• 기계와재료
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• 제21권3호
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• pp.42-51
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• 2009

원자력/화력 발전소에서 사용중인 터빈출력제어장치(turbine power control device)는 유압 서보액추에이터(hydraulic servo actuator)로 구동하는 특수 스팀 밸브(steam valve)로서 터빈의 속도를 제어하고 스팀을 차단하는 기능이 있다. 대형 발전기(500~1000Mw)를 구동하여 양질의 전기를 생산하기 위해서는 발전기에 연결된 고압 및 저압터빈에 최적량의 스팀을 공급하여야 하고, 고속(화력 3600 rpm, 원자력 1800 rpm)으로 회전하는 터빈이나 스팀계통에 이상이 발생할 경우 터빈의 과속(over speed) 방지를 위하여, 즉시 터빈으로 공급되는 스팀을 차단하여 터빈을 보호해야 한다. 따라서 터빈의 속도제어와 계통의 스팀 량을 감시하여 차단하는 발전소의 특수 밸브의 신뢰성확보기술이 요구된다. 특히 원자력발전소의 경우 핵연료교환주기(약 24개월)에 밸브들을 정비 또는 교체하고 있어 이때마다 시스템과 매칭(튜닝)기술이 요구되었다. 본 연구에서는 전량 수입에 의존했던 원자력/화력 발전소의 특수 밸브인 터빈출력제어장치의 국산화 개발과 신뢰성확보기술 효과에 대하여 논하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.731-736
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• 2011

우주발사체 추진기관 공급계에서 공압구동용 솔레노이드밸브는 제어시시템의 명령이 주어지면 구동가스 배관의 통로를 개폐해서 공압제어장치를 작동시킨다. 공압구동용 솔레노이드밸브의 제작에 앞서 설계검증 및 기본적인 작동특성을 분석하기 위해 AMESim 상용코드를 이용하여 해석모델을 수립하였다. 입구압력에 따른 작동시간을 시험결과와 비교하여 모델을 검증하였고 내부유동 해석결과 (FLUENT)를 이용하여 3차원 형상을 고려하여 모델의 정확도를 높였다. 밸브모델을 이용하여 다양한 설계변수에 따른 밸브의 개폐압력, 작동시간을 계산하여 설계인자 검증 및 작동성능을 분석하였다. 설계변수인 컨트롤밸브의 시트 형상, 주 밸브와 배출밸브의 시트 형상, 실링 직경비, 컨트롤 캐비티부피에 대해 밸브의 동특성 해석을 수행하였다. 해석을 통해 밸브 개폐작동시간, 작동성능, 개방압력을 예상하였다. 본 연구 결과는 한국형발사체 공급계 공압구동용 솔레노이드밸브의 설계/해석능력을 확보하고 밸브의 개발과정에서 효율성을 높일 수 있으며 파생형 밸브의 설계 및 선행연구에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 항공우주기술
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• 제10권1호
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• pp.79-88
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• 2011

발사체의 추진공급계 시스템에서 사용되는 충전/배출 밸브는 지상에서 작동하며 구동가스 공급에 의해 극저온 산화제를 산화제 탱크에 주입 또는 배출하는 역할을 한다. 유즈노이사에서 설계한 산화제 충전/배출 밸브의 설계 자료를 검토하여 수정하였다. 충전/배출 밸브의 제작에 앞서 설계 검증 및 기본적인 작동 특성을 분석하기 위해 AMESim 상용코드를 이용하여 해석 모델을 구성하였다. 밸브 모델을 이용해서 설계 변수에 대해 동특성 해석을 수행하여 밸브 개폐 작동 시간, 작동 성능, 개방 압력을 예상하였다. 본 연구 결과는 한국형 발사체 추진공급계 충전/배출 밸브의 설계 및 선행 연구에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.28-33
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• 2018

최근 들어 정부는 도시가스 미공급지역 해소 및 소규모 공급지역의 경제성 확보를 위해 준저압 공급을 확대하고 있다. 주로 중앙 저장 탱크에서 매설 배관으로 각 세대에 공급하고 있는데 타공사에 의한 매설 배관의 파손 시 가스의 누출을 차단할 방법으로 배관 파손에 의한 과류를 차단할 수 있는 밸브의 필요성이 대두되고 있다. 이 연구를 위해 System CFD Code인 Flownex를 이용하였으며 실제 과류차단밸브에 해당되는 Component를 개발 완료하였다. 본 연구를 진행하면서 Flownex의 정확도를 검증하기 위해 실험값과 비교 하였으며 2% 내외의 오차율을 확인하였고 본 연구를 위해 사용이 가능한 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 마을 단위의 LPG 공급 배관망을 선정하여 Modeling을 하였으며 주배관에서 세대로 인입되는 가지관의 이음 부위에 임으로 과류차단밸브 Component를 설치하였다. 주 배관에서 세대까지 가장 긴 배관을 선택하여 세대 인입 직전에 배관을 임으로 파손시켜 과류가 발생하도록 시나리오를 정하였다. 배관이 파손됨에 따라 과류가 발생하게 되고 과류차단밸브가 작동하게 되는데 이 때 과류차단 밸브의 작동이 타 배관에 미치는 영향 및 오작동 유무를 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.22-29
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• 2003

KSR-III 추진기관 공급계는 각종 배관류, 밸브류 및 이를 제어하는 제어기로 구성되어 있으며, 엔진으로 유입되는 추진제의 제어를 담당하고 있다. 이러한 공급계 시스템의 특성을 검증하고, 구성부품의 성능을 확인하기 위하여 PTA-I 수류시험을 실시하였다. PTA-I 시험설비는 엔진과 헬륨가압탱크를 제외한 공급계 전체와 지원설비로 이루어져 있다. PTA-I에서는 밸브, 제어기와 같은 단품에 대한 시스템 시험, 배관특성시험, 추진제 유량조절 시험, 배관부 압력 변동폭 및 주파수 특성 시험, 레귤레이터 성능 시험등을 수행하였다. PTA-I 시험을 통하여 구성단품에 대한 문제점을 발견하고 이를 수정보완 하였으며, 공급계 시스템의 설계 데이터와 시험데이터 비교를 통한 설계 검증을 완료하였다. PTA-I 시험의 결과는 PTA-II 및 연소시험을 수행하기 위한 시스템 구성에 적용하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.725-730
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• 2011

우주발사체 추진기관 공급계에서 2-way 솔레노이드밸브는 제어시스템의 명령에 의해 추진제 탱크를 가압하여 탱크내의 압력을 조절한다. 가압용 솔레노이드밸브의 제작에 앞서 설계검증 및 기본적인 작동특성을 분석하기 위해 AMESim상용코드를 이용하여 해석모델을 수립하였다. 입구압력에 따른 작동시간을 시험결과와 비교하여 모델을 검증하였다. 솔레노이드밸브 모델을 이용하여 설계변수인 컨트롤 밸브의 시트 직경, 주 밸브의 시트 직경, 실링 직경 비에 대해 밸브의 동특성 해석을 수행하였다. 해석을 통해 밸브의 개폐작동시간, 작동성능, 개폐압력을 예상하였다. 본 연구 결과는 한국형 발사체 공급계 가압용 솔레노이드밸브의 설계/해석능력을 확보하고 밸브의 개발과정에서 효율성을 높일 수 있으며 파생형 밸브의 설계 및 선행연구에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.945-948
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• 2017

고속비행체의 연료 공급 및 냉각 시스템에 적용 가능한 고온고압 밸브를 개발하였다. 밸브 경량화를 위해 외형 사이즈를 최소화 하였고 씰(seal) 적용부를 최소화 하여 누설에 대한 강성 설계를 진행하였다. 또한 밸브 내 압력강하를 최소화하기 위해 유동해석을 통한 내부 유로를 설계하였고 최종적으로 고속비행체의 고온의 흡열연료를 모사하는 시험장비에 밸브를 설치하여 밸브 성능을 검증 하였다.

• 항공우주기술
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• 제11권2호
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• pp.109-116
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• 2012

우주발사체의 액체추진공급시스템에서 사용되는 연료 벤트/릴리프밸브는 안전밸브의 조합체로 지상에서 연료를 주입할 때와 비행 중에 추진제 탱크의 과압을 해소하는 역할을 한다. 벤트/릴리프밸브는 구동가스 공급에 의해 벤트밸브를 작동시키는 벤트모드와 설정된 압력을 유지하기 위해 자동으로 밸브를 개폐하는 릴리프모드로 작동한다. 본 논문에서는 해외발사체에 사용된(Saturn) 벤트/릴리프밸브 샘플을 이용하여 한국형발사체의 규격에 적용한 밸브 설계를 검토하였다. 또한 설계 검증 및 기본적인 작동 특성을 분석하기 위해 AMESim 상용코드를 이용하여 해석 모델을 구성하였다. 밸브 모델을 이용해서 동특성 해석을 수행하여 설계 변수에 대해 밸브 개폐 작동시간, 작동성능, 개폐압력을 예상하였다. 이를 통해 연료 벤트/릴리프밸브 설계변수에 따른 작동성을 파악하여 시제품 제작 전 의 상세설계 및 설계 경계조건을 제시하였다.

• 한국진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.594-604
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• 2006

일정한 기체 공급 압력에서 정해진 만큼 밸브를 개방하는 방식과 밸브를 조절하여 일정한 유량을 흐르도록 하는 두 가지 기체 주입 방식의 작동특성에 대한 시뮬레이션을 통해 공급 압력, 밸브 컨덕턴스, 유량 등 시스템 조건 및 기체 수송관의 길이와 굵기에 따라 기체흐름의 유형이 어떻게 바뀌는지 조사했다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.90-90
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• 2003

한국항공우주연구원은 액체추진기관 시스템을 이용한 3단형과학로켓(이하 KSR-III)을 국내 최초로 개발하여 비행시험을 수행하였다. 액체추진기관 로켓의 비행시험을 위해서는 이전의 고체 추진기관을 이용한 과학로켓 1, 2와는 달리 비행시험 조건에 부합하게 액체추진제 및 가압제 등을 공급하는 지상설비가 필요하다. 이에 한국항공우주연구원은 독자적으로 비행시험에 필요한 제반 설비를 갖춘 발사장을 구축하였다. KSR-III는 압축 헬륨가스(GHe)를 이용하여 연료(Jet A-1)와 산화제(LOx)를 가압하여 추력을 얻는 액체추진기관 시스템이다. 따라서 발사장에서의 지상공급설비는 유공압 설비와 발사시나리오에 따라 해당 부품을 제어하고 자료를 저장하는 제어/계측 설비 및 기타설비들로 구성되어 있다. 지상공급설비 중 유공압 설비는 LOx의 저장 및 기체 내 산화제 탱크의 충전을 위한 산화제 공급설비, Jet A-1의 저장 및 기체 내 연료 탱크의 충전을 위한 연료 공급 설비, 지상설비용 밸브구동 및 기체 내부 퍼지 등에 필요한 질소($N_2$)를 저장/공급하는 설비, 기체내부 밸브 구동 및 가압제로 사용되는 기체헬륨(He)을 저장/공급하는 설비들로 구성되어 있다. 이러한 구축된 공급설비는 기능시험, 연계시험 등의 각종 입증시험을 통해 그 성능을 검증한 후 단인증모델(SQTM)을 이용하여 발사 시나리오에 따른 추진제 공급능력을 입증한 후 KSR-III의 비행시험을 성공적으로 수행하였다. 수행된 연구결과는 향후 건설되어질 우주센터내의 발사장 기반설비 설계의 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.