• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1283-1288
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• 2012

수소를 대량으로 생산하기 위한 원자력수소생산시스템에서 공정열교환기는 초고온가스로로부터 생성된 초고온 열을 화학반응공정으로 전달하는 핵심기기이다. 한국원자력연구원에 구축되어 있는 소형 가스루프에서 $Hastelloy^{(R)}$-X 로 제작된 중형 공정열교환기 시제품에 대한 성능시험이 계획되어 있다. 본 연구에서는 중형 공정열교환기의 고온구조건전성을 파악하기 위한 선행 연구로서 소형가스루프 시험조건하에서 중형 공정열교환기 시제품의 고온구조해석을 이전 연구에서 확립된 경계조건을 적용하여 수행하였다. 해석결과는 소형가스루프에서의 중형 공정열교환기 시제품에 대한 성능시험 결과와 비교할 예정이다.

• 에너지공학
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• 제29권1호
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• pp.13-24
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• 2020

온실가스 배출을 감축하기 위한 각국의 노력이 활발해 지고 있으며, 그에 따라 석탄발전의 비중을 점차 줄이고 재생에너지 및 천연가스 발전의 비중을 높이려는 노력이 가시화되고 있다. 한국도 유사한 정책을 추구하고 있는데, 현재 LNG 발전 가치사슬 전체에 걸쳐 국산이 차지하는 부분은 매우 미미한 실정이어서 이러한 LNG 발전확대 정책이 국내 산업육성과 괴리는 있지 않은지 우려가 되는 상황이다. 따라서 본 논고에서는 LNG 발전에 사용되고 있는 가스터빈과 고온부품 산업의 국내외 현황을 살펴보고, 국내 가스터빈 산업의 Supply Chain 분석을 통해 국내 산업이 안고 있는 이슈와 문제점을 조사해 보았으며, 이를 기반으로 국내 가스터빈과 고온부품 산업의 활성화 및 국산화를 위한 전략을 제안하였다. 국내 가스터빈 산업육성 전략은 1) 가스터빈 얼라이언스 구성 등을 통한 국내 제조산업 생태계 조성, 2) 가스터빈 및 고온부품 국산화를 위한 전략적 기술개발 지원, 그리고 3) 국내 실증 테스트베드 구축 등 기술 사업화 촉진을 위한 환경 조성으로 요약될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.135-135
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• 2016

차세대 가스터빈 엔진 및 초음속 항공기 내 고온부의 온도가 증가함에 따라, 기존의 초내열합금 기반 소재를 사용하기 어려워지고 있다. 초고온 세라믹스는 높은 기계적 물성, 화학적 안정성 등 우수한 고온 특성을 가지고 있어 기존의 초고온 소재를 대체 할 수 있는 물질로 부상되고 있다. 하지만 기존의 금속 기반 소재 대비 높은 밀도로 인하여 초고온 세라믹 단일체를 비행체 부품에 적용하기에는 어려움이 있다. 이에 초고온 세라믹스와 탄소섬유를 포함하는 세라믹 복합체(Ceramic Matrix Composite, CMC)를 제작하여 동등한 기계적 물성을 보이면서 무게를 감소시키는 연구들이 진행 중에 있다. 초고온 세라믹스가 함침 된 세라믹 복합체의 경우 우수한 내삭마, 내산화 특성을 보이지만, 장시간 고온에 노출되어 탄소 섬유가 드러나게 되면 급격한 산화로 인해 소재 특성의 열화가 진행되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 탄소 섬유가 드러나지 않도록 복합체 표면에 코팅층을 형성하여 세라믹 복합체 모재를 보호하는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 진공 플라즈마 용사 공정을 이용하여 다양한 공정조건 하에서 초고온 세라믹 코팅층을 형성하였다. 수십 마이크론 크기 분포를 갖는 HfC 분말을 Ar 유송 가스를 이용하여 플라즈마 화염 내부로 투입하였다. 플라즈마 화염 가스는 Ar 과 H2를 혼합하여 구성되었으며, 분위기 가스로는 N2를 사용하였다. 코팅에 사용된 모재로는 ZrB2 단일체와 SiC가 미량 포함된 HfC 단일체를 사용하였다. 다양한 공정 조건하에서 형성된 HfC 코팅층의 두께, 미세 조직구조를 SEM을 이용하여 관찰하였으며, XRD를 이용하여 형성된 HfC 코팅층의 결정구조를 분석하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2004년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.71-72
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• 2004

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.695-701
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• 2009

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용 할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 적용하여 $CO_2$ 흡수를 위한 장치설계의 기본 설계 자료를 구축하기 위하여 전산유체 해석을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 볼텍스 튜브의 길이, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경 및 고온 측과 저온 측의 유량비등이 볼텍스 튜브의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 튜브의 길이가 길어짐에 따라 고온 출구측의 온도는 감소하지만, 저온 출구측의 온도에 미치는 영향은 미미하였다. 볼텍스 발생기의 오리피스 직경이 축소됨에 따라 저온측 온도는 강하하나 고온측 온도의 변화는 미미하였다. 고온 유량비가 증가함에 따라 고온 출구 쪽의 온도가 강하하였다. 본 연구의 결과는 $CO_2$ 흡수 장치의 기본 설계 자료로 응용될 수 있을 것이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권9호
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• pp.891-896
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• 2003

IGCC 발전 시스템에 사용되는 고온 가스 필터에 대하여 용융 Si 침윤공정 방법을 사용한 고강도 반응소결 탄화규소 고온 가스 필터 제조 공정이 개발되었다. 용융 Si 침윤 반응으로 제조된 반응소결 탄화규소의 상온 및 고온 파괴강도는 약 50-123, 60-66 MPa이었으며, 반응소결 탄화규소 다공체의 평균기공크기 및 기공율의 범위는 각각 60- 70 $\mu\textrm{m}$ 및 약 34 vol%이었다. 용융 Si 침윤 방법으로 제조된 반응 소결 탄화 규소 다공체에서는 SiC 입자 사이에 SiC/Si으로 이루어진 기지 상이 형성되어 고온 파괴 강도가 점토 결합 탄화 규소 다공체보다 우수하였다. 소결된 지지층 위에 Si 분말이 첨가되지 않은 slurry를 사용하여 여과층을 제조하였다. 여과층에 사용된 Sic 입자의 크기가 10$\mu\textrm{m}$에서 34 $\mu\textrm{m}$로 증가됨에 따라 SiC 입자 사이에 형성된 기지상의 두께가 증가하였다. 분진이 포함된 유체의 face velocity 변화에 따른 압손의 관계는 US filter사 Schumacher type 20 filter의 기체 유동 특성과 비슷하게 나타났으며, 분진여과 측정시 4분 내에 누출 분진의 크기가 1 $\mu\textrm{m}$ 크기 이하로 감소되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.469-474
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• 2014

고온가스로(HTR-10)는 전기 생산 및 수소 생산에 이용할 목적으로 설계되었다. 고온가스로의 노심에 반사체, 지지체, 감속재로 사용된 흑연은 중성자에 견디는 능력이 탁월하고, 고온 강도 및 열적특성이 우수하다. 구조물들은 연료 순환 유동 등으로 야기되는 진동 등에 의해 마찰이 발생하며 이는 구조물의 파괴를 초래한다. 따라서, 본 연구에서는 고온가스로에 사용되고 있는 등방성 흑연 IG-110에 대한 고온 마모 특성을 연구하였다. 왕복동 마모 시험을 수행하고 마모 특성의 결과로써 마찰계수와 비마모율을 도출하고 비교하였다. 시험 변수로써 실제 작동환경을 고려하여 상온과 고온 $400^{\circ}C$에서 미끄럼 속도와 접촉하중의 변화에 대한 결과를 도출하였다. 또한 흑연 IG-110의 마모 기구에 대해 토의하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.717-724
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• 2008

Very High Temperature Gas Cooled Reactor (VHTR) has been selected as a high energy heat source for nuclear hydrogen generation, which can produce hydrogen from water or natural gas. A primary hot gas duct (HGD) as a coaxial double-tube type cross vessel is a key component connecting the reactor pressure vessel and the intermediate heat exchanger for the VHTR. In this study, structural sizing methodology for the primary HGD with a coaxial double-tube of the VHTR that produces heat at temperatures in the order of $950^{\circ}C$ was suggested and a structural pre-sizing of it was carried out as an example.

• 기계저널
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• 제54권8호
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• pp.47-51
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• 2014

이 글에서는 가스터빈 부품/소재 분야의 현황과 국산화 방안에 대해 소개하고자 한다.

• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 한국가스학회 2000년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.200-207
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• 2000