십자형 낙하산의 방향제어에 관한 풍동시험 연구본 실험연구에서는 기존의...
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工學碩士學位 請求論文
십자형 낙하산의 방향제어에 관한 풍동시험 연구
A Wind Tunnel Test for Directional Control of Cruciform Parachute
2006년 2월
인하 학교 학원
항 공 공 학 과
임 주 창
工學碩士學位 請求論文
십자형 낙하산의 방향제어에 관한 풍동시험 연구
A Wind Tunnel Test for Directional Control of Cruciform Parachute
2006년 2월
지도교수 김 범 수
이 논문을 석사학위 논문으로 제출함
인하 학교 학원
항 공 공 학 과
임 주 창
이 논문을 임주창의 석사학위 논문으로 인정함
2006년 2월
주심 (인)
부심 (인)
위원 (인)
- iv -
요지
본 실험연구에서는 기존의 십자형 낙하산과 canopy의 변형을 통한 응용
형태의 낙하산의 방향 제어 특성을 풍동실험을 통해 연구 하였다. 가장
적은 힘과 조종 횟수로 낙하산을 조종하여 원하는 장소로의 화물 투하를
위해서 suspension line에 의한 방향 제어 특성 연구가 필요하였다.
십자형 낙하산은 canopy가 원형의 형태를 띄고 있는 원형 낙하산 보다
방향 전환이 빠른 특성이 있지만 측면 항력에 취약하고 전진 활강 속도가
바람의 속도와 유사하여야 하기 때문에 비정상 상태의 바람의 내부로 들
어가면 spin 및 gliding 능력에 많은 제약을 받게 된다. 지나친 방향 전환
을 목적으로 한 낙하산의 과다 조종은 suspension line이 꼬이거나 추락
을 야기할 수 있으므로 가장 적은 힘과 동작으로 낙하산의 방향 제어를
할 수 있는 방법을 연구하게 되었다.
기본형 십자형 낙하산은 방향 전환을 위한 spin 능력이 뛰어난 반면 다
소의 진동이 있음을 알 수 있었고 낙하산의 arm 사이를 삼각형으로 막은
형태의 응용형 십자형 낙하산은 항력 면적의 증가로 떨림 현상의 감소와
큰 gliding 효과를 얻을 수 있었다. 이밖에 강하 도중 진동을 억제할 수
있는 suspension line의 조종법이나 gliding 도중에 spin 효과를 얻기 위
한 조종법등에 해서도 실험을 한 결과 응용형 십자형 낙하산의 arm 사
이를 막은 경우에 해서만 기본형 낙하산보다 gliding 도중 spin 능력이
떨어질 뿐 다른 제어 방법에 해서는 서로 유사한 결과를 보여주었다.
이로써 gliding 능력을 크게 향상 시킨 응용형 십자형 낙하산의 경우 기
존의 고고도에서 운용하던 방식을 큰 활공능력을 바탕으로 저고도에서도
운용할 수 있음을 보여주는 실험이었다.
- v -
Abstract
Decades ago, the need for accurate cargo airdrops carried out
from high altitudes or large offsets spurred many concept
feasibility studies, involving parawings, parafoils and round
parachutes rigged for glide and directional control. But more
recently, the desire for fielding a low cost self-guided system
motivated the U.S. Army and U.S AirForce to fund further studies
involving parachute canopy that the substantially cheaper than
parafoils.
This paper presents the first results of directional control of
cruciform parachute and modified cruciform parachute. Subsonic
wind tunnel test were conducted to compare normal cruciform
parachute with modified cruciform parachute which modified the
canopy of cruciform parachute and it is needed to control the
directional control by suspension lines. In summary, cruciform
parachute has good glide ratio than other kind of parachutes but,
modified cruciform parachute has better glide ratio than cruciform
parachute and cruciform parachute can have quicker turn rate than
round chutes. But it can be guessed their lateral drag is large and
forward speed similar to that of the wind when it operated in real
wind, cruciform parachutes have a limited turning ability into
unsteady winds for preventing a dropping accidents.
- vi -
<제목 차례>
1. 서론 ··················································································································· 12
2. 시험에 사용된 풍동 ······················································································· 14
2.1 아음속 풍동 ············································································································ 14
2.1.1 저속 풍동과 흐름 상사성 ············································································· 14
2.1.2 풍동의 종류 ····································································································· 15
2.1.3 실험에 사용된 풍동 ······················································································· 16
2.2 6분력 피라미달 발란스 ························································································ 17
2.3 실험에 사용된 낙하산 ·························································································· 17
2.4 Attachment Plate ································································································· 22
2.5 자료 처리 ················································································································ 23
2.5.1 UPC608 및 Labview를 이용한 데이터 처리 ········································· 23
3. 풍동의 신뢰성 입증 및 Blockage Error Correction ··························· 25
3.1 원형 disk 항력계수 측정 ····················································································· 25
3.2 Blockage Error Correction ············································································ 28
3.2.1 Tunnel Blockage and K-value for cruciform geometries ··················· 28
3.2.2 Drogue Chute의 항력계수 측정 ································································ 30
3.2.3 Cruciform Parachute의 항력계수 측정 ··················································· 35
4. 실험방법 ··········································································································· 37
4.1 Camera Calibration ····························································································· 38
4.1.1 Camera Calibration 설치 ············································································ 38
4.1.2 camera calibration 판독방법 ····································································· 39
4.2 낙하산 풍동 시험 시 위치 측정 ······································································ 41
4.2.1 위치 측정 방법 ······························································································· 41
4.3 suspension line의 길이 변경 ············································································ 45
4.3.1 spin 특성을 얻기 위한 suspension line ················································· 46
- vii -
4.3.2 방향전환을 위한 suspension line ····························································· 47
5. 실험결과 ··········································································································· 49
5.1 기본적인 형태를 가진 십자형 낙하산의 방향 제어 특성 ···························· 49
5.1.1 십자형 낙하산의 기본적인 spin 특성 ······················································· 49
5.1.2 십자형 낙하산의 기본적인 gliding 특성 ·················································· 52
5.2 기본형 십자형 낙하산의 응용된 방향 전환 방법 ·········································· 57
5.2.1 gliding 중 spin 효과 ···················································································· 57
5.2.2 arm의 suspension lines에 의한 gliding 효과 ······································· 61
5.3 조종 불능 상태 ······································································································ 63
6. 응용형 십자형 낙하산의 풍동실험 결과 ··················································· 67
6.1 응용된 형태를 가진 응용형 십자형 낙하산의 방향 제어 특성 ·················· 67
6.1.1 응용형 낙하산의 기본적인 spin 특성 ······················································· 67
6.1.2 응용형 낙하산의 기본적인 gliding 특성 ·················································· 71
6.2 응용형 십자형 낙하산의 응용된 방향 전환 방법 ·········································· 78
6.2.1 gliding 과정에서의 spin 효과 ···································································· 78
6.2.2 arm의 suspension lines에 의한 gliding 효과 ······································· 80
7. 결론 ··················································································································· 84
7.1 응용형 십자형 낙하산에서의 gliding 효과의 증가 ········································ 84
7.2 spin 효과의 변화 ··································································································· 86
7.3 gliding 도중의 spin 효과 비교 ·········································································· 88
7.4 arm suspension lines에 의한 방향 제어 효과 ············································· 89
7.5 조종 제어 불능 상태 ···························································································· 91
참고문헌 ················································································································· 93
- viii -
<표 차례>
표 1 아음속 풍동의 제원 ·················································································· 16
표 2 원형 disk의 항력 측정 결과 ··································································· 27
표 3 원형 낙하산의 실험 결과 ········································································ 33
표 4 십자형 낙하산의 실험 결과 ···································································· 35
- ix -
<그림 차례>
그림 1 아음속 풍동 시험 부(Test Section) ······························································ 16
그림 2 6분력 피라미달 발란스 ······················································································ 17
그림 3 기본형 십자형 낙하산 설계 도면 ···································································· 18
그림 4 기본형태 십자형 낙하산의 펼친 모습 ···························································· 19
그림 5 응용된 형태의 십자형 낙하산 ·········································································· 21
그림 6 Attachment Plate ······························································································ 22
그림 7 데이터 획득 과정 ································································································ 24
그림 8 원형 disk설치(정면) ··························································································· 26
그림 9 원형 disk 설치(측면) ························································································· 26
그림 10 원형 disk의 항력 및 항력 계수 그래프 ···················································· 27
그림 11 원형 낙하산의 측면 #1 ··················································································· 32
그림 12 원형 낙하산의 측면 #2 ··················································································· 32
그림 13 원형 낙하산의 정면 ·························································································· 32
그림 14 원형 낙하산의 후면 ·························································································· 32
그림 15 원형 낙하산의 ·································································································· 34
그림 16 원형 낙하산의 ·································································································· 34
그림 17 십자형 낙하산의 ······························································································ 36
그림 18 십자형 낙하산의 ······························································································ 36
그림 19 풍동 테스트부 내 실험장치 ············································································ 38
그림 20 camera calibration 실험 설치 ······································································ 39
그림 21 camera calibration 격자 ················································································ 40
그림 22 캐노피 중앙의 식별 표시(변형 전) ······························································· 42
그림 23 캐노피 중앙의 식별 표시(변형 후) ······························································· 43
그림 24 위치 판독 과정 ································································································ 44
그림 25 낙하산의 위치 변형 ·························································································· 45
그림 26 기본형 십자형 낙하산의 steering suspension line ································ 46
그림 27 gliding을 위한 예상 suspension line(기본형) ·········································· 48
그림 28 기본형 십자형 낙하산의 suspension line에 의한 spin 효과 ················ 51
- x -
그림 29 완전 inflation 된 기본형 십자형 낙하산의 형태 ······································ 53
그림 30 기본형 십자형 낙하산의 gliding을 위한 suspension line 조작 ·················· 54
그림 31 기본형 십자형 낙하산의 suspension line의 ············································ 55
그림 32 기본형 십자형 낙하산의 suspension line에 의한 위치 변화 ················ 56
그림 33 gliding과 spin 효과를 동시에 얻기 위한 ··············································· 58
그림 34 기본형 십자형 낙하산의 gliding과 spin의 조종 ······································· 59
그림 35 기본형 십자형 낙하산의 gliding과 spin의 동시 효과 ····························· 60
그림 36 기본형 십자형 낙하산의 gliding 중 spin 효과 장면 ······························· 61
그림 37 기본형 십자형 낙하산의 arm의 suspension lines 조종 ························ 62
그림 38 기본형 십자형 낙하산의 arm의 suspension lines에 의한 gliding 효과············ 62
그림 39 기본형 십자형 낙하산의 arm suspension lines 조종 장면 ·················· 63
그림 40 꼬임 단계(1) ······································································································ 64
그림 41 꼬임 단계(2) ······································································································ 64
그림 42 꼬임 단계(3) ······································································································ 64
그림 43 canopy 함몰 단계(1) ······················································································· 65
그림 44 canopy 함몰 단계(2) ······················································································· 65
그림 45 canopy 함몰 단계(3) ······················································································· 66
그림 46 canopy 함몰 단계(4) ······················································································· 66
그림 47 응용형 십자형 낙하산의 steering line ······················································· 68
그림 48 응용형 십자형 낙하산의 arm 사이를 막은 경우 spin ····························· 69
그림 49 응용형 십자형 낙하산의 막은 경우 spin 사진 ·········································· 69
그림 50 응용형 십자형 낙하산의 arm 사이를 막지 않은 경우 spin ··················· 70
그림 51 응용형 십자형 낙하산의 arm 사이를 막지 않은 경우 ·························· 71
그림 52 완전히 inflation 된 응용형 십자형 낙하산 모습(후면) ··························· 72
그림 53 완전히 inflation 된 응용형 십자형 낙하산 모습(측면) ························· 73
그림 54 arm 사이를 막은 경우의 gliding을 위한 ·················································· 74
그림 55 arm 사이를 막은 경우 gliding 효과 모습 ·················································· 75
그림 56 arm 사이를 막은 경우의 gliding 효과 ························································ 75
그림 57 arm 사이를 막지 않은 경우의 gliding 효과 모습 ···································· 76
그림 58 arm 사이를 막지 않은 경우의 gliding 효과 ·············································· 77
그림 59 응용형 십자형 낙하산의 gliding 도중 spin 효과를 얻기 위한 suspension line 조작· 78
- xi -
그림 60 응용형 십자형 낙하산의 gliding 중 spin 효과 모습 ······························· 79
그림 61 응용형 십자형 낙하산의 gliding 중 spin 효과 ······································· 80
그림 62 응용형 십자형 낙하산의 ················································································ 81
그림 63 응용형 십자형 낙하산의 arm suspension lines ···································· 81
그림 64 응용형 십자형 낙하산의 arm suspension lines에 의한 ······················ 82
그림 65 기본형과 응용형의 arm 사이를 막은 경우 ·············································· 85
그림 66 기본형과 응용형의 arm 사이를 막지 않은 경우 ···································· 85
그림 67 기본형과 응용형의 arm 사이를 막은 경우 spin 효과 비교 ··················· 87
그림 68 기본형과 응용형의 arm 사이를 막지 않은 경우 spin 효과 비교 ··············· 88
그림 69 기본형과 응용형의 gliding 중 spin 효과 비교 ········································· 89
그림 70 기본형과 응용형의 arm suspension lines에 한 ································ 90
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1. 서론
고공에서 화물이나 사람을 지상의 임의의 지 에 투하하는 방법으로 오
래 부터 낙하산이 사용되어 왔다. 하지만 인공 성을 이용한 정확한
치 악과 신무기의 개발 등으로 인하여 더욱 정 한 치의 화물 투하가
필요하게 되었다. 최근 들어 폭탄이나 화물을 정 투하하는 기술이 많이
발달되어 왔으나 재는 소량의 화물이나 무기를 투하하는 실정에 머무르
고 있다. 따라서 아직까지는 렴한 비용으로 량의 화물을 목표지 에
투하하는 기술이 필요한 실정이다. 화물을 투하하는 규모나 목 에 따라
여러 종류의 낙하산이 쓰이지만 그 에서 십자형 낙하산은 제작이 용이
하고 비용이 다른 낙하산에 비해 렴한 이유로 많이 쓰이고 있지만 방향
제어에 한 연구는 미비한 실정이다.
십자형 낙하산의 특징으로는 원형 낙하산에 비해서 방향 환이 빠른 특
성이 있지만 측면항력이 크고 진 활강 속도가 바람의 속도와 유사하기
때문에 비정상 상태의 바람내로 들어가면 회 능력에 제약을 받게 된다.
따라서 화물을 투하할 당시의 기상 조건에 많은 제약이 있었지만 방향제
어에 한 연구를 통하여 이러한 을 극복할 수 있으리라 기 된다.
한 기존의 십자형 낙하산의 방향 제어에 한 연구와 더불어 gliding 능
력을 향상 시키는 방법 한 연구가 필요 하 다. 재까지 사용되고 있
는 십자형 낙하산의 제어 방법으로는 투하 후 자유낙하와 gliding을 하는
상태에서 spin 효과만 주어 방향 환을 하 다. 하지만 이러한 제어방법
은 화물의 정확한 투하에는 한계가 있고 지나치게 spin 동작에만 의존하
여 suspension line이 꼬여 추락하는 사고가 빈번하 다.
따라서 본 연구에서는 기존에 실시되었던 연구결과를 바탕으로 얻어진
결과를 바탕으로 일반 인 십자형 낙하산의 비행 성능을 풍동 시험을 통
하여 연구하는데 을 두고 조 더 높은 gliding 효율을 가지는 낙하
산을 디자인 하고자 하 다. 가장 은 힘과 가장 은 조종 횟수로 임의
의 고공에서 원하는 치로의 화물 낙하는 반드시 필요한 연구이다. 따라
- 13 -
서 고고도에서만 운용되고 있는 십자형 낙하산을 더욱 많은 양의 화물과
고도에서도 운용할 필요가 있다. 비용과 제작 부분에서 다른 형태의 낙
하산보다 월등한 장 을 가지고 있기에 정확한 비행특성과 그에 따른 방
향제어의 방법이 연구되면 훗날 더욱 렴하고 성능이 향상된 십자형 낙
하산을 설계하는데 도움이 될 것이라 확신한다. 한 최소한의 제어 동작
과 힘으로 원하는 지 에 필요로 하는 화물을 정확히 투여할 수 있는 능
력 향상에도 기여할 것이다.
- 14 -
2. 시험에 사용된 풍동
2.1 아음속 풍동
2.1.1 저속 풍동과 흐름 상사성
초기의 항공 실험자들은 공기역학적인 힘들이 모델과 공기 사이의 상
속도의 함수임을 이미 알고 있었다. 이런 공기역학적인 힘들에 관한 문제
는 여러 가지 실험적 방법으로 알 수 있는데, 물론 가장 좋은 방법은 실
제 비행체의 비행 테스트를 하여 결과를 얻는 방법일 것이다. 하지만 이
방법은 상당히 위험도 따르고 또한 경제적 부담이 크기 때문에 실제 모델
을 축소하여 실험을 하게 된다. 그래서 정지된 공기 속에서 모델을 움직
이거나 모델을 정지시키고 공기가 주위를 지나가게 함으로써 공기역학적
인 힘들을 측정하게 된다. 후자의 경우처럼 모델을 정지시키고 공기를 흐
르게 하여 실험값을 구하는 장치가 풍동(wind tunnel)이다. 그 중 우리가
이 실험에서 사용하고자 하는 것은 저속 풍동(low-speed wind tunnel)
이다. 여기서 저속이라 함은 300mph 이하의 속도를 의미하며 다른 의미
로 압축성(compressibility)효과가 무시되어지는 속도영역이다.
만약 모형실험이 실제 항공기에서와 같은 레이놀즈 수(Reynold's
number)와 마하수(Mach number) 아래에서 행해진다면 모형 주위의 공
기흐름은 실제기 주위의 공기흐름과 동일할 것이다. 이러한 조건하에서
모형에서 측정된 힘들과 모멘트는 바로 실제 크기로 계산될 수 있다. 마
하수는 속도가 빠른 영역에서 지배적인 인자이므로 고속 항공기의 실험에
서 마하수는 꼭 일치를 시켜야한다. 레이놀즈 수 는 마하수와 반 로 속
도가 느린 영역에서 지배적이다. 따라서 저속으로 공기 중을 비행하는 물
체의 실험에서는 마하수를 일치시켜야 한다. 그러나 어떤 실험에서든 레
이놀즈 수와 마하수의 효과를 신중하게 고려한다면 유효한 결과를 얻을
수 있다.
- 15 -
2.1.2 풍동의 종류
풍동의 종류에는 두 가지 형태의 기본적인 풍동과 두 가지 기본적인 시
험부(test-section) 형상이 있다.
첫 번째 기본적인 풍동형태는 개회로(open circuit wind tunnel)이다.
이러한 형태의 풍동에서 공기는 입구에서 수축부(contraction)를 통해 시
험부로 들어가고, 그 후 확산부(diffuser)와 fan section을 지나 외부로
배출된다. 시험부는 고체 경계층(solid boundary layer)이 있을 수도 혹
은 없을 수도 있다. 고체 경계층이 있는 시험부를 갖는 풍동에는 closed
jet 이나 NPL type이 있고 고체 경계층이 없는 것을 갖는 풍동에는
open jet 이나 Eiffel type이 있다.
두 번째 기본적인 형태는 밀폐순환 풍동(closed return wind tunnel:
Prandtl or Gottingen type)이다. 이 풍동은 공기가 연속적인 경로를 갖
는다. 폐회로 풍동의 최 장점은 비록 터널이 이중의 환상 순환으로 건
설되었더라도 한반의 순화이면 된다는 것이다. 또 폐회로 풍동은 시험부
가 밀폐되어 있거나 개방되어 있을 수 있다.
개회로 풍동에 관련된 개시험부(open test section)는 입구(inlet)보다는
시험부로부터 터널에 유입되는 공기를 막기 위해 시험부 주위에 울타리를
필요로 한다. 외적 평형(external balance)을 이룬 커다란 크기의 폐회로
풍동에 해 바람으로 평형이 무너지는 것을 막기 위해 개시험부는 하나
의 고체 경계를 가지려는 경향이 있다. 개시험부에서 기초면(ground
plane)의 설치는 더 복잡하다. 매우 큰 풍동에서는 모형을 바꾸는 일이
더 복잡하다. 그래서 일반적으로 부분의 풍동에서는 폐시험부(closed
test section)를 사용한다. 매우 큰 크기의 풍동에서 평판면(flat surface)
으로부터 위로 띄워서 작동시킬 때 모형을 바꾸기 쉽게 하기 위하여 직사
각형 시험부를 선호하는 경향이 있다.
- 16 -
2.1.3 실험에 사용된 풍동
본 시험에 사용된 풍동은 인하 학교에 설치되어 있는 폐회로 방식
(closed-loop type)의 아음속 풍동(subsonic wind-tunnel으로 시험부
(test section)의 크기는 1m인 정팔각단면이고 길이는 2m이다. 풍동의
제원은 다음과 같다.
그림 1 아음속 풍동 시험 부(Test Section)
표 1 아음속 풍동의 제원
Type closed-loop type
Power 75 kW DC Motor
Test SectionOCTAGON
1m high × 1m wide × 1m long
Velocity Range 0 ~ 65 m/s
Contraction Ratio 4 : 1
Turbulent Factor 1,450
- 17 -
2.2 6분력 피라미달 발란스
풍동시험에 사용된 공력측정장치는 6분력 피라미달 발란스
(6-components pyramidal balance)이다. 이 피라미달 발란스는 스트레
인-게이지형이며 풍동시험부 외부에 설치되어 실험모형에 작용하는 힘과
모멘트를 측정하는 외부형 발란스(external balance)로써 지지 (strut)를
이용하여 실험모형과 발란스를 연결시킨다. 지지 에 의한 항력으로 측정
치에 오차가 생기므로 바람막이(windshield, shroud)를 이용하여 이러한
영향이 최소한 되도록 한다.
그림 2 6분력 피라미달 발란스
2.3 실험에 사용된 낙하산
이번 실험에 사용된 낙하산의 특성은 실제 크기의 1/8의 크기를 가진
축소형을 사용하였다.
- 18 -
Full Scale system을 묘사해 놓은 그림이 다음과 같이 제시되어 있지만
축소형 또한 같은 형태의 방식으로 설계 및 제작이 되었다. 현재
cruciform parachute는 사람을 태우지 않고 주로 화물을 낙하시키는데
주로 사용되고 가장 많이 쓰이는 용도는 조명탄용으로 많이 쓰이는 추세
이다.
그림 3 기본형 십자형 낙하산 설계 도면
- 19 -
그림 4 기본형태 십자형 낙하산의 펼친 모습
모든 실험에서 좋은 결과를 얻기 위해서는 실험을 하고자 하는 상의
실제 크기가 되어야 가장 정확한 값이 나오겠지만 경우에 따라서는 제작
상의 문제나 부피나 크기가 너무 커서 축소형을 써야만 하는 일도 생길
수 있다. 이번 논문의 시험의 경우를 보더라도 실제 크기가 아닌 축소형
을 쓰는 이유는 풍동실험을 함에 있어서 실제 크기를 사용하게 되면 풍동
내부 벽면과 시험용 낙하산의 끝 단면과의 blockage 효과로 인하여 낙하
산 자체에 생기는 항력이 지나치게 커지게 되므로 방향제어나 항력측정
등의 시험을 제 로 수행할 수 없게 된다.
낙하산의 설계는 설계 도면에서 보듯이 두 개의 직사각형을 겹쳐놓은 형
상을 기본으로 하고 있으며 각 면의 끝단과 접합 부분은 나일론 재질의
실을 이용하여 견고성을 높였다. 낙하산의 실험에 있어 가장 근접하고 올
바른 결과를 얻기 위해서 현재 군용으로 쓰이고 있는 실제 낙하산의 재질
을 사용하였다. 게다가 각 면에 연결된 suspension line은 역시 나일론
재질로써 풍동시험 시 견고성과 reefing 효과를 높이기 위하여 끝단이 아
닌 면으로부터 5cm 지점의 위치에 고정시키는 방법을 채택하였다. 길이
- 20 -
는 51 ~ 55cm로 낙하산의 폭(L)과 suspension line(S)의 비율이 3이하
가 되어야 한다는 조건을 만족한다. 실제 낙하산의 suspension line으로
쓰이는 재질을 택하고자 했으나 이번 시험과 같이 축소형 모델을 사용하
고 재질의 무게가 지극히 적게 나가는 경우에는 낙하산 중량의 주요 부분
을 차지하는 canopy 재질의 무게보다 suspension line의 무게가 더 나가
게 되므로 시험의 결과를 제 로 얻기 위한 적절한 나일론 재질의 줄을
사용하였다. 지금까지의 여러 낙하산 실험의 경우를 보면 직사각형이 겹
치게 되는 가운데 부분에 바람에 의해 낙하산이 파손되는 것을 막기 위해
면 안쪽으로 suspension line을 통과시켜 정사각형 모양이 되도록 apex
면을 형성하나 이번 논문의 시험에 사용되는 낙하산은 과도한 바람이 부
는 상태가 아닌 이유로 apex 면을 고려한 설계는 하지 않았다. 실제 고
공에서 낙하 시험을 하지 않는 풍동에서의 시험은 실제 기조건 보다는
바람의 영향이 그리 크지 않기 때문에 통상 apex vent를 고려하지 않는
다.
이번 시험의 주요 목적이 십자형 낙하산의 방향전환을 가장 용이하고 효
과적으로 할 수 있는 방법을 고안해내는 것이므로 낙하산 끝단과 arm과
arm 사이에서 발생하는 vortex를 역시 효과적으로 제어하여 신속 정확한
방향 전환을 하는 목적이 크다.
따라서 기본적인 십자형 낙하산의 특성과 장점을 더욱 부각시켜 최소한
의 동작과 힘으로 낙하산의 방향전환을 할 수 있는 방법 고안도 이번 시
험의 큰 목적이기도 하다. 그래서 다음의 설계도에서 보듯이 기본적인 십
자형 낙하산에 arm과 arm 사이에 지나친 vortex 발생을 억제하고 또한
낙하산의 stability를 증가시키기 위하여 인위적으로 porosity를 만들어
방향전환과 stability를 높일 수 있는 설계를 고안해내게 되었다.
- 21 -
그림 5 응용된 형태의 십자형 낙하산
십자형 낙하산의 일반적인 방향전환의 방법은 임의의 활공하는 방향으로
spin을 주어 원하는 방향으로 gliding을 하게 만드는 방법이 있는데 이러
한 방법은 기가 무척 안정적인 상태에서 가능한 방법이었다. 하지만 실
제 기는 그러한 경우가 극히 드물기 때문에 원하는 방향으로 gliding을
시키기 위하여 수많은 spin 유도 동작을 해야만 한다. 그렇게 되면 지나
친 suspension line의 작동으로 인해 줄이 서로 엉키는 현상이 일어나 심
지어는 추락까지 초래하게 되므로 spin은 되도록 지양하고 임의의 현재
위치에서 바로 방향전환이 가능한 낙하산의 설계가 필요하였다.
- 22 -
2.4 Attachment Plate
풍동실험을 하기에 앞서 낙하산을 설치할 때 가장 많이 신경 써야 하는
부분이 낙하산을 지지 에 고정하는 일이다. 더구나 이번 실험의 목표가
suspension line의 길이 변화에 따른 위치를 파악하는 실험이기에 실험을
하는 도중에 suspension line의 길이가 변하면 정확한 실험을 하기가 어
렵게 된다. 따라서 실험 도중에 낙하산의 suspension line의 길이가 변하
지 않도록 고정해주는 장치를 다음과 같이 고안하게 되었다.
그림 6 Attachment Plate
attachment Plate는 낙하산의 canopy에 부는 바람의 상태에 영향을 주
는 일을 최소화 시키도록 크기를 작게 하는데 역점을 두었다. 낙하산과
마찬가지로 축소하는 방식을 사용하였는데 축소 비율은 실제 고공에서 떨
어지는 낙하산이 화물을 가지고 낙하한다고 가정 했을 때 낙하산과 화물
의 일반적인 크기를 축소하여 만든 것이다. 뒷면에는 낙하산의
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suspension line이 단단하게 고정될 수 있도록 너트와 볼트를 따로 부착
하여 사용하도록 하였다.
2.5 자료 처리
2.5.1 UPC608 및 Labview를 이용한 데이터 처리
본 시험에서 사용된 표적인 계측장비는 UPC608과 Labview이다. 두
software의 특징은 피라미달 발란스를 통하여 측정되는 값들을 실시간으
로 읽어 들이고 또한 각 측정 데이터를 그래프 상으로도 보여주어 시험의
이상 유무와 데이터 처리의 정교함과 신뢰성을 높이는데 큰 몫을 하였다.
신 시험결과를 읽어 들이는 validyne 社의 장비가 주변 기에 민감하
기 때문에 약간의 오차가 발생하였는데 이를 극복하는 방법으로 같은 방
법으로 여러 번 시험을 반복하였으며 가장 큰 값과 가장 작은 값을 나누
어 측정하여 평균치로써 데이터를 획득하였다.
속도와 각 측정값을 구하는 장치 구성도는 아래와 같다.
- 24 -
그림 7 데이터 획득 과정
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3. 풍동의 신뢰성 입증 및 Blockage Error Correction
낙하산의 풍동시험을 하기에 앞서 시험에 사용되는 풍동의 신뢰성을 입
증할 필요가 있다. 즉, 모터의 상태와 기본적인 외관의 점검부터 풍동 테
스트부의 내면의 상태 그리고 무엇보다도 중요한 유질의 상태가 시험에
가장 중요한 요소이므로 반드시 점검하고 넘어가야 할 부분이다.
따라서 본 시험에서는 풍동의 유질 상태와 6분력 피라미달 발란스의 계
측능력 상태 점검을 위하여 먼저 기본적으로 원형 disk의 항력계수 측정
과 원형 모형을 한 낙하산 그리고 시험에 직접적으로 사용되는 십자형 낙
하산의 항력계수를 측정하여 기존에 여러 시험으로 증명된 값들과 상호
비교하여 풍동이 시험에 사용됨에 있어 적합하다는 결론을 얻도록 하고자
하였다.
3.1 원형 disk 항력계수 측정
● 실험 조건
• 기온 : 25℃(습도 67%)
• 밀도 : 1.2178 kg/m 3
• 평판넓이 : 0.01 πm 2
반지름 0.1m(10cm), 두께 0.01m(1cm), 재질(나왕)
• 실험속도 : 5 ~ 25m/s
• 보정치 : 0.0032mV/200g
● 실험 방법
• UPC608을 이용하여 데이터를 얻는 과정에서 발생되는 oscillation
로 인하여 생기는 문제점을 보완하기 위하여
- 26 -
- 정확한 실험을 위하여 rpm의 증가에 따른 속도를 측정
☞ 속도를 기준으로 하면 정확한 속도를 얻기 어렵고 rpm을 100 단위로
증가시키면서 실험. 략 100rpm당 평균 5m/s씩 증가하는 경향을 보
였음
- UPC608을 통해 읽혀진 데이터 값을 측정할 때 가장 많이 나타나는
값을 여러 개 읽어 평균값을 취하는 방법 채택
- 위와 같은 방법으로 5회 반복 실험
● 실험 설치
그림 8 원형 disk설치(정면)
그림 9 원형 disk 설치(측면)
- 27 -
● 실험 결과
D=12ρv2SC D C D=
D12ρv2S
표 2 원형 disk의 항력 측정 결과
풍동 rpm 속도(m/s) 전압(mV) Drag(N) CD100 5.53 0.0018 1.103625 1.886497774200 10.7 0.0067 4.19011937 1.875604655300 15 0.0128 7.848 1.823314166400 20.5 0.0238 14.592375 1.815111422500 25.4 0.0375 22.9921875 1.862935862
그림 10 원형 disk의 항력 및 항력 계수 그래프
- 28 -
3.2 Blockage Error Correction
3.2.1 Tunnel Blockage and K-value for cruciform geometries
본 연구에서는 모형면적의 풍동내부에 관한 제한치를 넘지 않기 위하여
실제 낙하산의 상사성(similirity)을 고려하여 축소 제작한 모델을 사용하
였다.
물론, 낙하산 풍동시험에서 좀 더 개연성 있는 시험결과를 얻기 위해서
는 가능한 큰 모델을 사용해야 하나 이러한 모형은 낙하산이 완전 전개
되었을 때의 면과 풍동 벽면 사이의 흐름속도를 증가시키게 하므로 결과
적으로는 낙하산 시험 모델의 항력계수만 증가시키는 요인을 만들게 된
다. 따라서 매우 큰 test section을 가진 풍동이 아니면 어떤 형태라도
풍동에서 측정된 항력면적에 한 보정이 필요하다. 이를 위해 Maskell의
근사 보정 방법을 적용하여 상관관계를 이끌어낸 보정계수를 사용하여 풍
동 test section의 동압을 보정 하였으며 보정된 유효 동압은 다음과 같
은 관계를 통하여 얻을 수 있다.
q corrq uncorr
=1+1.85(CDS 0) uncorrC t
여기서 Ct는 풍동 test section의 측정부의 단면적이고 (CDS 0) uncorr는 보
정하기 전 자유류의 항력면적을 나타낸다.
십자형 낙하산이 각이 지지 않은 뭉툭한 모양을 하고 있으므로 이것에
의한 tunnel blockage의 효과는 Maskell's theory를 써서 정확히 계산할
수 있다.
Maskell은 개방된 상태의 공기에서 측정된 항력 면적(drag area)은 다음
에 나오는 식에 의한다고 제안한 바 있다.
SCDC=SCDꀌ
ꀘ
︳︳︳
1
1+KCSCD
ꀍ
ꀙ
︳︳︳
여기에서 나오는 K는 소위 말하는 Maskell coefficient이며 이는 일반적
- 29 -
으로 형상에 따라 다른 값을 가진다. 예를 들어 구멍이 없는 낙하산의 경
우는 K=2.8, 리본 형태의 낙하산은 이미 오래전부터 K=1.85의 값을 사
용하고 있다. 십자형 낙하산은 K 값의 범위가 K=1.05~1.54인데 이는 십
자형 낙하산이 완전 inflation 되었을 때 십자형의 모양으로 인해 각 모서
리에 생기는 구멍이 크고 작은 차이이다. 따라서 십자형 낙하산의 K 값의
범위는 모서리 구멍의 크기에 따라 1.05~1.54의 값을 가지게 되는 것이
다.
위의 식은 실험적으로 blockage ratio가 넓은 범위에서 즉, SC D/C 값이
0.05에서 0.5 범위에서 유효하게 사용되었다. 이 값들은 blockage ratio
가 10% 작아지면 항력 면적(drag area)이 5~10% 늘어난다는 것을 암시
하고 있다. 이것은 또한 위의 식이 실험에 사용되는 축소형 모델의 크기
제한을 정의하는데 고려해야 할 사항이다. 즉,
SC≪1 Maskell's condition
실제로 Maskell's equation을 사용하는 첫 번째 이유는 확장변수(S/C)를
계산하는데 있다. 이 연구에서 실험적으로 다루어진 부분에서는 특히 십
자형 낙하산의 경우는 다른 낙하산과는 달리 suspension line의 길이에
따라서 canopy의 투사면적이 달라짐을 이미 위에서 언급하였고 풍동시험
중에 풍동 내 바람의 유질의 영향에 의해 wake가 발생하게 되면 정밀한
K 값을 구함에 있어 어려움이 있다. 그에 따라 미소하게나마 달라지는
parameter들을 정확히 측정하는 방법으로는 수치해석적인 방법으로 접근
하여 해결할 수 있다. 이미 알고 있는 SCD와 SCDS 그리고 C값을 이용하
여 정확한 K 값을 구하는데 접근하는 방식을 다음과 같은 선형 방정식을
이용할 수 있다.
CDCDC+SCDC
1
(1+ 1K-CDCCD )
-1-SCDC-12
CDCDC (1+
1K-CDCCD )=-
12 ((CDCDC )
2
(1+ 1K-CDCCD )
2
-4SCDC )
12
이번 논문 실험에 사용될 풍동의 신뢰도를 측정하는 방법으로 지난 번
- 30 -
수행했던 원형 판(지름 20cm)의 Cd값에 이어 원형 낙하산의 Cd값을 측
정하여 풍동의 신뢰도를 인증하는 절차의 실험이다. 하지만 Cd값을 구하
기 앞서 고려해야 할 사항이 풍동 내부 벽면과 실험 상 물체의 끝부분
과의 거리에 의해 발생하는 blockage를 고려해야 할 것이다. 낙하산 풍
동 시험에서 좀 더 개연성 있는 시험을 하고 결과를 얻기 위해서는 가능
하면 큰 모형을 사용해야 하지만 이러한 모형의 blockage는 풍동 벽면과
낙하산의 끝자락 면과의 흐름속도를 증가시키므로 결과적으로 모형의 항
력계수가 풍동벽면이 존재하지 않는 경우보다 상당히 증가하게 된다. 이
러한 blockage의 보정이 없이는 정확한 풍동시험의 결과를 얻기는 어렵
다. 따라서 매우 거 한 형태이던지 아니면 풍동에서 측정된 항력면적에
한 보정이 반드시 필요하다. 이번 시험에서 blockage 보정은 원형 형
태와 시험의 주요 목적인 십자형 낙하산 두 가지 경우로 나누어 각각 시
험하여 풍동의 신뢰성을 높이기로 하였다.
3.2.2 Drogue Chute의 항력계수 측정
낙하산의 부분의 모형은 bluff type이기 때문에 풍동의 blockage 효과
는 Maskell's theory를 이용하여 비교적 정확하게 측정할 수 있다. 그래
서 Maskell은 다음과 같은 식을 제안하였는데 이 식은 open-air의 상태
에서 측정된 Cdc와 풍동에서 측정된 항력면적 또는 SCd와 관계가 있으며
다음과 같이 표현할 수 있다.
SCdc=SCdꀌ
ꀘ
︳︳︳
1
1+KCtSCd
ꀍ
ꀙ
︳︳︳
여기에서 C는 풍동 테스트부의 단면적이고, K는 Maskell's coefficient
인데 일반적으로 형태에 따라 좌우된다. 예를 들어 구멍이 없는 원판의
경우는 K=2.8이고 ribbon형이나 ring-slot 낙하산의 Maskell's
coefficient는 K=1.85이다.
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K값은 여러 번의 풍동 시험을 통하여 얻어진 항력 면적을 통하여 얻어
지는 것이 일반적이나 다음과 같은 수치해석적인 방법을 통해서도 구할
수 있음을 소개하기로 하겠다.
Cd
Cdc+SCd
C
1
(1+ 1K-Cdc
Cd )-1-S
Cd
C-1
2
Cd
Cdc (1+1
K-Cdc
Cd )=-1
2 ((Cd
Cdc )2
(1+ 1K-Cdc
Cd )2
-4SCd
C )1/2
여기에 Macha와 Buffington이 Maskell의 근사 보정방법을 적용하여 상
관관계를 이끌어 낸 보정계수(correction factor : K)를 사용하여 풍동
테스트부의 동압을 측정하는 방법을 제시하였고 보정된 유효 동압 (q corr)
을 통하여 blockage를 보정하는 방법을 제시하였다. 다음의 식과 같다.
q corrq uncorr
=1+1.85(C dS) uncorrC t
여기서 (C sS) uncorr는 보정 전(uncorrected) 자유류의 항력면적을 나타낸
다.
따라서 보정 후 Cd값은 다음과 같이 구할 수 있다.
(Cd) corr=Dq corrS
이번 실험에 사용된 drogue chute의 특성은 다음과 같다.
- 32 -
• 전개 시 모습
그림 11 원형 낙하산의 측면 #1
그림 12 원형 낙하산의 측면 #2
그림 13 원형 낙하산의 정면
그림 14 원형 낙하산의 후면
• 무게 : 400g(0.4kg)
• D0(the nominal diameter) : 75cm(0.75m)
• S0(the total canopy area) : S 0=D20π/4=0.4418m
2
• Range of Cd : 0.4 ~ 0.55
• 풍동 테스트 부 단면적 : 0.82843m2
• 풍동실 조건
- 온도 : 25.6℃
- 습도 : 65%
- 33 -
- 밀도 : 1.2178 kg/m 3
실험에 적용된 속도는 낙하산 표준 운용 속도(descent velocity)는
11m/s이므로 그 속도를 적용 하였다. 하지만 이번 실험에 사용된 낙하산
이 다른 낙하산과는 달리 drogue chute의 특징인 main parachute의 전
개를 용이하게 하기 위하여 쓰이는 용도이므로 중앙에 스프링이 장착되어
있다. 따라서 무게는 더 무겁지만 낙하산이 충분히 전개되는 속도가 실험
속도 내에 있었기 때문에 Cd값을 얻는 데에는 지장이 없었다.
실험 data 획득은 지난번과 동일하게 UPC608을 이용하였다. 낙하산이
유연성 구조물이기에 약간의 oscillation에 의하여 발생되는 오차는 여러
번의 반복 실험과 주변의 값들을 평균하여 가장 근접한 수치를 읽어내었
다.
표 3 원형 낙하산의 실험 결과
Velocity(m/s) Voltage(mV) Drag(N) (C d) uncorr (Cd) corr q uncorr q corr (C dS) uncorr
6 0.0147 6.7073 0.6926 0.4114 21.9204 36.8987 0.3060
9 0.0458 20.8976 0.9591 0.4928 49.3209 95.9882 0.4237
10 0.0650 29.6581 1.1025 0.5281 60.89 127.1207 0.4871
11 0.0820 37.4149 1.1494 0.5386 73.6769 157.2296 0.5078
위의 그래프에서 보듯이 blockage 보정 후 동압은 약 2배 정도 증가하
였으며 항력계수는 2배정도 줄어들었다. 이는 풍동 벽면과 낙하산 끝자락
과의 거리로 인하여 속도 증가가 많았음을 보여주고 있다.
원형 drogue chute Cd값의 범위가 0.4 ~ 0.55인데 비하여 사용된 낙하
산은 완벽한 리본형이 아닌 porosity가 전혀 없는 형태의 drogue chute
이므로 일반적인 리본형 낙하산의 Cd값 보다는 약간 높은 값이다. Cd값
모두 기준치 내에 있지만 조금 더 높은 값이 측정되었다는 생각이 들었는
데 이는 약간의 oscillation과 실험에 사용된 drogue chute인 까닭에 용
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수철을 포함하고 있어 다른 낙하산에 비하여 무게가 더 나가고 위의 사진
에서 보는 바와 같이 각 suspension line 사이가 줄로 이루어져 공간이
있는 게 아닌 면으로 연결되어 있어 바람에 의한 영향을 더 받았기 때문
이라고 생각한다.
그림 15 원형 낙하산의
Cd 보정 곡선
그림 16 원형 낙하산의
동압 보정 곡선
실험 전 최초 계획에서는 속도를 5m/s 단위로 측정하려 했으나 5m/s에
서는 낙하산이 완전히 inflation 되지 않아 실험을 하는 자체가 무의미 하
였다. 그래서 완전히 inflation 되는 속도를 찾으니 6m/s였고 이 속도로
실험의 초기 속도를 결정하게 되었다.
또한 최고 속도를 결정함에 있어 11m/s 이상 측정을 목표로 하였으나
낙하산이 전개된 이후에는 낙하산 면적에 의한 유속의 방해로 인하여 테
스트부의 풍속이 12m/s 이상 증가하지 않았다. 이후 인위적인 풍속의 증
가를 위하여 풍동 fan의 rpm을 증가시켰으나 속도 증가는 기 할 수 없
었다. 참고로 략 풍동 fan이 500rpm 가까이 되면 순수 테스트부의 풍
속은 30m/s 가까이 측정되나 이 실험에서는 12m/s 이상 증가하지 않았
다. 무엇보다도 낙하산의 descent velocity가 11m/s 이므로 충분한 실험
이 가능하였다.
- 35 -
3.2.3 Cruciform Parachute의 항력계수 측정
cruciform parachute는 drogue chute보다 훨씬 무게가 가벼워 낙하산
이 충분히 전개되는 시간과 요구하는 풍속이 낮았다. 시험의 조건은 낙하
산이 완전히 전개되는 속도인 4.45 ~ 20m/s 까지 설정하였다. drogue
chute보다는 size가 작아 blockage 효과가 적었고 그로 인해 시험속도를
20m/s까지 측정할 수 있었다.
시험에 사용된 cuciform parachute의 제원은 다음과 같다.
• S0 : 0.2304m2
• Range of Cd : 0.60 ~ 0.85
표 4 십자형 낙하산의 실험 결과
Velocity(m/s) Voltage(mV) Drag(N) (C d) uncorr (Cd) corr q uncorr q corr (C dS) uncorr
4.45 0.0073 3.3308 1.19895 0.7922 12.0577 18.2686 0.2762
6 0.0104 4.7453 0.9396 0.6699 21.9204 30.7425 0.2165
10 0.02045 9.3309 0.6651 0.6177 60.89 78.2308 0.1532
15 0.0476 21.7189 0.6881 0.6315 137.0025 177.3691 0.1585
20 0.07825 35.7038 0.6362 0.6 243.56 309.935 0.1466
22 0.09913 45.2309 0.6661 0.6183 294.7076 378.8015 0.1535
기타 풍동의 조건이나 기상 조건은 위의 drogue chute의 시험조건과 동
일하다.
- 36 -
그림 17 십자형 낙하산의
Cd 보정 곡선
그림 18 십자형 낙하산의
동압 보정 곡선
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4. 실험방법
앞서 이미 언급했듯이 낙하산은 유연성 구조물이기 때문에 위치의 측정
을 하기 위해 반드시 떨림(oscillation)에 해서 보정과정이 필요하다. 풍
동 내 에서 어떠한 suspension line의 조작이 없을 때에는 떨림 현상이
suspension line을 조작했을 때 보다 더 심하게 나타난다. 이는 지지 에
붙어있는 attached plate에 의해 stream이 일정하지 않게 되어 나타나는
현상이고 suspension line의 조작으로 그 지역을 회피하게 되면 지나친
떨림의 현상은 없어지게 된다.
이렇게 떨림이 심한 상태에서 suspension line의 변화에 따라 운동방향
과 위치가 바뀌는 것을 측정함에 있어 많은 어려움이 따르게 된다. 낙하
산이 강성 구조물이 아닌 유연성 구조물이기 때문에 떨림 현상은 어느 위
치에서나 있게 된다.
그래서 일정시간 내에 여러 번의 촬영을 통하여 낙하산의 변화된 위치와
그와 동반되는 떨림 현상도 여러 번의 촬영을 통해서 오차를 수정하는 방
법을 택하기로 하였다.
실제 풍동시험에 설치되었던 형태에서 필요한 각 부분의 거리를 사전에
측정하여 camera calibration을 하고 주어진 data를 이용하기로 하였다.
실험은 다음과 같은 형태로 설치되었으며 바람에 의해 카메라가 흔들리
는 것을 방지하기 위하여 카메라 고정부에 또 다른 장치를 설치하였다.
또한 기본형 십자형 낙하산과 응용형 십자형 낙하산 모두 같은 방법으로
실험을 실시하였고 측정치 또한 동일한 방법으로 획득하였다. 이 장에서
쓰인 측정 방법에 해서는 기본형 십자형 낙하산의 경우로 그림과 삽화
를 사용하였고 응용형 십자형 낙하산의 경우도 마찬가지임을 미리 밝혀둔
다.
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그림 19 풍동 테스트부 내 실험장치
4.1 Camera Calibration
4.1.1 Camera Calibration 설치
낙하산의 운동을 촬영하기에 앞서 suspension line의 길이 조작으로 인
하여 움직인 정확한 거리를 측정하기 위한 방법으로 camera 촬영을 이용
한 방법을 응용하기로 하였다. 이 방법은 낙하산이 움직이면서 발생하는
side force나 pitch 등의 힘은 매우 미미하고 진동이 심한 탓에 정확한
측정을 하기 어렵기 때문에 낙하산이 inflation 된 직후의 위치와 움직인
위치를 사진 촬영으로 판독하는 방법이다. 실제 실험을 하기에 앞서 정확
한 값을 얻기 위한 camera calibration을 실시하였다. inflation 된 낙
하산의 canopy의 머리 부분과 camera 렌즈까지의 거리를 측정하여 실제
풍동시험의 조건과 동일화 시키는 방법을 채택하였다. 실제 풍동시험에서
는 시험 설계를 낙하산 canopy로부터 카메라 렌즈까지의 거리(d)가
76cm 이므로 실제 값을 얻기 위한 calibration 과정에서도 동일한 거리
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를 적용하였다.
calibration을 위한 실험은 다음과 같은 형태로 설치하였다.
그림 20 camera calibration 실험 설치
camera calibration을 하기에 앞서 일정한 간격에 한 카메라의 해상능
력이 필요하다. 즉, 일정 간격을 촬영하였을 때 카메라가 인식하고 있는
격자(pixel)수를 이용토록 하고 이를 사전에 파악하여 실제 실험을 할 때
낙하산이 움직인 거리를 알 수 있게 하는 사전의 방법이다.
4.1.2 camera calibration 판독방법
먼저 카메라 판독 방법은 낙하산의 정확한 위치를 파악하고자 함이 아니
라는 것을 미리 밝혀두는 바이다. 앞에서도 이미 여러 번 언급했듯이 낙
하산은 항공기와 같은 강구조물이 아니라 유연성 구조물이기 때문에 바람
의 영향에 아주 민감하게 반응하므로 위치 변동이 있은 다음의 위치를 그
로 유지하며 고정된 상태로 있기가 매우 어렵다. 따라서 낙하산의 정확
한 위치보다는 움직인 위치가 군(群)을 형성하게 될 것이다. 그러면 낙하
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산의 움직인 위치를 파악하는데 도움이 될 것이고 카메라 보정을 통한 방
법을 사용하여 움직여 모여 있는 군(群)에 한 길이 판독을 실시하면
략적인 움직인 거리가 나오게 되어 정성적 실험이 가능하게 되는 것이다.
카메라 판독을 위한 격자는 모눈종이에 50×50cm의 정사각형에 가로 세
로 각각 5cm의 간격을 두고 점을 판독하도록 그렸다.
그림 21 camera calibration 격자
camera calibration 과정을 거쳐 카메라의 특성을 알게 되고 camera
calibration의 목적인 단위 길이 당 pixel 수도 알 수 있게 되었다.
파악된 결과는 다음과 같다.
- camera 해상도 : 96 ×96 pdi
- 5cm 당 차지하는 pixel 수 : 8.47 ×6.35cm(또는 3.33 ×2.50inch)
이 상태에서 5cm가 차지하는 비율을 알아내기는 그리 어렵지 않다. 사
진 판독 상 나타는 점과 점 사이의 거리는 0.4982cm인데, 이 길이 내에
차지하고 있는 pixel의 수는 판독결과 19.8465개 이다. 하지만 판독결과
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pixel 수가 세어지는 과정에서 생기는 오차를 고려하여 반올림 하지 않고
소수점 이하의 숫자는 버림 하도록 하였다. 따라서 5cm 당 차지하는
pixel의 수는 19개이다. 또한 가로가 사진 판독 결과로는 8.47cm이고 세
로가 6.35cm인데 5cm의 정사각형이 사진에서는 17배, 세로는 11.5배가
된다. 원래 사진의 길이(cm)에 따른 pixel의 개수는 가로의 경우
18.8235(8.47cm/17), 세로의 경우는 20.8698(6.35cm/11.5) 이므로 이
두 값의 평균은 19.8465이다. 이렇게 되면 1cm 당 3.9693개가 된다.
4.2 낙하산 풍동 시험 시 위치 측정
위에서 언급한 camera calibration의 방법과 data를 이용하여 실제 낙하
산 풍동시험에서의 위치를 측정할 수 있다. suspension line의 길이에 따
라 위치가 변하고 또한 강성 구조물이 아닌 관계로 떨림이 심하여 육안
상으로나 얻어지는 data만으로 정확한 위치를 측정하기란 여간 어려운 일
이 아니다. 따라서 이를 보정하는 방법으로 역시 사진 촬영 후 판독하는
방법을 택하기로 했다.
먼저 완전 inflation 된 낙하산의 canopy를 기준으로 했을 때, 낙하산
canopy를 세부분으로 나누어 카메라가 잘 인식할 수 있는 색깔로 표시하
였다. 처음과 움직인 후의 위치를 사진 촬영으로 판독하기 위함인데 오차
를 줄이고 판독을 용이하게 하기 위하여 한 점이 아닌 양쪽 끝에도 식별
표시를 하였다.
4.2.1 위치 측정 방법
바람의 세기가 너무 세어 떨림이 증가하는 상태를 방지하기 위하여 최
한 저속에서 완전 inflation 되었을 때의 위치를 촬영한다. 여러 현상으로
인하여 떨림이 있겠지만 일정 시간을 동영상으로 촬영 후 판독하면 한가
운데의 위치를 찾을 수 있다. 한가운데의 위치를 캐노피의 형태인 직사각
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형의 중앙이라고 가정하면 다음과 같은 그림을 그릴 수 있다.
그림 22 캐노피 중앙의 식별 표시(변형 전)
캐노피 중앙의 식별 표시는 위의 그림에서와 같이 suspension line의 길
이를 변형하기 전의 위치가 된다.
suspension line을 조정하여 길이를 변화시키면 canopy의 위치도 변하
면서 식별 표시 또한 위치가 변하게 될 것이다.
다음 그림은 canopy에 표시된 식별 표시가 suspension line의 변화에
따라서 위치가 변한 상태를 예를 들어 표시하였다.
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그림 23 캐노피 중앙의 식별 표시(변형 후)
위의 과정에서도 많은 떨림으로 인하여 육안으로나 발란스를 통하여 정
확한 위치를 찾기 어렵겠지만 촬영 기법을 통하여 극복할 수 있다.
suspension line 변형 후 임의의 지점에 위치한 식별 표시의 촬영이 끝
나면 다음 과정으로 suspension line의 길이변화로 인하여 얼마만큼 낙하
산의 위치 변화가 있었는지 파악하는 과정이 필요하다.
이 방법은suspension line의 길이를 변화하기 전과 변화 한 다음의 사진
을 겹쳐 위치를 파악하는 방법을 썼는데 두 장의 사진을 겹치면 다음과
같다.
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그림 24 위치 판독 과정
위와 같이 설정하면 처음의 점과 임의의 위치에 자리 잡은 점은 직각 삼
각형 형태를 이룰 것이고 점과 점 사이의 각선의 길이는 알 수 있게 된
다. 사진 판독 상 움직인 거리는 앞 단계에서 실시한 camera calibration
과정을 통해 얻어진 결과로 움직인 거리를 측정 할 수 있게 된다.
이 방법을 통하여 낙하산 suspension line의 길이에 따라 얼마만큼씩 위
치가 변화하는지 비교 및 분석할 수 있다.
suspension line에 의해 움직인 낙하산의 개략적인 모양은 다음과 같다.
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그림 25 낙하산의 위치 변형
suspension line의 조작 위치에 따라 여러 모양으로 변하겠지만 그림 상
에서 알아보기 쉽게 하기 위하여 상하로 움직이는 형태만 나타내었다.
이미 위에서 언급한 로 canopy 중심의 식별 표시를 이용하여 사진 판
독을 하면 위치 변형이 파악이 되고 또한 위의 그림에서 볼 수 있는 높이
h도 파악할 수 있게 된다. canopy를 중심으로 suspension line을 조작
전후 낙하산의 움직인 각도인 α도 알 수 있다.
α는 다음과 같이 구할 수 있다.
tanα=hL
α=tan -1( hL ) 이렇게 해서 구해진 각도는 후에 필요시 낙하산의 운동 방정식에 필요한
힘의 분력이나 합력을 구할 때 쓰일 수 있다.
4.3 suspension line의 길이 변경
낙하산의 방향전환을 위하여 suspension line의 길이를 조정해야 하는데
십자형 낙하산은 사방이 같은 형태와 위치에 있으므로 서로 칭되는 위
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치에서의 동작은 한 번의 실험을 실시함으로써 다른 위치의 동작을 예상
할 수 있다. 따라서 suspension line을 움직여 방향의 전환을 얻기 위해
서는 gliding이 가장 잘 이루어지는 위치의 suspension line과 spin 특성
이 뛰어난 위치를 찾아야 한다. 모든 위치의 모든 suspension line을 조
작하여 실험 할 수 없는 관계로 칭되는 면을 제외하여 각각의 실험을
할 수 있도록 하였다.
4.3.1 spin 특성을 얻기 위한 suspension line
기존의 연구 결과와 문서를 확인하는 동시에 역학적으로 고려해볼 때
spin 효과를 얻기 위한 가장 효과적인 방법은 각 arm의 끝부분의
suspension line의 길이를 조절하는 것이 가장 이상적이라는 예상과 함께
실험을 실시하기로 하였다.
그림 26 기본형 십자형 낙하산의 steering suspension line
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방향 전환을 하기 위한 하나의 방법으로 사용되는 spin 특성을 이용하는
방법을 보기 위함인데 역학적으로 보았을 때 낙하산 canopy에 가장 많은
모멘트를 줄 수 있는 위치의 suspension line이다. 다른 위치에서의
suspension line 길이의 변형을 비교할 계획이며 이 중 가장 좋은 spin
특성을 나타내는 위치의 suspension line을 택하여 특성 값을 구하고자
할 것이다.
4.3.2 방향전환을 위한 suspension line
십자형 낙하산의 가장 이상적인 방향 전환의 방법은 공기역학적으로 봤
을 때 각 사방으로 뻗은 arm 방향이 아니라 canopy가 변형되어 완만한
곡선을 이루는 각선의 방향이 될 것이라 예상하고 있다. 실험을 통하여
정확한 확인을 해봐야 알 수 있는 상황이지만 공기역학적인 측면에서 예
상한 로 주도적인 실험을 하고 추가적인 방법 역시 실험을 통하여 확인
하고 가장 효과적인 방법을 모색할 것이다.
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그림 27 gliding을 위한 예상 suspension line(기본형)
가장 적은 suspension line의 운용과 적은 힘으로 canopy의 모형을 바
꾸기 위한 방법으로 위와 같은 위치가 예상된다. 하지만 아래의 그림에
나타나는 suspension line의 위치는 가장 일반적이고 표적인 위치라 생
각하고 실험을 지속하면서 좀 더 뛰어난 효과를 낼 수 있는 방법에 해
서는 실험을 통한 확인을 할 것이다.
위에서 언급한 두 가지 방법인 spin 특성과 gliding 특성을 보기 위한
실험은 낙하산이 가질 수 있는 기본적인 특성을 파악하기 위한 기초적인
실험이고 좀 더 나은 방향성을 가지기 위한 방법은 실험을 통해서 새롭게
밝혀질 것이다. 응용형 십자형 낙하산 역시 같은 방법으로 측정하였다.
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5. 실험결과
5.1 기본적인 형태를 가진 십자형 낙하산의 방향 제어 특성
앞에서 언급한 바와 같이 십자형 낙하산의 기본적인 방향전환의 방법은
주로 spin을 이용한 방법이었다. 하지만 정교한 낙하를 위해서는 기의
조건이 아주 완만하고 좋은 상태이어야 하고 그렇지 못한 상태에서의 화
물 투하는 정확한 위치에서의 투하가 어렵게 됨은 물론이고 바람의 영향
을 극복하기 위해 지나친 suspension line을 조작하게 되어 결과적으로는
추락하게 되는 현상을 초래하기 까지 되었다. 그러한 현상을 방지하고 더
나은 방법을 연구하기 위해서는 반드시 기존의 방식에 한 실험이 수행
되어야 하고 문제점을 파악해야할 것이다. 또한 suspension line의 움직
임에 한 정확한 데이터와 결과가 없이 사용되어 문제점을 발견하게 되
었을 때 극복할 수 있는 방법도 미약한 실정이었기 때문에 기존의 방식을
시험하는 것은 중요하다. 뿐만 아니라 canopy의 변형이 없이 순수하게
suspension line만을 이용하여 더 효과적인 방향전환의 방법과 그에 덧붙
여 canopy의 변형과 suspension line을 이용하여 방향전환의 효과를 극
화 시키는 실험의 결과를 보기로 하였다.
5.1.1 십자형 낙하산의 기본적인 spin 특성
기존의 십자형 낙하산의 방향 제어 방법은 주로 steering 방식에 의한
spin을 유도하는 방법에 의존하는 방식이었다. 다른 형태의 낙하산도 마
찬가지 이지만 십자형 낙하산은 화물 투하 후 임의의 한쪽 방향으로 자연
스레 자유낙하 운동을 한다.
따라서 원하는 방향으로 gliding을 하기 위해서는 낙하산의 steering
line을 당기거나 길이를 늘이는 방법으로 낙하산의 spin 운동을 유도하여
gliding 하는 방향을 바꾸는 방식이었다. 즉 gliding 하는 방향은 바꾸지
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않고 spin만으로 방향을 돌려 gliding하는 방향에 영향을 주기 휘함이다.
하지만 이러한 방법은 낙하산이 투하되는 기가 아주 고요하고 안정적인
상태에서는 가능한 방법일 수 있으나 기류가 불안정하여 바람이 많이 불
고 또 바람 방향이 일정하지 않으면 수시로 spin을 유도하여야 하기 때문
에 steering line을 지나치게 많이 조작하여야 한다. 풍동시험을 통해서도
확인된 현상이지만 십자형 낙하산은 spin을 지나치게 많이 유도하면
suspension line이 꼬이는 현상이 심심찮게 발생하곤 한다. 이러한 현상
은 만약 낙하산이 공중에서 낙하되고 있는 상황이라면 추락을 의미하게
되므로 지나친 조작은 금지해야 한다. 줄 끝의 점은 suspension line이
부착된 부분이다.
실험을 통해 파악된 십자형 낙하산의 steering line은 앞서 실험방법에
서 표기한바와 같이 다음 그림의 위치이고 정성적 방법을 통하여 얻어진
방향 특성의 결과도 그래프로 나타내어 지고 있다.
십자형 낙하산의 steering은 다른 형태의 낙하산과 달리 상당히 빠른
spin 특성을 가지고 있다. 각 arm의 끝 부분의 line이 steering을 할 수
있게 만드는 선인데 방향 전환을 목적으로 하는 line의 조작보다도 훨씬
적은 힘으로 spin을 할 수 있고 line 조작에 의해 낙하산의 spin 반응 시
간도 매우 짧은 것 또한 특징이다.
spin의 운동 방향은 움직인 suspension line이 부착된 쪽의 반시계(왼
쪽) 방향으로 움직인다. spin 특성을 얻기 위하여 suspension line을 움
직였을 때 방향이 바뀌는 것을 정성적 실험을 통해 얻어진 결과는 다음과
같다.
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그림 28 기본형 십자형 낙하산의 suspension line에 의한 spin
효과
위의 결과에서 보면 알 수 있듯이 spin 효과는 예상했던 것 보다
suspension line의 길이를 적게 움직였을 때에도 민감하게 반응하는 경향
을 보였다. 처음에 suspension line을 움직이기 시작했을 때 미약한 변화
가 감지되었으나 2~3cm의 길이 변화를 주었을 때 민감하게 반응하면서
가장 많은 spin 효과를 얻을 수 있었다. 이번 실험에서는 suspension
line을 총 5cm를 변화시키면서 spin이 일어나는 것을 관찰한 결과 략
40도 이상 spin이 발생했는데 그중에서 suspension line의 길이를
2~3cm 변형하는 구간에서 25도 이상의 효과를 나타내었다. 순간적으로
많은 양의 spin이 발생함을 볼 수 있었고 spin이 발생하는 속도 역시 굉
장히 빨랐다. 하지만 위에서 언급한 5cm 이상의 steering line을 조작할
시에는 spin 효과는 크게 달라짐이 없었고 오히려 canopy의 변화까지 일
어나게 되었다. 따라서 기존의 방향 전환의 방법인 spin에 의존하는 방식
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은 낙하산의 급격한 spin 때문에 suspension line이 서로 꼬이는 현상을
초래할 수 있다는 가정이 입증 되었다. 즉, 순간적인 spin 때문에 방향을
전환하고자 여러 번 steering line을 조작하는 것은 바람직한 방법이 아
님을 알 수 있었다. 하지만 낙하산에서 발생하는 spin을 순수하게 방향전
환만을 목적으로 사용하는 신 미세한 방향 조정을 위해 사용된다면 더
욱 정교한 화물 투하에 많은 도움이 될 것이다.
5.1.2 십자형 낙하산의 기본적인 gliding 특성
십자형 낙하산은 전체적으로 봤을 때 정사각형의 형태를 가지고 있다.
그래서 방향전환을 함에 있어서 각 arm의 방향으로 방향전환은 공기역학
적인 측면에서 봤을 때 그렇게 큰 효과를 기 하기는 어렵다. 따라서
canopy의 형태를 순간적으로 바꿔 주어 gliding의 효과를 높여주는 방식
이 적합할 것이다. 그렇지만 지나친 canopy 형태의 변화가 아닌 arm과
arm 사이에 빠져나가는 공기의 흐름과 양을 조절하는 것이 목적이므로
외형상으로 봤을 때는 canopy의 변화가 그렇게 심하게 나타나지는 않는
다.
다음 두 그림을 비교하여 보면 gliding 효과를 이끌어내기 위한
suspension line 조작을 하였을 때 canopy 변화가 그렇게 심하지 않음을
알 수 있다.
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그림 29 완전 inflation 된 기본형 십자형 낙하산의 형태
위의 사진들은 풍동실험 시 낙하산의 뒤에서 촬영한 사진으로써 canopy
뒤에 붙은 스티커는 사진 촬영을 통한 위치 판독을 위해 붙여 놓은 것이
며 suspension line을 전혀 조종하지 않은 상태에서의 형태를 보여주고
있다.
가장 적은 힘으로 suspension line을 조정하여 canopy의 형태를 바꾸어
canopy 주위의 공기흐름을 바꾸어 주기 위해서 마주보고 있는 arm의
steering line을 조정하는 방식이 가장 적합하였다. 실험을 통해 알아본
결과 각 arm에 부착되어 있는 suspension line을 조정하는 것은 효과도
많이 미약하고 이번 실험이 실제 기가 아닌 풍동에서 이루어져 공기 흐
름이 깨끗함에도 불구하고 방향전환 능력이 뛰어나지 못했고 만약 실제
기상태에서 측풍이 불었을 시에는 그것을 극복하지 못하고 추락하는 경
우가 생길 수 있다는 결론을 지을 수 있었다. 하지만 낙하하는 상태를 일
정하게 유지하는 특성이 발견되어 후에 방향전환의 효과를 높일 수 있는
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하나의 방법으로 사용할 가능성이 있다.
여러 번의 실험을 통하여 gliding에 가장 이상적인 suspension line의
조종은 다음과 같은 위치였으며 아래 그림과 같이 조작하였을 때로 나타
났다.
그림 30 기본형 십자형 낙하산의 gliding을 위한 suspension
line 조작
네 방향 모두 공히 같은 위치의 suspension line의 길이를 조절함이 가
장 효과적인 것으로 실험을 통하여 밝혀졌다. 위에 표시한 지점의
suspension line의 특징으로는 완전히 inflation 된 낙하산의 canopy에
하여 가장 적은 힘으로 canopy의 형태를 변화시켜 gliding 효과를 높
이는데 있다. 하지만 무한정의 기 를 위하여 suspension line의 길이를
변형시키는 것은 또한 권장되는 방법이 아님을 다음의 결과를 통해 입증
할 수 있었다.
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그림 31 기본형 십자형 낙하산의 suspension line의
길이 변화에 의한 위치 변화
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그림 32 기본형 십자형 낙하산의 suspension line에 의한 위치
변화
위의 사진을 보면 gliding을 하고 있는 상황에서의 낙하산의 canopy를
보면 우려했던 형태변화는 크게 일어나지 않으면서 확실한 gliding을 총
한 방향전환이 이루어지고 있음을 확인할 수 있다.
spin 효과를 얻기 위한 suspension line의 실험 결과와 비슷한 양상의
결과가 나왔는데 여기에서는 suspension line을 3~4cm 변화 시켰을 때
가장 gliding 효과가 좋게 나왔다는 점에 주목할 수 있다. 또한
suspension line을 움직이는데 필요한 힘이 가장 적게 필요로 했으며 해
당 구간을 벗어난 1~2cm 지점이나 4~5cm에서의 suspension line의 길
이 변화는 큰 효과는 보지 못했으며 지나치게 suspension line의 길이를
줄이게 되면 spin 특성을 얻기 위한 실험에서와 마찬가지로 canopy가 완
전히 함몰되는 현상을 초래하면서 줄이 모두 꼬여 더 이상 통제할 수 없
는 경우에 다다르게 된다.
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5.2 기본형 십자형 낙하산의 응용된 방향 전환 방법
5.2.1 gliding 중 spin 효과
낙하산을 이용해 화물을 투하하는 과정에서 기가 안정적이지 못하여 측
풍이나 난기류가 발생하고 있는 지점을 부득이하게 통과하게 되는 경우라
면 낙하산은 원하지 않는 방향으로 낙하 경로가 바뀌거나 위치가 변하게
되는 경우가 생기게 된다. 이럴 때에는 바람에 의하여 방향이 심하게 바
뀌기 전에 미세한 조정을 실시하여 비행 방향을 수정해주거나 아니면 난
기류에 휩싸이는 즉시 낙하산이 큰 동작을 하지 않고 안정적으로 난기류
를 빠져 나올 수 있도록 해주어 화물의 손실이나 낙하산의 추락을 사전에
예방할 수 있을 것이다.
하지만 앞서 언급한 로 순수한 spin 효과만으로는 방향전환의 기 를 얻
기 어려우므로 gliding과 spin을 동시에 발생시키는 방법을 모색하여야만
했다. 그러한 결과 다음과 같은 방법이 가장 우수한 특성을 나타내었다.
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그림 33 gliding과 spin 효과를 동시에 얻기 위한
suspension line 조작(기본형)
위와 같이 suspension line을 조작 하였을 때의 결과를 살펴보면 방향
전환이 이루어지는 과정에서도 spin 효과를 나타내는 것을 볼 수 있었다.
다만 앞서 실시한 실험과 다른 점을 찾아보면 spin 효과를 얻기 위해서
suspension line에 어떠한 힘도 작용하지 않았을 때와는 달리 steering
line만을 움직였을 때의 spin 효과는 다소 떨어지는 경향을 보였고
canopy의 변화가 심하게 일어나 실제 기 상태에서는 spin 효과를 기
하기 어렵다는 예상이 들었다. 이를 극복하기 위한 방법으로 steering
line 외에 다른 suspension line을 같이 조작하여 보았는데 전보다는 다
소 안정적인 형태로 spin 효과가 확실히 일어남을 볼 수 있었다.
gliding을 위하여 suspension line은 5cm 당겨진 상태이고 spin 효과를
얻기 위한 동작으로 steering line은 3cm 잡아당긴 상태이다. 지나치게
steering line을 잡아당기게 되면 낙하산의 떨림이 심해지고 canopy의 형
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태도 많이 변형되어 원하는 방향 제어와 spin 효과를 얻을 수 없었다.
그림 34 기본형 십자형 낙하산의 gliding과 spin의 조종
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그림 35 기본형 십자형 낙하산의 gliding과 spin의 동시 효과
그래프에서 보면 아래의 점선은 방향 전환 중 steering line만을 조종
하였을 때의 경우인데 바람의 영향과 더불어 외력이 발생할 경우에는 방
향전환에 있어 효과가 미약함을 알 수 있고 검은 실선은 방향 전환 중
steering line 외에도 옆에 위치한 suspension line까지 같이 조작하였을
때를 나타내고 있다. 이는 gliding 중에도 어느 정도의 방향전환을 위한
spin 효과를 기 할 수 있다는 것을 보여주고 있다.
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그림 36 기본형 십자형 낙하산의 gliding 중 spin 효과 장면
이번 실험은 갑자기 측면에서 불어오는 바람이나 외력이 발생했을 경우
신속하게 방향 전환을 해줌으로써 다시 원하는 낙하 궤적에 되돌아올 수
있음을 보여주는 실험이었다.
5.2.2 arm의 suspension lines에 의한 gliding 효과
이번 실험의 경우는 십자형 낙하산이 다른 낙하산 보다 무게가 많이 나
가는 화물을 싣고 투하되는 특징이 있고 측풍이 지속적으로 진행된다면
방향전환을 위한 조종동작이 원활하게 되지 않고 옆으로 미끄러지는
skidding 현상을 초래할 수 있다는 전제하에 이 같은 조건들을 극복하는
방법에 해서 실시한 실험이다.
이를 방지하는 방법으로 gliding 하고 있는 arm에 부착되어 있는
suspension lines를 이용한 방법에 해서 실험을 실시하였다.
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gliding 하고 있는 방향의 arm의 모든 suspension line을 2cm씩 잡아당
긴 상태로 유지하여 방향전환과 spin 효과를 모두 얻을 수 있는 방법을
모색하였다.
그림 37 기본형 십자형 낙하산의 arm의 suspension
lines 조종
그림 38 기본형 십자형 낙하산의 arm의 suspension
lines에 의한 gliding 효과
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그림 39 기본형 십자형 낙하산의 arm suspension lines 조종
장면
gliding을 하고 있는 도중 비행 방향의 arm에 부착된 모든 suspension
line을 이용하여 측풍에 한 원하는 방향으로의 안정적인 비행과 gliding
에 한 효과 상승의 결과도 얻을 수 있었다. 하지만 정면으로 불어오는
측풍에 받을 경우의 skidding 현상에 해서는 일부 steering line을 조
종한 결과와 견주어 봤을 때 그렇게 뚜렷한 효과는 볼 수 없었다.
5.3 조종 불능 상태
낙하산의 방향 전환을 위하여 지나친 suspension line을 조종할 경우 추
락을 야기할 수 있다는 것은 이미 앞에서 언급한 바 있다. 하지만 여러
번의 실험을 통하여 알아본 결과 추락의 요인을 크게 두 가지로 나눌 수
있었다.
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첫째로 지나친 spin 효과를 얻기 위해 각 arm의 끝부분에 달린
steering line을 지나치게 잡아당겼을 경우에 발생하는 suspension line
이 꼬이는 현상이다. 이와 같은 현상에 접어드는 시간은 매우 짧았으며
일단 suspension line이 서로 꼬이는 현상에 접어들게 되면 절 회복이
불가능하게 되므로 실제 낙하산을 운용하는데 있어 절 적으로 조심하여
야 할 부분이다. 이와 같은 현상을 위해서는 운용에 앞서 suspension
line을 조종하는 범위를 사전에 정해두어야 할 것이라고 생각된다.
suspension line이 꼬여 비행 기능을 상실해가는 과정을 단계별로 촬영한
사진을 보면 다음과 같다.
그림 40 꼬임 단계(1)
그림 41 꼬임 단계(2)
그림 42 꼬임 단계(3)
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이 추락과정을 실험하면서 주목할 점은 spin을 얻기 위해 suspension
line을 조종할 때 suspension line이 서로 꼬이기 직전의 상황에서도 낙
하산이 크게 떨림이 일어나는 등의 특이한 점이 발생하지 않는다는 것이
다. 즉, 아주 안정적인 상태에서도 갑작스럽게 suspension line이 꼬이는
현상의 발생이 야기될 수 있으므로 지나친 suspension line의 조종으로
인하여 추락할 가능성이 가장 높은 경우라고 생각된다.
다음의 경우로 gliding 효과를 얻기 위한 조종 시 지나치게 suspension
line을 조종하여 canopy의 함몰 등의 현상으로 인한 추락의 경우이다. 마
찬가지로 추락의 과정을 구분하여 촬영하였고 다음과 같다.
그림 43 canopy 함몰 단계(1)
그림 44 canopy 함몰 단계(2)
- 66 -
그림 45 canopy 함몰 단계(3)
그림 46 canopy 함몰 단계(4)
이 추락과정을 잘 관찰해보면 suspension line을 움직여 gliding 효과를
얻는 과정에서 주로 발생하지만 suspension line이 서로 꼬이는 현상과는
달리 낙하산 전체에 걸쳐 아주 심함 진동이 발생되고 그만큼 suspension
line에 걸리는 힘도 매우 증가하게 된다. canopy 함몰에 접어드는 시간
역시 갑작스럽게 발생하지 않고 위 사진에서 보는바와 같이 어느 정도 단
계적인 과정을 거치므로 미연에 추락을 방지할 수 있을 것이라 생각된다.
이밖에도 gliding시에 가끔 발생하는 skidding 현상도 문제가 되는 경우
도 있지만 suspension line에 의해 바로 자세가 회복되기 때문에 제어에
큰 어려움은 없었다. 하지만 실제 공중에서 낙하 시 화물이 바람에 의하
여 심하게 흔들릴 경우 canopy에 유입되는 공기가 불안정한 상태이기 때
문에 진동이 심하게 발생되고 이로 인한 제어불능 상태가 발생할 것 이라
는 예측이 가능하였고 풍동 단면적의 크기 제한으로 인하여 실험에 이행
하지 못한 부분인 낙하산의 크기에 따른 방향 제어 효과가 어느 정도 인
지 실험할 필요가 있다. 왜냐하면 canopy의 크기가 달라지면 항력면적
역시 달라지기 때문에 방향제어에 따른 힘과 움직이는 양도 그만큼 달라
질 것이기 때문이다. 이 부분에 한 추가적인 실험이 필요하다고 느낀
다.
- 67 -
6. 응용형 십자형 낙하산의 풍동실험 결과
6.1 응용된 형태를 가진 응용형 십자형 낙하산의 방향 제어 특성
앞에서 풍동시험을 통해 알아본 canopy의 변형이 없는 십자형 낙하산의
방향전환의 특성은 크게 나누어 볼 때 arm과 arm 사이에 모두 같은 크
기로 공기가 지나갈 수 있도록 되어 있기 때문에 suspension line의 조종
을 통하여 임의의 상태에서 바로 방향 전환이나 spin이 가능하였다. 하지
만 지나친 spin이나 원하는 만큼의 gliding의 효과를 얻기 위해서 과도한
suspension line의 조작 때문에 canopy의 변형이나 suspension line이
꼬이는 현상을 볼 수 있었다. 이러한 현상은 실제 화물을 공중에서 낙하
할 때 낙하산 주위의 바람의 효과를 극복하기 위한 행동에서 얼마든지 나
타날 수 있으므로 과도한 suspension line을 과도하게 조절하지 않고 큰
gliding 효과를 얻는 방법이 필요하게 되었다. paragliding은 여느 낙하산
보다도 gliding 특성이 뛰어나기 때문에 십자형 낙하산에 paragliding의
형태를 접목시키는 방법을 채택하여 실험을 해 본 결과 예상 로 gliding
특성 면에서는 기본형 십자형 낙하산 보다는 우수한 면을 볼 수 있었다.
6.1.1 응용형 낙하산의 기본적인 spin 특성
앞서 시행한 기본형 십자형 낙하산의 실험을 통해서 spin 특성을 이용하
여 어느 정도의 안정적인 방향 전환을 할 수 있음을 볼 수 있었다. 하지
만 spin을 이용한 방법은 낙하산 주위의 바람에 의한 영향을 완전 극복하
는 데에는 한계가 있고 방향전환을 위해 지나치게 사용하게 되면
suspension line이 꼬이게 되어 추락의 위험이 있음을 알 수 있었다.
하지만 순간적인 방향 전환이나 바람에 의해 미끄러지는 skidding 현상
을 미연에 방지하기에는 적절한 방법임이 밝혀졌기에 이번 응용형 십자형
낙하산에도 spin 특성을 알아보았다.
- 68 -
그림 47 응용형 십자형 낙하산의 steering line
실험 결과 응용형 십자형 낙하산의 steering line을 움직여 spin 효과를
얻고자 하였을 때 우수한 spin 효과를 보여준 일반형 십자형 낙하산과는
달리 응용형 십자형 낙하산은 뚜렷한 spin 효과를 보여주지 못했다. 이러
한 현상은 arm 사이를 삼각형으로 막은 부분에 해서 심하게 나타났는
데 spin 효과를 얻고자 하는 방향으로 skidding 현상이 일어나는 것을 볼
수 있었다. 이러한 현상은 spin 효과를 보기 위하여 suspension line을
당기면 당길수록 skidding 현상만 심하게 초래하였고 canopy가 함몰되는
현상마저 나타났다.
- 69 -
그림 48 응용형 십자형 낙하산의 arm 사이를 막은 경우
spin
그림 49 응용형 십자형 낙하산의 막은 경우 spin 사진
- 70 -
하지만 arm 사이를 막지 않은 부분에 해서는 기본형 십자형 낙하산과
비슷한 spin 효과를 얻을 수 있어서 arm 사이를 막은 것과 막지 않은 것
과의 차이를 정성적인 실험 방법을 통하여 비교해 보기로 하겠다.
그림 50 응용형 십자형 낙하산의 arm 사이를 막지 않은
경우 spin
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그림 51 응용형 십자형 낙하산의 arm 사이를 막지 않은
경우
spin 사진
응용형 모델에서 막지 않은 부분에 있어서는 기본형 십자형 낙하산과 비
슷한 spin 효과가 나타났으며 arm 사이를 막은 부분보다는 우수했다. 하
지만 skidding 효과가 수반되었다.
6.1.2 응용형 낙하산의 기본적인 gliding 특성
응용형 낙하산은 정사각형의 형태를 가진 기본형 십자형 낙하산에 두 군
데의 arm 사이를 삼각형 형태로 막아놓은 형태로 방향 제어 효과를 높이
기 위한 gliding 효과를 높이기 위한 목적으로 설계 하였다. 기존의 기본
형 십자형 낙하산의 경우에 방향 전환을 위한 gliding 능력이 다른 형태
의 낙하산 보다 뒤지지 않을 정도로 뛰어남이 밝혀졌지만 예상치 못한 측
풍이나 바람에 의한 화물의 흔들림 현상 등으로 순간적으로 방향을 잃었
을 경우에는 원위치로 돌아오기 위하여 gliding을 하였을 때 원래 위치로
- 72 -
돌아오는 시간이 다소 많이 걸릴 수 있다는 문제점이 있었다. 더구나 십
자형 낙하산이 다른 낙하산과는 달리 제작이 간단한 장점이 있지만 충분
한 방향제어의 효과를 얻기 위해서는 충분히 높은 고도에서 낙하산을 강
하 시켜야 하지만 응용형 낙하산의 경우는 뛰어난 gliding 효과로 인하여
기본형 십자형 낙하산보다는 저고도에서도 효율적인 방향제어의 효과를
얻을 수 있다는 장점이 있다.
그림 52 완전히 inflation 된 응용형 십자형 낙하산
모습(후면)
- 73 -
그림 53 완전히 inflation 된 응용형 십자형 낙하산
모습(측면)
위의 사진들은 완전 inflation 된 응용형 십자형 낙하산의 모습을 촬영한
사진이다. suspension line을 전혀 조종하지 않은 상태에서의 형태로 기
본형 십자형 낙하산보다는 바람에 의해 다소 안정적인 상태를 보여주었
다.
응용형 십자형 낙하산의 suspension line을 이용한 방향 제어에서 분명
arm 사이를 막은 부분과 막지 않은 부분에서의 gliding 특성은 다르게 나
타날 것이다. 이전에 논의한 응용형 낙하산의 spin 효과는 arm 사이를
막은 부분과 막지 않은 부분에서의 차이가 나타났는데 canopy 주위의 공
기흐름이 canopy 형태에 의하여 바뀌게 되었으므로 분명 gliding 에서도
차이를 보일 것이라고 예상하였다. suspension line의 조종을 통하여 방
향 제어를 하는 조건은 기본형 십자형 낙하산과 동일한 방법으로 시행하
여 두 형태의 낙하산의 방향 특성을 비교할 수 있도록 하였다.
- 74 -
그림 54 arm 사이를 막은 경우의 gliding을 위한
suspension line 조종
먼저 arm 사이를 막은 부분에서의 gliding 특성을 보기 위해
suspension line을 위와 같은 위치에서 조작해 보았다. 예상했던 바와 같
이 기본형 십자형 낙하산의 경우보다 gliding 특성이 월등히 뛰어난 면을
보였다. arm 사이를 막은 것과 그렇지 않은 부분과 비교하여 보면 arm
사이를 막은 부분에서는 gliding 특성이 뛰어났고 arm 사이를 막지 않은
부분은 기본형 십자형 낙하산과 비교해보면 다소 떨어지는 경향을 보였는
데 이는 낙하산의 표면적이 넓어진 데에서 기인한 항력의 증가로 인한 것
이라 생각한다.
arm 사이를 막은 부분과 그렇지 않은 부분의 gliding 특성을 비교해보도
록 하겠다.
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그림 55 arm 사이를 막은 경우 gliding 효과 모습
그림 56 arm 사이를 막은 경우의 gliding 효과
arm 사이를 막은 부분에서의 gliding 효과를 실험해 본 결과 기본형 낙
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하산과 다른 점은 suspension line의 길이 변화에 해 일정한 반응을 보
이고 gliding 효과도 상승했다는 점이다. 예를 들어 같은 5cm의
suspension line의 길이를 변화 시켰을 때 기본형 십자형 낙하산은 5cm
이상의 길이를 변화 시키면 더 이상의 gliding 효과를 기 하기 보다는
canopy가 함몰되기 시작해 추락을 야기하는 상황이 진전되지만 응용형
십자형 낙하산은 suspension line의 길이를 5cm 이상 더 당겼을 때에도
gliding 효과에 한 반응이 기 되었지만 풍동 내부 벽면과 닿을 위험
이 있어 그 이상의 실험은 진행하지 못했다.
다음은 arm 사이를 막지 않은 경우에 응용형 십자형 낙하산의 gliding
특성을 보기로 하겠다.
그림 57 arm 사이를 막지 않은 경우의 gliding 효과 모습
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그림 58 arm 사이를 막지 않은 경우의 gliding 효과
arm 사이를 막지 않은 부분에서의 gliding 효과는 기본형 십자형 낙하산
과 크게 다를 바 없었다. 여러 번의 실험을 해 본 결과 오히려 gliding 효
과가 다소 떨어지는 것을 볼 수 있었는데 이는 canopy의 항력 면적이 증
가하기 때문이라고 생각된다.
suspension line의 길이 변화에 따른 gliding 효과도 기본형 십자형과
마찬가지로 3~5cm 부분에서 급격히 증가하였고 실험에서의 운용 범위를
벗어나면 canopy가 함몰되기 시작하는 것도 같았다. 특히 canopy의 함
몰에 관해서는 arm 사이가 suspension line의 길이가 짧아질수록 arm
사이의 간격이 급격히 좁아져 기본형 십자형 낙하산과 마찬가지로 추락을
야기할 수 있을 것이라는 결론을 얻었다.
- 78 -
6.2 응용형 십자형 낙하산의 응용된 방향 전환 방법
6.2.1 gliding 과정에서의 spin 효과
십자형 낙하산은 처음부터 고공에서 무거운 화물을 투하할 목적으로 개
발 및 사용되었다. 하지만 기상 조건이 악화되거나 예기치 못한 상황에
의해 gliding 효과를 크게 얻어야 하는 경우도 발생하게 된다. 그러한 경
우를 비하여 canopy의 변화를 통해 gliding 효과를 크게 하기 위한 실
험을 하였지만 기본형 십자형 낙하산과 마찬가지로 gliding 도중 일부
spin 효과를 얻어야 하는 경우도 발생하게 될 것이다. 이번 실험의 결과
는 난기류나 화물의 흔들림으로 인한 낙하산의 비행 방향을 수정하기 위
한 spin 효과가 얼마만큼 기 할 수 있는 지 알아보기 위하여 실험하였
다. 방법은 기본형 십자형 낙하산과 마찬가지의 위치에 있는 suspension
line을 조종하는 방법으로 시행 하였다.
그림 59 응용형 십자형 낙하산의 gliding 도중 spin
효과를 얻기 위한 suspension line 조작
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위와 같이 suspension line을 조종 하였을 때 낙하산의 운동 방향을 살
펴 본 결과 gliding 도중의 spin 효과는 크게 기 할 수 없었다. 기본형
십자형 낙하산의 경우는 gliding 도중에 spin 효과를 주었을 때 spin 효
과가 커서 gliding과 spin 효과를 동시에 기 할 수 있었지만 응용형 십
자형 낙하산의 경우는 그렇지 못하였다.
그림 60 응용형 십자형 낙하산의 gliding 중 spin 효과 모습
- 80 -
그림 61 응용형 십자형 낙하산의 gliding 중 spin 효과
spin 효과를 보면 어느 특정 길이에서 spin이 일어나는 것은 볼 수 없고
2~3cm 구간에서는 spin이 고정되지 못하고 떨리는 현상도 감지하였다.
이와 같이 극히 적은 양의 spin의 양으로는 효과적인 방향 제어를 기
하기는 힘들고 오히려 spin 효과를 얻기 위한 지나친 suspension line의
조작으로 canopy 함몰 등의 위험을 초래할 수 있다. 하지만 현재 비행하
고 있는 방향으로 뒤틀림 없이 일정하게 비행할 수 있도록 trim 효과가
커지는 것을 볼 수 있었다.
6.2.2 arm의 suspension lines에 의한 gliding 효과
마지막으로 gliding 도중 spin 효과나 떨림을 잡아주어 비행 방향으로의
trim 효과를 증 시키는 방법을 찾아보기 위하여 기본형 십자형 낙하산의
경우와 마찬가지의 방법으로 실험 하였다. gliding 하고 있는 방향의 arm
- 81 -
suspension lines를 모두 2cm씩 잡아당겨 고정된 상태로 유지하여 떨림
을 방지하여 일정한 방향으로의 gliding 효과를 기 할 수 있는 방법이다.
그림 62 응용형 십자형 낙하산의
arm suspension lines 조종
그림 63 응용형 십자형 낙하산의 arm suspension lines
조종 장면
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그림 64 응용형 십자형 낙하산의 arm suspension lines에 의한
gliding 효과
그래프에서 distance1은 arm suspension lines를 조종하지 않고
gliding 효과만을 주었을 때 이고 distance2는 arm suspension lines의
길이를 잡아당긴 상태의 결과를 나타낸 것이다.
위와 같은 방법으로 suspension lines를 조종하였을 때 기본형 십자형
낙하산에서는 gliding 하는 방향으로의 효율이 증가하고 떨림도 제어가
되는 현상도 볼 수 있었다. 하지만 응용형 십자형 낙하산에서는
suspension line을 조종하기 전에 떨림 현상 자체가 기본형 십자형 낙하
산보다는 적고 또한 arm에 부착되어 있는 suspension lines를 모두 당겨
주었을 때 역시 떨림을 잡아주는 효과도 적었다. 떨림을 제어하기 위한
별도의 suspension line을 조종하는 과정이 없어도 떨림 현상이 적은 형
- 83 -
태의 개량된 형태라고 할 수 있다.
방향 제어를 함에 있어 응용형 십자형 낙하산 역시 기본형 십자형 낙하
산과 같이 지나친 suspension line의 조작 하에서는 canopy의 함몰 현상
과 지나친 spin의 영향으로 suspension line이 꼬이는 현상이 발생되어
추락을 야기하는 상태로 가는 것은 마찬가지였다.
- 84 -
7. 결론
기본형 십자형 낙하산의 방향 제어에 관한 특성과 gliding 효과를 높이
기 위해 canopy에 변형을 준 응용형 십자형 낙하산의 경우 월등히 높은
gliding 효과를 볼 수 있었다. 특히 이와 같은 gliding 효과의 증가는 기
존의 고고도에서 화물 투하가 목적이었던 십자형 낙하산의 경우를 좀 더
다양한 고도에서 투하할 수 있을 것이다.
7.1 응용형 십자형 낙하산에서의 gliding 효과의 증가
기본형 십자형 낙하산에서도 다른 형태의 낙하산과 못지않은 gliding 특
성이 관찰 되었으나 canopy에 변화를 준 형태는 30% ~ 40% 이상의
gliding 특성의 효과 상승을 가져왔다. 이는 어느 형태의 낙하산보다도 뛰
어난 gliding 특성이라고 할 수 있으며 저고도 운용도 가능하게 할 것이
라고 판단된다.
하지만 canopy의 변화에 있어 arm 사이를 막은 부분과 그렇지 않은 부
분에서는 많은 차이를 보였다. arm 사이를 막은 부분에서는 gliding 효과
가 크게 나타났으나 arm 사이를 막지 않은 부분에서는 큰 차이를 보였
다. arm 사이를 막은 부분에서는 gliding 효과가 증가한 반면 막지 않은
부분에서는 큰 차이를 볼 수 없었다. 그렇지만 arm 사이를 막지 않은 부
분에서도 기본형 낙하산보다 gliding 효과가 떨어지는 경우는 볼 수 없었
다. 다만 항력 면적의 증가로 인하여 suspension line을 조종할 때 미약
하나마 조금 더 많은 힘이 들어가게 되었다. 다음의 두 그래프로 기본형
낙하산과 응용형 낙하산의 arm을 막은 경우와 그렇지 않은 경우의
gliding 특성을 비교해 볼 수 있다. 이에 따른 그래프에서 표기는 기본형
십자형 낙하산의 경우는 'standard'로 응용형의 경우는 ‘modified' 또는
'apply type'으로 넣기로 하겠다.
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그림 65 기본형과 응용형의 arm 사이를 막은 경우
gliding 효과 비교
그림 66 기본형과 응용형의 arm 사이를 막지 않은 경우
gliding 효과 비교
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굵은 실선은 기본형 십자형 낙하산의 경우이고 굵은 쇄선은 응용형 십자
형 낙하산의 경우이다. arm 사이를 막은 경우의 응용형 십자형 낙하산의
경우는 suspension line의 길이를 잡아당길수록 gliding 효과가 일정하게
나타나 좀 더 쉽고 정밀한 조종이 가능하나 arm 사이를 막지 않은 부분
에서는 gliding 효과는 분명히 나타나기는 하나 suspension line의 길이
에 따라 비례하며 나타나지는 않았다. 떨림 또한 그만큼 심해서 제어하는
데 있어 다소 어려움이 있을 것 이라고 생각된다.
7.2 spin 효과의 변화
기본형 십자형 낙하산은 arm 사이가 모두 열려 있어 임의의 위치에서
바로 원하는 방향으로의 spin 동작에 들어갈 수 있었지만 응용형 십자형
낙하산에서는 arm 사이를 막은 부분에 해서는 큰 spin 효과를 기 할
수 없었다. 하지만 arm 사이를 막지 않은 부분에서는 spin 효과가 발생
되어 일정량만큼의 spin을 얻을 수 있으므로 arm 사이를 막지 않은 부분
에서의 방향 제어를 위한 spin은 가능하다고 생각한다.
- 87 -
그림 67 기본형과 응용형의 arm 사이를 막은 경우 spin 효과
비교
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그림 68 기본형과 응용형의 arm 사이를 막지 않은 경우 spin
효과 비교
굵은 실선은 suspension line의 길이에 따른 기본형 낙하산의 spin 효과
를 나타낸 것이고 굵은 쇄선은 응용형 십자형 낙하산의 경우를 나타낸 것
이다.
7.3 gliding 도중의 spin 효과 비교
투하된 화물을 임의의 지역에 정확히 투여하기 위해 최소한의
suspension line을 조종하여야 하지만 gliding이나 spin에만 의존하면 자
칫 원하는 위치를 잃을 경우가 발생하게 된다. 그런 현상을 방지하기 위
하여 소량의 spin 조작이 필요한데 기본형 십자형 낙하산과 응용형 십자
형 낙하산의 gliding 도중의 spin 효과를 비교한 결과는 다음과 같다.
- 89 -
그림 69 기본형과 응용형의 gliding 중 spin 효과 비교
위의 그래프를 보면 응용형 낙하산의 gliding 도중의 spin 효과는 기본
형 십자형 낙하산의 1/5 ~ 1/6 수준에 머무르는 것을 볼 수 있다. 이는
응용형 낙하산의 arm 사이를 막아 항력 면적이 증가하여 발생하는 것으
로 판단된다. 하지만 응용형 십자형 낙하산은 gliding 효과가 크게 나타나
는 장점도 있지만 gliding 하는 속도나 gliding에 접어드는 속도가 빠르기
때문이라고도 생각된다. gliding 하는 도중에 spin 효과는 처음부터
gliding 중에 미세한 방향 전환을 목적으로 하므로 응용형 십자형 낙하산
도 어느 정도의 gliding 도중의 spin 효과는 기 할 수 있다고 생각된다.
7.4 arm suspension lines에 의한 방향 제어 효과
십자형 낙하산의 arm에 부착되어 있는 suspension lines를 모두 잡아당
기면 비행 하는 방향으로의 일정한 힘이 더해져 더욱 안정적인 자세를 유
- 90 -
지하고 또한 gliding 효과도 일정량 높아짐을 볼 수 있었다.
그림 70 기본형과 응용형의 arm suspension lines에 한
방향 제어 효과
기본형 십자형 낙하산과 응용형 십자형 낙하산의 arm suspension lines
에 의한 방향 제어 효과를 비교해보면 큰 차이는 없으나 응용형 십자형
낙하산이 조금 더 높은 효율을 보이고 있음을 알았다. 이는 아무래도 응
용형 십자형 낙하산이 기본형 십자형 낙하산 보다는 gliding 효과가 크기
때문이라 여겨진다. 두 모델 모두 안정적인 비행 형태를 보였으며 강한
측풍이나 화물이 갑자기 심하게 흔들려 진동이 더해질 경우 이를 제어하
기 위하여 탁월한 효과를 나타낼 것이라 기 된다.
이번 실험을 통하여 canopy의 arm 사이를 막은 응용형 십자형 낙하산
의 경우 gliding 효과가 크게 증 되어 저고도에서도 탁월한 방향 전환을
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기 할 수 있게 되었다. 이는 십자형 낙하산에 paragliding의 장점을 덧
붙였다고 볼 수 있는데 canopy의 면적이 증가한 만큼 좀 더 무거운 화물
을 가지고 투하할 수 있게 될 것이다.
하지만 낙하산이 강하하면서 일정치 못한 기 상태나 화물의 흔들림의
제어에 관한 좀 더 세밀한 연구가 진행되어야 함의 필요성을 느꼈고 기
가 안정할 시에는 canopy에 유입되는 공기가 화물에 의해 일정하지 못하
고 vortex의 형태로 유입되어 canopy에 영향을 주게 될 것이다. 또한 방
향 제어를 위해 suspension line을 잡아당겼을 때 방향 제어의 효과와 함
께 낙하산이 미끄러지는 skidding 현상에 한 연구를 통한 증명이 필요
할 것이다.
7.5 조종 제어 불능 상태
낙하산의 방향 전환을 실시할 때 지나친 suspension line의 조종으로 인
하여 조종 제어 불능의 상태로 접어드는 경우가 발생하게 되는데 이는 주
로 두 가지의 원인으로 해석된다.
첫째로 낙하산의 spin시에 발생하는 suspension line이 꼬이는 현상인데
이는 낙하산에 발생하는 추락의 원인 중에 가장 위험한 과정일 뿐 아니라
회복도 불가능한 상태라 할 수 있다. 또한 이번 연구에 사용된 십자형 낙
하산의 경우는 주로 사람이 조종하는 것이 아닌 화물이나 무기의 투하를
목적으로 하는 무인 낙하산이라는 점과 아주 안정적인 상태에서 갑작스레
발생하는 경우가 관찰되었으므로 운용에 앞서 사전에 suspension line에
한 운용 범위를 정해놓는 것이 바람직하다 생각된다.
둘째로 gliding시에 역시 과도한 suspension line 조종으로 인한
canopy의 함몰 현상인데 이는 suspension line이 꼬이는 현상과는 달리
갑작스런 조종 불능 상태로 접어드는 것이 아닌 함몰 과정이 비교적 단계
적으로 진행되고 떨림이 아주 심해지는 등 외부에서도 쉽게 감지될 수 있
는 경우가 있으므로 정상상태의 회복으로 조종을 시도할 수 있고 또한
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suspension line을 원상태로 돌려주면 조종이 가능하게 되는 상태로 돌아
오는 경우가 많았다. 하지만 역시 canopy의 함몰 상태가 심해진 다음에
는 회복이 불가능 하였다.
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- 97 -
감사의 글
청운의 꿈을 안고 시작한 학원 생활을 이제 마감하는 시간이 왔습니
다. 길다면 길고 짧다면 짧은 시간이겠지만 젊은 청년 시절 참으로 많은
걸 배우고 느낄 수 있는 소중한 시간이었습니다.
배움의 길을 선택하여 많은 부담이 되었을 저를 무사히 학업을 마칠 수
있도록 늘 기도해 주시고 성원해 주신 부모님과 가족들에게 정말 감사하
는 마음을 가집니다. 또 이렇게 소중한 기회와 훌륭한 가르침을 주신 김
범수 교수님께 감사하다는 말을 하고 싶습니다. 많이 부족한 저를 열정적
인 지도와 가르침으로 이 자리까지 오게 만들어주신 은혜는 뭐라 감사의
말씀을 드려야 할지 모르겠습니다. 그 외에도 항상 바른 생각으로 학문에
정진해야함을 일깨워주신 최동환 교수님, 학업에 있어서는 누구보다도 엄
하게 하셨던 이승수 교수님, 1년 넘게 지도교수님 못지않게 지도해주신
노태성 교수님 그 외에도 많은 가르침을 주셨던 항공우주공학과 교수님들
께 진심으로 감사드립니다. 그리고 항상 실험실에서 형제처럼 지낸 우리
공기역학 실험실의 식구들인 세현이, 일용이, 병규, 창구, 은정, 민석, 종
윤, 관중이의 앞날에도 영광이 따르길 바랍니다. 또한 항상 부족한 저를
친형처럼 따라주었던 상명이, 형건이 그리고 분사추진 실험실 식구들 외
에도 다른 학원 동료들에게도 감사드립니다. 그리고 늘 곁에서 같은
학원의 동료로써 또는 가장 가까운 사람으로 제 곁을 지켜주었던 진희에
게도 영광이 있기를 바랍니다. 모교의 후배이자 입사 동기가 되어 앞으로
의 인생에 동반자가 될 충목이 에게는 형제 같은 우애를 다짐하고 싶습니
다.
이제 학원에서의 값진 배움을 가지고 사회의 한 구성원로써 제 몫을
다할 수 있는 인재로 거듭나야 하는 시간입니다. 감사하는 모든 분들의
가르침과 우정을 바탕삼아 모교의 이름을 드높이는 일에도 게을리 하지
않겠습니다. 모든 분들께 다시 한번 진심으로 감사드립니다.