생체 모방형 배연 프로펠러 블레이드 패턴 구조 탐색
Exploring Pattern Structure of Propeller Blades for Smoke Control Using Biomimicry
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
이 연구의 목적은 기존 배연장치의 효율을 높이기 위해 블레이드의 표면에 생체 모방을 적용한 프로펠러를 제작하고 그 효과를 탐색하는 것이다. 이를 위해 프로펠러 블레이드 패턴에 적용 가능한 생명체의 표면 구조를 선정하였고, 3D 프린터를 이용하여 블레이드에 생체 모방 패턴을 적용한 프로펠러를 제작하였다. 또한, 유체의 흐름을 확인할 수 있는 실험 장치를 제작한 후, 초고속 카메라와 운동 분석 프로그램 등을 이용하여 생체 모방 패턴을 적용한 프로펠러의 배연 효과를 살펴보았다. 실험 결과, 블레이드의 표면에 생체 모방을 적용한 프로펠러는 기존 배연장치에서 사용되는 민무늬의 프로펠러에 비해 연기를 더 효과적으로 배출할 수 있음을 확인하였다. 특히, 혹등고래의 돌기 패턴과 장수거북의 등줄기 패턴을 적용한 프로펠러의 경우 배연 효과가 크게 나타날 수 있음을 알 수 있었다. 이 연구에서는 이러한 결과를 토대로 생체 모방을 적용한 프로펠러의 효과와 적용 가능성을 논의하였다.
Abstract
The purpose of this study is to make a propeller applying biomimetics on the blade surface and to explore its effect to increase the efficiency of existing smoke eliminating equipment. For this purpose, we selected surface structures of living organisms applicable to the propeller blade pattern and made propellers with the biomimetic pattern on the blades using a 3D printer. In addition, we have developed experimental devices to confirm fluid flow, and then investigated the effect of propeller applying biomimetic patterns by using an ultrahigh-speed camera and a motion analysis program. As a result, it was confirmed that the propeller using biomimicry on the surface of blades can discharge the smoke more effectively than the patternless propeller used in the existing smoke eliminating equipment. Especially, it was found that the smoke control effect of propellers using humpback whale’s pattern and leatherback turtle’s pattern could be significant. Based on these results, this study discussed the feasibility and applicability of propellers using biomimicry.
참고문헌 (34)
- 강영희, "생명과학대사전" (2008), 아카데미서적
- 과학향기편집부, "0.01초와의 싸움-스포츠와운동복", KISTI의 과학향기, (96) (2004)
- 구본국, "리블렛 표면을 이용한 난류 유동해석 및 마찰 저항감소", 대한조선학회 논문집, 41(4), pp.59~67 (2004), 대한조선학회
- 국민안전처, "2017년 화재통계연보", ~ (2017)
- 김완두, "지속가능 자연모사기술", 기계저널, 56(12), pp.32~36 (2016)
- 건축물 화재안전 관련 법제도 현황과 개선 방향, "김예성", 국회입법조사처, ~, pp.NARS 현안 분석 vol. 26 (2018)
- 김정엽, "대공간 화재시 배연효율 정의에 관한 수치해석적 연구", 설비공학 논문집, 26(11), pp.535~540 (2014), 대한설비공학회[DOI]
- 김호영, "생체모방 기술", 지식의 지평, 22 (2017), 대우재단
- 김희수, "혹등고래 가슴지느러미 전단부 혹이 수력학적 성능에 미치는 영향", 대한기계학회 춘추학술대회, pp.8~11 (2013)
- 방경태, "종방향 등줄기가 장수거북 모델의 유체역학적 성능에 미치는 영향", 대한기계학회 춘추학술대회, pp.104~107 (2014)
- 백인영, "2016년도 제연설비의 화재안전기준(NFSC501)해설", 국민안전처, ~ (2016)
- 사공웅, "돛새치와 황새치의유체역학적 특성", 대한기계학회 춘추학술대회, pp.2729~2733 (2009)
- "사이언스올 홈페이지"[URL]
- "서울대학교 공과대학 홈페이지"[URL]
- 소방청, "2018 소방청 통계연보", ~ (2018)
- 심규철, "고등학교 과학탐구실험 교사용지도서" (2018), 비상교육
- 양희석, "생체모방공학을 이용한 조직 재생 및재생 의학의 동향", BT NEWS, 20(1), pp.10~17 (2013)
- 여용주, "공기유입구 위치에 따른 유입공기의 풍속이 배연시스템 성능효율에 미치는 영향 연구", 한국화재소방학회 논문지, 24(6), pp.20~27 (2010), 한국화재소방학회
- 이상준, "기계공학과 생체모방기술", 기계저널, 58(9), pp.10~11 (2018)
- 임희창, "Riblet 홈을 가진 원주의 저항감소에 관한 실험적 연구", 대한기계학회논문집 B, 25(2), pp.260~268 (2001), 대한기계학회
- 장용준, "PSD 설치역사의 화재유동 및 배연 효율 연구", 한국철도학회 학술발표대회논문집, pp.1054~1061 (2009)
- 최용석, "미세 리블렛 평판 상부 난류경계층 유동에서 횡방향 와의 공간적 분포특성", 대한기계학회 춘추학술대회, pp.1230~1235 (2007)
- 생체모방을 통한 유동설계 핵심기술개발, "최해천", 교육과학기술부, ~ (2011)
- 생체모방 응용 유동제어, "기계저널", 2006, 45~50
- 최해천, "생체모방 유동제어", 물리학과 첨단기술, pp.28~33 (2010)
- 황성민, "초소형 비행체에서 리블렛을이용한 표면마찰항력 감소에 관한 연구", 한국항공우주학회 학술발표회 초록집, pp.67~70 (2004)
- Benyus, J. M., "생체모방" (2010), 시스테마
- Bhushan, B., "Biomimetics : lessons from nature-an overview", Philosophical Transactions of the Royal Society A, 367, pp.1445~1486 (2009)
- Fish, F. E., "Marine applications of the biomimetic humpback whale flipper", Marine Technology Society Journal, 45(4), pp.198~207 (2011)
- Harman, J., "새로운 황금시대" (2013), 어크로스
- Hwang, J., "Biomimetics : forecasting the future of science, engineering, and medicine", International Journal of Nanomedicine, 10, pp.5701~5713 (2015)
- "Speed of a turtle or tortoise. The Physics Factbook: An encyclopedia of scientific essays" (1999)[URL]
- "How do scallops move?" (2013)[URL]
- Svendsen, MBS., "Maximum swimming speeds of sailfish and other large marine predatory fish species based on muscle contraction time : A myth revisited", Biology Open, 5, pp.1415~1419 (2016)