대형 레이다 구조물의 운용 및 수송진동환경에 따른 구조 건전성 및 동특성 분석
일시11/26 목 · 15:10~15:25
발표장LIG D&A홀
- 저자
- 석아연, 박영진, 박노철(연세대), 이종학, 김흥태, 손동훈, 최성현(LIG D&A)
- 소속
- 연세대, LIG D&A
- 좌장
- 마평식(가천대)
키워드
확장요약문
차량 탑재형 대형 레이다는 광범위한 영역의 표적 탐지 및 추적을 위해 대형 안테나와 이를 지지 및 구동하는 다양한 기계 구조물로 구성되어 있다. 이러한 시스템은 운용 시 자중, 풍하중 및 구동하중 등의 복합적인 하중에 노출되며, 차량 수송 과정에서는 지속적인 진동하중이 작용하므로 다양한 환경조건에서 구조 건전성을 확보하는 것이 중요하다. 특히 안테나 장치, 플랫폼 장치 및 수평 조절 장치가 상호 연결된 대형 구조물의 경우, 개별 구성품의 구조적 응답뿐만 아니라 장치 간 체결조건에 따른 하중 전달 및 구조적 상호작용을 종합적으로 고려할 필요가 있다.
본 연구에서는 차량 탑재형 대형 레이다 시스템을 대상으로 운용 및 수송환경에서의 구조 건전성 및 동특성을 평가하고자 유한요소해석을 수행하였다. 이를 위해 수평 조절 장치, 플랫폼 장치 및 안테나 장치로 구성된 전체 시스템의 유한요소모델을 구축하였으며, 실제 구조물의 체결조건 및 구동특성을 고려하여 구성품 간 연결조건을 정의하였다. 또한 복합재로 구성된 안테나 하우징은 해석 효율성을 확보하기 위해 등가 직교이방성 물성 모델을 적용하여 단순화하였으며, 상세 적층모델과 등가모델 간 고유진동수 및 모드 형상 비교를 통해 등가모델의 타당성을 검증하였다. 운용환경에서의 구조적 안정성을 평가하기 위해 자중, 풍하중, 지면 경사 및 안테나 구동조건 등을 고려하여 정적 구조해석을 수행하였으며, 주요 구성품의 변형 및 최대 등가응력을 분석하여 구조 건전성을 평가하였다. 또한 압축하중이 작용하는 주요 지지 구조물에 대해서는 선형 고유치 좌굴해석을 수행하여 좌굴 안정성을 검토하였다. 수송환경에서는 MIL-STD-810H Method 514.8 에 제시된 차량 수송진동환경의 3 축 가속도 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 적용하였으며, 모드해석 및 모드 중첩법 기반 랜덤 진동해석을 통해 구조물의 동적 응답과 구조적 취약부를 분석하였다.
해석 결과, 고려된 운용 및 수송조건에서 대형 레이다 시스템의 주요 구성품에 대한 구조적 응답 및 안전성을 평가하였으며, 응력 분포와 동적 응답 분석을 통해 상대적으로 높은 응력이 발생하는 구조적 취약부를 식별하였다. 본 연구의 결과는 차량 탑재형 대형 레이다 시스템의 운용 및 수송환경에 따른 구조적 안정성을 종합적으로 평가하고, 향후 구조 설계 개선을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.