상을 위해서 북부 스칸디나비아, 시베리아 북부, 캐나다 북부를 포함하는 C₂(-46℃) 지역으로 확대한 보수적 환경 시험조건 적용시험이 필요하다고 제안된다.

참고문헌 (9)

DoD, Environmental Engineering Considerations and Laboratory Tests, MIL-STD-810H, Jan. 2019.
J. W. Park, J. H. Lee, J. G. Ham, M. H. Jung, S.H. Mo, D. H. Lee, M. S. Kim, Design of Environmental Tests, Journal of the Applied Reliability, Vol. 5, No. 3, p301-314, 2005.
Youngrae Kim, Yeonwoong Hong, Donggil Kim, MIL-STD-810H Tailoring for Korean Peninsula and Periphery Climate, Journal of the Applied Reliability, Vol. 18, N0. 2, p95-103, 2018.

원문보기 상세보기
INCOSE, "시스템엔지니어링 핸드북", INCOSE, p163-171, 2017.
https://www.koreaaero.com
Chul Kim, Bo Sik Kang, Hyoung Eui Kim, Tailoring Concept of MIL-STD-810F, Journal of the Applied Reliability, Vol. 6, N0. 1, p1-11, 2006.
Jung Min Park, Jae Won Lee and Rho Shin Myong, Environmental Test Tailoring for Fighter Aircraft Intended for Operating in Korean Peninsular, Journal of The Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 47, No. 5, p344-357, 2019.

원문보기 상세보기
Ahn Jong Hoon, Kim Tae Ho, Woo Seung Cheol, Cho Young Kyun, Kim Do Wan, Ground High/Low Temperature Test for FA-50 Aircraft, Journal of the Korea Society of Systems Engineering, Vol. 6 No. 1, p41-46, 2010.
Sanguk Yun, A study on the Establishment of Environmental Test Procedures for the UAV, Journal of Aerospace System Engineering, Vol. 13, No. 3, p87-94, 2019.

원문보기 상세보기

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증