흑표 신뢰성 개선 연구들(2개)

 

K2전차는 능동적 방호 개념을 적용한 세계적 수준의 전차이다. 능동 방호 개념의 일환으로써 대전 차 유도무기와 같은 위협을 탐지하고 복합연막탄을

발사하는 기능을 갖추고 있다. 이를 통해 적의 위협을 교란하는 동시에 전차의 회피기동을 가능하게 하여 전차의 생존성 및 안전성을 높이고 있다. 이러한 능동 방호 시스템은 방호용 레이더 장치와 유도 교란 통제 장치 그리고 복합 연막탄 발사 장치로 구성된다.

 

이런 능동 방호 시스템 중 복합 연막탄을 발사하는

장치에서 물리적인 오작동이 발생할 수 있다. 일반적

으로 전차는 매우 거친 지형에서 운용되기 때문에 예

상치 못한 진동 혹은 충격이 발사 장치에 영향을 주는

등다양한신뢰성문제가발생할수있다. 실제로최근K2전차의야전운용 중제어기오동작에따른복합연막탄구동제어불량 현상이발생한바있다. 이러한현상을개선하여신뢰 성을 향상시키기 위해 기계적 안전장치인 쿠션을 배 치하게 되었다.

 

 

복합 연막탄 발사 장치에 장착되는 쿠션의 요구되 는 물성 중 하나인 인장강도를 파악하기 위해서 쿠션 에 작용되는 최대 허용 응력을 산출해야 한다. 허용 응력을 산출하기 위해서 그림과 같이 모터 구동 토크와 감속비, 브라켓의 접촉반경 그리고 쿠션 면적 을 고려해야 한다. 이러한 요소들을 고려하기 위한 식 은 다음과 같다.

 

 

 

 

 

사출성형방식의 쿠션과 압축성형방식의 쿠션을 비 교하기 위해 파손 압력 시험을 적용하여 외력에 대한 충분한 내부응력이 확보되었는지 확인해 보았다.

 

그림에서 보는 바와 같이 사출성형방식 의 쿠션은 균열과 영구 변형이 발생하였고, 압축성 형방식의 쿠션은 사출성형방식의 쿠션의 변형률에 비해 22.79% 감소됨을 알 수 있다. 여기서 각 쿠션의 변형률은 아래의 식 (4)를 통해 계산할 수 있다(여기 서 T ̊는 최초두께를 의미하며 T는 압축 후의 두께를 의미한다). 따라서 압축성형방식의 쿠션은 사출성 형방식의 쿠션보다 기계적인 물성이 우수함을 알 수 있다.

 

본연구는복합연막탄발사장치에부착되는쿠션 의 기계적 요구 물성을 도출하였으며, 쿠션의 성형방 식에 따른 물성을 비교하기 위해 파손 압력 시험과 반 복 하중 시험을 수행하였다. 우선 기계적 안전장치 조 립체에 적용된 쿠션의 요구 물성을 도출하기 위해 모 터의 구동 토크와 감속비, 접촉반경 그리고 쿠션의 면 적을 고려하였으며, 이를 통해 4.13 MPa 이상의 허용 응력을 산출하였다. 다음으로 반발탄성시험을 통해 압축성형방식으로 제작된 쿠션이 사출성형방식으로 제작된 쿠션보다 우수한 반발탄성 값을 가지고 있음 을 확인하였다. 다음으로 파손압력시험을 통해 사출 성형방식의 쿠션과 압축성형방식의 쿠션에 대한 비 교 시험을 수행한 결과, 사출성형방식의 쿠션에서 균 열과 영구 줄음 변형이 발생함을 확인하였으며 압축 성형방식의 쿠션은 균열이 발생하지 않았으며 영구 줄음 변형률이 사출성형방식의 쿠션에 비해 22.79% 감소되었음을 알 수 있었다. 마지막으로 복합 연막탄 발사 장치에 압축성형방식의 쿠션을 부착하여 반복 하중 시험을 평가한 결과 전차의 수명주기 동안 외부 로부터 받는 하중 조건에 대해 신뢰성 기준을 만족함 을 보였다.

향후연구방향은다음과같다. 우선쿠션의신뢰성에 대해 합의된 표준 혹은 규격에 대한 연구가 필요하다.

 

이 연구에서는 군의 운용 환경을 고려하여 시험 방법을 결정하였으나 좀 더 세밀한 연구가 필요하다.

 

 

회전 구동부의 신뢰성 개선을 위한 쿠션 성형 방법의 결정

https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO201731063313486.pdf

 

 

 

 

 

 

 

 

2/최근 K2 전차에서 빈번하게 발생하고 있는 좌측 전조등 램프의 고장 사진

전조등(Headlight)을 포함한 전조등 조립체는 차량의 전방에 설치되어 야간 및 터널 구간에서 운행할 때 전방을 비춰주는 장치이다. 전조등 조립체는 차량 운전자의 시야 확보와 노선상의 장애물을 확인할 수 있도록 도움을 줄 뿐 아니라 상대 차량의 운전자에게 경고를 보내주는 목적으로도 사용되고 있다. 현재 육군의 주력 전차인 K2 전차는 차체 전방 부분의 좌측과 우측에 전조등 조립체가 장착되어 있다. 일반적인 상용 차량과 달리 K2 전차에 설치된 전 조등 조립체는 그림 1과 같이 좌측과 우측의 구성이 상이하다.

 

실제 고장 사례를 살펴보면 K2 전차의 좌측 전조등 램프의 필라멘트 단선에 의한 고장이 빈번하게 발생하고 있음 을 알 수 있다. K2전차는 기존모델인 K1계열 전차와 비교해 파워팩의 마력을 증가시킴에 따라 진동 수준이 증가하 였다. 야전에서는 우측 전조등 조립체의 램프에 비해 좌측의 고장이 상대적으로 많이 발생하였는데 이러한 현상의 원인을 파악하기 위해 우선 좌측과 우측의 전조등 조립체에 인가되는 진동 수준(vibration level)을 측정하였다.

 

단품을 대상으로 수행한 진동시험 결과를 가지고 구조해석을 한 결과 <Figure 6>과 같이 좌측 전조등 조립체의 고유 주파수(81.5Hz)는 우측 전조등 조립체의 고유 주파수(130.2Hz)에 비해 저주파 대역을 가짐을 알 수 있다. 이러 한 원인을 살펴보면 1장에서 언급한 바와 같이 좌측 전조등 조립체는 우측 전조등 조립체와 다르게 카메라와 같은 추가 장비가 부착되어 있어 물리적 구조가 다르기 때문이다.

 

이 연구는 좌측 전조등 조립체의 램프 파손 원인을 도출하고 이를 개선하기 위한 방안을 다루고 있다. 우선 연구 초기에 의심되었던 진동 수준에 따른 램프 파손은 고무 소재의 완충 패드를 적용하였음에도 불구하고 오히려 증가되 는 형태를 보였으며 이에 따라 진동의 수준보다 진동의 주파수에 따른 공진 현상을 개선 대상으로 변경하였다. 공진 현상을 파악하기 위해 좌측과 우측 전조등 조립체의 고유 주파수를 산출하였으며 체계 장착 상태에서 인가되는 주파 수 자료를 수집하여 분석하였다. 분석 결과 좌측 전조등 조립체가 상대적으로 낮은 주파수 대역에서 공진점을 갖고 있음을 알 수 있었으며 이 공진 주파수는 실제 주행 조건에서 발생할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 램프 파손 현상 을 저감하기 위해 보호대의 두께를 증가시킴으로써 좌측 전조등 조립체의 고유 주파수 수준을 증가시키는 방향으로 설계 변경을 수행하였다. 보호대의 두께를 8mm로 증가하는 설계 변경을 진행한 후 실제 차량에 적용하였으며 실사 용 환경에서 시험을 수행하였다. 시험 결과 개선된 전조등 조립체의 향상된 내구성과 신뢰성을 확인할 수 있었다.

 

 

공진회피를 위한 전조등조립체의 고유진동수 해석 및 신뢰성 개선 연구

https://www.jksqm.org/upload/pdf/jksqm-46-3-641.pdf