• Composites Research
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• v.36 no.2
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• pp.132-139
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• 2023

A linerless composite propellant tank was designed and manufactured by using the carbon fiber-reinforced composite materials which have superior strength-to-weight ratio in order to reduce weight of the tank. In this research, we designed a sub-scale composite propellant tank with a diameter of 800 mm to withstand an MEOP of 1.7 MPa. We manufactured the boss of the tank by using the same composite materials to reduce the thermal expansion difference between the boss and the secondary-bonded composite layers of the barrel in the cryogenic environment. We used the collapsible mandrel to manufacture the tank without any liner. The mandrel was made from epoxy-based composite tooling prepregs to reduce weight of the mandrel. We manufactured the test tanks by laying up the carbon fiber fabric prepregs manually on the mandrel and then applying the autoclave cure process. We performed a proof test, a helium tightness test, a repeated pressurization test, and a burst test in room temperature. The test results demonstrate that the proposed design and manufacture process satisfies all strength requirements as well as an anti-leakage requirement.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.12
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• pp.782-789
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• 2020

The demand for the development of rolling stock technology to maintain the best performance in various climatic environments has increased to expand the overseas market of rolling stock. In this study, international and domestic standards that must be applied to build a harsh climatic environment test system were investigated and compared. The way of improvement for domestic standards is proposed. The wind velocities and temperatures are specified in the UIC, EN, and IEC standards for climatic wind tunnel, and EN 50125-1 provides the velocity test up to 180km/h, the largest wind speed. UIC and EN provide the lowest temperature of -45℃, and IEC 62498-1 provides the highest temperature 55℃. The solar radiation test was specified up to 1200W/m2 in the UIC, EN, and IEC. The IEC, EN, and KS R 9145 provide the water tightness standards, which are different from each other in water capacity, pressure, and methods. The snow test method was not well specified. KRTS-VE-Part 31 provides pressurization test methods. The airtightness standards for high-speed rolling stock are defined and regulated for internal pressure change rate in UIC 660 and 779-11. The domestic standard for the wind tunnel test was not well prepared, and the solar radiation test and snow test do not exist in Korea. Therefore, it is necessary to improve domestic standards to an international level for the climatic wind tunnel test of rolling stock.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.5
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• pp.429-435
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• 2016

Cold stretching(CS) pressure vessels from ASS304 (austenitic stainless steel 304) are used for the transportation and storage of liquefied natural gas(LNG). CS pressure vessels are manufactured by pressurizing the finished vessels to a specific pressure to produce the required stress ${\sigma}_k$. After CS, there is some degree of plastic deformation. Therefore, CS vessels have a higher strength and lighter weight compared to conventional vessels. In this study, we investigate the tensile and fatigue behavior of ASS304 sampled by CS pressure vessels in accordance with the ASME code at cryogenic temperature. From the fatigue test results, we show S-N curves using a statistical method recommended by JSEM-S002. We carried out the fractography of fractured specimens using scanning electron microscopy (SEM).

• Tribology and Lubricants
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• v.28 no.4
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• pp.167-172
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• 2012

The turbo pump of a liquid rocket engine is composed of three main parts: the oxidizer pump, fuel pump, and turbine. Liquid oxygen ($LO_X$) is the working fluid in the cryogenic environment in the oxidizer pump, but tests are usually performed using liquid nitrogen ($LN_2$), which has a boiling point similar to that of $LO_X$ but is comparatively safer and easier to use for the test. In this study, a bearing test rig is developed and its performance is evaluated using a cryogenic ball bearing with $LN_2$ as the working fluid. Verifying the performance of the bearing test rig is crucial for ensuring correct working of the turbo pump unit in the liquid rocket engine. A stable test rig for the bearing in a cryogenic environment makes the bearing technology enhance its reliability. The test results show that the system operates stably and the requirement of performance time of 500 s is met. The test results of temperature, motor speed, and torque are discussed. The developed cryogenic bearing test rig is expected to help in widening knowledge and expanding research on ball bearings in the future.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.31 no.5
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• pp.429-435
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• 2020

This paper describes the experimental study of reverse-Brayton refrigeration system for application to high temperature superconductivity electric devices and LNG re-liquefaction. The reverse-Brayton refrigeration cycle is designed with operating pressure of 0.5 and 1.0 MPa, cooling capacity of 2 kW at 77 K, and neon as a working fluid. The refrigeration system is developed with multi scroll compressor, turbo expander and plate heat exchanger. From experiments, the performance characteristics of used components is measured and discussed for 77-120 K of operating temperature. The developed refrigeration system shows the cooling capacity of 1.23 kW at 77 K and 1.64 kW at 110 K.

• Journal of IKEEE
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• v.18 no.1
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• pp.114-118
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• 2014

This paper presents improvement of the production process of a unified fuel heater with the help of the performance evaluation system. In order to enhance a starting capability of diesel-engine car, the unified fuel heater is proposed, which consists of main body, upper plate, stopper, lower plate, PTC, screw, bimetal and terminals. In the proposed heater, the sensor is combined with heater body not only to maximize the performance of car but also to reduce the production cost. The performance test chamber is proposed to evaluate the performance of heater. Especially, an effective manufacturing progress for assembling the heater elements can cut down expenses.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.111-114
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• 2010

MOV(Main Oxidizer shut-off Valves) control the combustion of launch vehicle systems by the supply and the isolation of liquid oxygen to a main combustion chamber in launch vehicle systems. Moreover, the MOV should secure a constant flow rate of liquid oxygen for combustion instability in the steady operational state. To modify the middle flange and rip of inlet valve design by Computer Aided Structural Analysis for improvement of EM core functions. In result, it has been verified to improve performance of EM by tests.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.227-227
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• 2012

Cryopump는 반도체 임플란타 공정, OLED분야, 신소재 개발, 표면분석 및 처리, 의료분야, 입자가속기, 핵융합 등 다양한 진공분야에 응용되는 고진공용 극저온펌프이다. 특히 향후로의 산업구조는 디스플레이, 반도체, IT 산업분야로 집중 재편될 것이기에, 이에 따른 핵심제조장비인 고진공 펌프의 수요가 급증할 것으로 판단된다. 그리고 이를 위한 핵심부품과 장비들의 국산화가 시급한 실정이다. 기술적인 측면에서 보자면 GVT는 미국의 Varian과 일본Ebara의 Cryopump 제조기술을 원천으로 한 회사로써 현재는 국내 유일의 G-M냉동기와 Cryopump 제조기술을 보유한 업체이다. 그리고 최근 오랫동안 정체되었던 관련 기술을 발전시켜 최적화된 한국형 G-M 냉동기 및 이를 장착한 다양한 사이즈의 고성능 Cryopump를 출시하게 되었다. 가장 큰 수확은 Cryopump의 성능을 크게 향상시켰으며 무엇보다 고객맞춤형으로 디자인할 수 있을 정도의 기술력을 확보하게 되었다는 점이다. Cryopump의 성능은 장착되는 Cryocooler(G-M냉동기)의 성능과 밀접한 관련이 있기 때문에 일차로 Cryocooler의 성능을 개선하고 이차로 이를 장착한 Cryopump의 성능을 개선하였다. 본 연구는 일차로 진행된 HP Series 2단 Cryocooler 4가지 모델 중 가장 범용인 HPM 모델과 HPS모델에 대한 제작과 성능시험에 관한 것이다. 이는 각각 기존의 ICP Series 펌프에 장착되던 Expander 535 모델 및 Expander 855 모델에 대한 설계 최적화의 결과물로써 내용은 Cryocooler에 대한 'Typical Performance Test(1st STG와 2nd STG의 온도가 각각의 Stage에 인가되는 Heat Load에 의해 그물망 형태의 그래프가 되도록 수행하는 시험법)'의 절차를 따라 수행되었다. HPM Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K 와 1st STG Temp. 80K를 Heat Load 기준으로 하였을 경우, 각각 8.2W, 55.0W의 성능을 나타내었고 HPS Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K 와 1st STG Temp. 72K를 Heat Load기준으로 하였을 경우, 각각 14.0W, 90.0W의 성능을 나타내었다. 1st STG Temp.를 72K로 정한 이유는 Power Supply의 용량 한계로 인해 90W이상의 Heat Load를 인가할 수 없었기 때문이다. 만약 성능 그래프의 경향성을 고려하여 1st STG Temp. 80K로 가정한다면, 각각 약 13W, 100W 정도의 성능을 가질 것으로 추정된다. 단, 본 시험에 사용된 Compressor는 GVT의 HC80Plus 모델로 내부에는 Helium용 5HP급 Scroll Type의 Compressor가 장착되어 있으며, 봉입압력 250Psig에 저압 100Psig기준, 65scfm의 유량을 가지는 압축기이다. 압축기와 Cryocooler의 조합은 1:1이었고 시험방법은 Cryocooler에 대한 GVT 자체규정에 따라 진행되었으며 밤과 낮 및 공장전체의 부하변동에 따른 냉각수 온도변화에 따른 펌프의 성능변화는 고려되지 않았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.118-118
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• 2012

Cryopump는 반도체 임플란타 공정, OLED분야, 신소재 개발, 표면분석 및 처리, 의료분야, 입자가속기, 핵융합 등 다양한 진공분야에 응용되는 고진공용 극저온펌프이다. 특히 향후로의 산업구조는 디스플레이, 반도체, IT 산업분야로 집중 재편될 것이기에, 이에 따른 핵심제조장비인 고진공 펌프의 수요가 급증할 것으로 판단된다. 그리고 이를 위한 핵심부품과 장비들의 국산화가 시급한 실정이다. 기술적인 측면에서 보자면 GVT는 미국의 Varian과 일본Ebara의 Cryopump 제조기술을 원천으로 한 회사로써 현재는 국내 유일의 G-M 냉동기와 Cryopump 제조기술을 보유한 업체이다. 그리고 최근 오랫동안 정체되었던 관련 기술을 발전시켜 최적화된 한국형 G-M 냉동기 및 이를 장착한 다양한 사이즈의 고성능 Cryopump를 출시하게 되었다. 가장 큰 수확은 Cryopump의 성능을 크게 향상시켰으며 무엇보다 고객맞춤형으로 디자인할 수 있을 정도의 기술력을 확보하게 되었다는 점이다. Cryopump의 성능은 장착되는 Cryocooler (G-M냉동기)의 성능과 밀접한 관련이 있기 때문에 일차로 Cryocooler의 성능을 개선하고 이차로 이를 장착한 Cryopump의 성능을 개선하였다. 본 연구는 일차로 진행된 HP Series 2단 Cryocooler 4가지 모델 중 가장 범용인 HPM 모델과 HPS모델에 대한 제작과 성능시험에 관한 것이다. 이는 각각 기존의 ICP Series 펌프에 장착되던 Expander 535 모델 및 Expander 855 모델에 대한 설계 최적화의 결과물로써 내용은 Cryocooler에 대한 'Typical Performance Test(1st STG와 2nd STG의 온도가 각각의 Stage에 인가되는 Heat Load에 의해 그물망 형태의 그래프가 되도록 수행하는 시험법)'의 절차를 따라 수행되었다. HPM Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K와 1st STG Temp. 80K를 Heat Load기준으로 하였을 경우, 각각 8.2W, 55.0W의 성능을 나타내었고 HPS Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K 와 1st STG Temp. 72K를 Heat Load기준으로 하였을 경우, 각각 14.0W, 90.0W의 성능을 나타내었다. 1st STG Temp.를 72K로 정한 이유는 Power Supply의 용량 한계로 인해 90W이상의 Heat Load를 인가할 수 없었기 때문이다. 만약 성능 그래프의 경향성을 고려하여 1st STG Temp. 80K로 가정한다면, 각각 약 13W, 100W 정도의 성능을 가질 것으로 추정된다. 단, 본 시험에 사용된 Compressor는 GVT의 HC80Plus 모델로 내부에는 Helium용 5HP급 Scroll Type의 Compressor가 장착되어 있으며, 봉입압력 250Psig에 저압 100Psig기준, 65scfm의 유량을 가지는 압축기이다. 압축기와 Cryocooler의 조합은 1:1이었고 시험방법은 Cryocooler에 대한 GVT 자체규정에 따라 진행되었으며 밤과 낮 및 공장전체의 부하변동에 따른 냉각수 온도변화에 따른 펌프의 성능변화는 고려되지 않았다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.14 no.5
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• pp.57-64
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• 2010

A performance test of inter propellant seal for a 75 ton class turbopump is conducted using water to evaluate leakage and endurance performance. Each part of fuel pump side and oxidizer pump side for a prototype inter propellant seal has been tested for verifying endurance performance during total accumulated test time 2,100 sec in water. The fuel pump side part with one-stage seal of carbon floating ring shows average leakage rate 13.7 gram/sec under average seal differential pressure 9.4 bar. On the other hand, the oxidizer pump side part with two-stage seal assembly of carbon floating rings shows average leakage rate 7.3 gram/sec under average seal differential pressure 9.5 bar. After the endurance performance test, the inter propellant seal shows good physical condition. A leakage performance test of the inter propellant seal for cryogenic environment will be performed using LN2 in the near future.