Earticle

초록

영어

We focused on research on propeller aerodynamic performance analysis for various aircraft to localize UAM components for e-VTOL aircraft, but we also supported the design of a large-diameter (62-inch) propeller and evaluated it using fluid dynamics (CFD) to design a dedicated propeller for a takeoff weight of 600 kg or more that meets domestic development demand conditions. A single-propeller flow simulation at 2,200rpm yielded a thrust of 671N, torque of 51N·m, and required power of 11.83kW, while also quantifying the spatial extent of the blade-tip vortex influence. Subsequently, a multi-propeller analysis of an eight-propeller arrangement(same rotational speed; SST turbulence model) produced a total thrust of 4,405N, an inter-propeller thrust variation of ~0.7N, and a per-propeller power requirement of ~9.1kW—an ≈22.8% reduction relative to the single-propeller case. The thrust margin against the design requirement was ~10%, indicating room for improvement from a safety standpoint. based on these findings, we propose design alternatives, including increasing blade count/diameter (e.g., 72–82 inches), aerodynamic shape optimization, and coaxial contra-rotating configurations. These results quantitatively demonstrate the trade-offs between efficiency, noise, and safety of e-VTOL propulsion systems, providing basic data for subsequent experimental verification and multi-objective optimal design.

한국어

우리는 e-VTOL 항공기의 UAM 부품 국산화를 위해 다양한 비행체에 대한 프로펠러 공력 성능 분석 연구에 집중했지만 국내 개발 수요 조건에 맞춘 이륙중량 600kg 이상의 전용 프로펠러 설계를 위해 대직경(62-inch) 프로펠러의 설계를 지원하고 유체역학(CFD)으로 평가하였다. 단일 블레이드(2,200rpm) 유동 해석을 통해 추력 671N, 토크 51N·m, 요구동력 11.83kW를 산출하였고, 블레이드 팁 와류 영향 범위를 정량화하였다. 이어 8개 프로펠러 배치의 멀티 해석(동일 회전수, SST 난류모델)에서 총 추력 4,405N, 블레이드 간 추력 편차 약 0.7N, 블레이드당 요구 동력 약 9.1kW로 단일 대비 약 22.8%의 동력 감소를 확인하였다. 다만 설계 요구조건 대비 추력 여유는 약 10%로 안전성 측면에서 개선 여지가 존재하였다. 이를 바탕으로 비행의 안전성 확보를 위해 블레이드 개수/크기 확대(예: 72–82 inch), 형상 최적화, 동축반전 구성 등 설계 대안을 제안하였다. 본 결과는 e-VTOL 추진계의 효율·소음·안전성간 상충(trade-off)을 정량적으로 제시하며, 후속 실험검증과 다목표 최적설계의 기초자료를 제공한다

목차

요약
Abstract
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 연구방법
1. 단일 Blade 모델링 및 해석조건 설정
2. 멀티 Blade 모델링 및 해석조건 설정
Ⅲ. 연구결과
1. 단일 Blade 시뮬레이션 결과
2. 멀티 Blade 시뮬레이션 결과
Ⅳ. 논의
Ⅴ. 결론
References

키워드

저자

• 오웅진 [ Ung-jin Oh | 정회원, 굿세라 주식회사 연구소장 ] 제1저자
• 임진택 [ Jin-Taek Lim | 정회원, 전주비전대학교 전기공학과 부교수 ] 교신저자

참고문헌

발행기관

간행물

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• 간행물명

  The Journal of the Convergence on Culture Technology (JCCT) [문화기술의 융합]

• 간기

  격월간

• pISSN

  2384-0358

• eISSN

  2384-0366

• 수록기간

  2015~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 600 DDC 700