형상기억합금 기반 가변 강성 메쉬 절연계 개발

Abstract

진동의 제어 기술은 능동제어, 수동제어 및 반능동 제어로 나눌 수 있다. 능동제어 및 반능동제어는 PZT나 스마트 구조(smart structure) 등을 이용하여 외부의 가진에 대해 효율적으로 진동을 제어 할 수 있지만 복잡한 구조와 고전력의 소모라는 단점을 가지고 있어, 특정 구조에 간단히 적용시키기 어려워 상용화에 어려움이 있다. 수동제어는 간단하며 현재 고무 등의 탄성중합체를 이용한 진동 충격 저감용 절연계가 다양하게 상품화 되어 있다. 하지만 절연계의 강성변화가 기본적으로 불가능 하여, 특정 주파수 이상의 값에서만 진동을 절연할 수 있다. 비행기, 선박, 지상의 많은 기계장비 뿐아니라 발사체나 위성 역시 여러가지 목적에 의해 진동 및 충격에 대한 대비책으로 절연계를 사용하고 있는 실정이며, 이들의 진동현상 역시 특정 주파수로만 가진되지는 않는다. 진동, 충격 절연을 위한 절연계의 고유주파수가 가진 주파수와 일치할 경우 매우 큰 진동 증폭현상이 발생하게 되고, 특히 이러한 증폭현상이 저주파수 영역에 나타날 경우 구조물의 큰 진동변위를 유발시켜 구조 안정성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 그러므로 특정 가진이 절연시스템의 고유주파수와 근접한 경우, 절연 부재의 강성을 변화 시킬 수 있다면 절연시스템의 고유주파수를 변화 시킬 수 있고, 이를 통해 진동의 증폭현상을 피하여 구조 안정성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 발사체의 파이로충격 성능을 확보함과 동시에 저주파 진동증폭을 피하기 위해 절연계의 강성 조정을 수행하였다. 특정 가진이 절연시스템의 고유주파수와 근접한 경우, 절연 부재의 강성을 변화 시킬 수 있다면 절연시스템의 고유주파수를 변화 시킬 수 있고, 이를 통해 진동의 증폭현상을 피하여 구조 안정성을 확보할 수 있다. 즉, 단분리, 페어링 분리 등의 파이로충격이 발생하는 이벤트에서는 절연계의 고유주파수를 낮추어 충격 저감 성능을 확보하고, 최대 동압구간에서는 고유주파수를 높여 저주파 진동 증폭 현상을 피해 구조 안정성을 확보하고자 한다.