• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.16 no.2
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• pp.56-62
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• 2017

In this research, reverse engineering was applied to the product manufactured by "Vanzetti" from Italy to develop a localized cryogenic submerged pump used in small-scale LNG liquefaction plants. The results of modal analysis of the impeller and shaft confirmed that the resonance frequency of the impeller and shaft played an important role in the rotor. Modal analysis of the rotor confirmed that the forcing frequency had no influence on the resonance phenomenon.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.5 no.2
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• pp.174-180
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• 2006

The present paper describes transient thermal and mechanical analyses of a lox/kerosene type turbopump in a LRE(Liquid Rocket Engine). Turbopumps are used to pressurize propellants to achieve higher specific impulse of LRE. The turbopump under development has been designed and verified by structural analyses using finite element methods. Some parts of the turbopump operate under cryogenic environments, while the others work under ambient and high temperature environments. Therefore, numerical analysis at a turbopump system level is essential. In this study, casing assemblies of lox pump and fuel pump were analyzed to determine strength test and air-tightness test conditions. Also, some operational stress and strains of fuel pump casings were measured and analyzed. Based on these results, stress concentration of fuel pump casings during the operation could be successfully predicted.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.98.1-98.1
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• 2015

G-M극저온냉동기의 구동으로 인해 발생되는 크라이오 펌프의 진동 저감을 위해 각 요소에 해당하는 부품의 소재 및 모델 변경으로 설계에 반영하고자 한다. G-M극저온냉동기는 헬륨냉매를 사용하여 2개의 정압과정과 2개의 정적과정으로 구성되는 냉동사이클을 구성하는데, 구조적 특성상 내부 왕복기의 운동과 고저압변환에 따른 압력차이가 냉동기의 진동을 유발하므로 진공성능에 영향을 줄 수 있으므로, 이를 최소화하는 기술 개발이 필요하다. 헬륨냉매의 고압 유동에 따른 관로 압력증가로 인한 유동소음이 발생하는데, 이로 인한 소음을 줄이기 위해 관로의 최적화 설계/방진구조반영(DAMPER)으로 진동 안정화(Vibration Stabilization)설계를 수행 하고자 하며, 이에 따른 최적화 연구을 수행하고자 한다. 일차적으로, 기존 시스템의 진동측정을 통해 진동의 가진원을 밝히고 진동 전달경로를 파악하고자한다. 진동 가진원의 가진 최소화, 진동전달경로의 전달률 최소화, 고압유동에 따른 관로 설계 최적화를 진동해석, 탄성체 동역학해석, 그리고 유동해석을 통해 진동 및 소음의 최소화 방안을 도출하고자 한다. 해석결과를 토대로 진동가진원의 최소화를 위한 제품설계변경과 진동전달경로에 대한 방진을 위한 dmper 적용(전달률 최소화) 및 유동소음 최소화를 위한 damper나 관로 최적화 설계를 수행한다. 상기 기존시스템 측정/분석, CAE해석을 통한 진동/소음의 최적화방안도출 및 실제품 적용기술은 저진동 크라이오펌프 개발을 위한 기반 기술 확립에 크게 기여할것이며, 향후 크라이오펌프 고도화 및 최신 기술 제품 개발에 큰 기여가 기대된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2004.10a
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• pp.178-183
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• 2004

Thermal stratification phenomena in the liquid oxygen tank of launch vehicle is caused by heat influx from ambient and non-equilibrium heat and mass transfer in the cryogenic tank. The thermal stratification study is needed for designing vent system, tank insulation, pump inlet. In this paper by investigating buoyancy driven boundary layer flow by side wall heating, one dimensional analysis of thermal stratification is peformed. thermal gradient is described with time.

• Tribology and Lubricants
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• v.20 no.4
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• pp.177-182
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• 2004

In a turbopump cryogenic ball bearings are used to carry static and hydraulic loads, and these ball bearings must stand up to high load and speed in cryogenic circumstance. Verification of bearing performance is crucial to successful development of a turbopump. In this paper, focusing on the turbopump under developing by KARI, the performances of 203 and 207 bearings are verified through the series of tests simulating the real operating condition of turbopump.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2003.10a
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• pp.70-70
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• 2003

액체 로켓 엔진에 있어 극저온 추진제인 액체 산소를 사용하는 경우에는 He을 가압제로 사용하는 것이 가장 바람직하지만, 기체인 헬륨은 발사 대기시, 선가압시, 비행중에 액체산소에 서서히 녹게 된다. 일정량 이상의 He이 용해되어 있는 LOX가 엔진에 공급되는 경우에는 터보펌프의 이상 작동 또는 연소 불안정을 야기하게 되므로, 추진기관이 작동하는 동안에 용해되어 있던 He이 액체 산소에서 분해되어 가스로 발생되는지 여부를 판단하고, 이는 엔진의 연소 시험을 통해서 검증되어야 한다. 본 연구에서는 가상의 작동 상태에 대해 최대로 용해될 수 있는 러e의 양을 계산하고, 현재 사용되는 발사체의 경우와 비교를 하여 추진시스템 운용 조건을 적절히 조절하는 방안을 제시하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.6
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• pp.105-112
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• 2013

Turbopump is typically an assembly of rotors and casings, and there are a number of joints between them. Every joint should be leak-proof, so there is always a seal to accomplish the goal. Among various seals, metal seals are advantageous in that they are robust at high pressure, and at wide range of temperature. In this study, flange joints using conical seal made of stainless steel, solid flat metal seal made of copper and metal C seal made of Inconel 718 were structurally designed and analyzed, considering both initial tightening and operating conditions.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.141.2-141.2
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• 2014

크라이오 펌프는 반도체 임플란타 공정, OLED 분야, 신소재 개발, 표면분석 및 처리, 의료분야, 입자가속기, 핵융합 등 다양한 진공분야에 응용되는 고진공용 극저온펌프이다. 특히 향후 디스플레이 분야에서 OLED가 시장을 주도할 것으로 예상되는 가운데, 점점 대형화 되어가는 OLED 장비에 가장 적합한 고진공 펌프로써 크라이오 펌프가 주목을 받고 있다. OLED 디스플레이 제조공정 중에서도 화소형성 공정을 위한 챔버는 특별히 진동특성에 민감하다. 유기물 증착공정을 진행하기 위해서 글라스 전단에 쉐도우 마스크를 설치하는데, 글라스의 크기가 증가하면서 초래된 처짐문제 그리고 장비의 진동특성과 글라스와 마스크 사이의 간섭문제 등이 제품의 수율에 큰 영향을 미치면서 향수 시급히 해결해야 할 필수 과제로 주목 받고 있다. 그러나 대부분의 상용 크리이오 펌프는 G-M형식의 냉동기를 장착하기 때문에 그 원리 상 제조사에 관계없이 일반적으로 큰 진동특성을 가진다. 이에 GVT에서는 OLED 공정에 적합한 보다 정숙하고 진동특성이 개선된 550 mm구경의 크라이오 펌프 개발을 진행하였다. 그 결과 펌프의 성능은 동종 경쟁모델과 동등 이상의 수준을 유지하고 진동성분은 동종모델 대비 50%이상 개선된 펌프를 개발할 수 있었다. 그리고 시장에 보다 좋은 제품을 출시하기 위해서 현재 성능과 진동특성을 계속해서 튜닝 중에 있다. 진동개선은 크게 2가지 방향으로 진행되었는데, 첫째는 펌프 측면에서 진행한 것이고 둘째는 냉동기 측면에서 진행한 것이다. 후자는 현재 대외비로 개발을 진행 중에 있으며 본 발표에서는 전자에 관한 것으로 펌프 측면에서 진동특성을 개선한 부분이다. 결국 크라이오 펌프의 진동은 진동원인 냉동기에서 발생하는 것이므로 냉동기와 펌프를 구조적으로 고립시키는 방법을 사용하였다. 즉, 냉동기와 펌프 사이에 댐핑 시스템 플랜지를 장착하여 진동원인 냉동기로부터 진동성분이 펌프 측으로 전달되는 것을 차단한 것이 본 기술의 핵심이다. GVT에서는 당 기술로 국내특허등록을 완료하였다(특허-10-1289394_진동 저감을 위한 댐핑 플랜지 조립체 및 이를 갖는 크라이오 펌프).

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.3
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• pp.119-126
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• 2019

For rockets using cryogenic liquid hydrogen or liquid oxygen, chilling is required to avoid cavitation and surge problems. Chilling is categorized by the initial chilling/filling stage and the low-temperature maintenance stage. In addition, to improve satellite insertion capability, a multi-ignition capability is required and accordingly chilling to prepare for the next ignition during low-gravity coasting is also required. This paper describes the overall aspects of filling and low temperature maintain marinating for the booster and the upper stage engine including chilling for multi-ignition.

• 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.