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고진공 터보복합분자 펌프 자기베어링 제어 기술

  • 노승국;경진호;오형록;박용태;고득용
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.89-89
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    • 2011
  • 반도체 공정 등에서 $10^{-6}{\sim}10^{-8}$ mbar의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화 되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2,500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 25,000 rpm 까지의 기본 성능시험을 수행하였으며, 발열 특성의 개선을 위한 비선형 제어기의 설계 사례에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다.

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미국 뉴햄프셔주 낙엽활엽수림에서 낙엽량 측정을 위한 최소 필요 표본수 (Required Sample Size for Estimating Litter Mass in Northern Hardwood Forests, New Hampshire, USA)

  • 배기강
    • 환경생물
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    • 제32권3호
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    • pp.211-215
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    • 2014
  • 본 연구에서는 미국 뉴햄프셔주 13개 임분의 낙엽활엽수림에서 5년간(1994~1996, 2003~2004) 낙엽량 측정을 위한 최소 필요 표본수를 알아보았다. 임분별 최소 필요 표본수는 오차범위 10%에서는 현재의 15개 트랩수와 비슷했으나, 1994년과 1995년은 타 년도에 비해 약 2배인 30개의 트랩수가 필요하였다. 오차범위 20%에서는 5년간 13개 모든 임분에서 필요한 트랩수는 10개미만으로 나타났다. 임분별로 최소 필요 표본수는 차이가 있었는데 특히 경사가 급하고 해발고도가 높은 임분에서 더 많은 트랩이 설치되어야 하며, 임분 연령이나 낙엽량과는 관계가 없음이 나타났다. 결론적으로 낙엽량 측정을 위한 최소 필요 표본수를 산정할 경우, 본 연구에서와 같이 다년간의 샘플링이 필요하며, 임분의 지형적 특성 역시 고려해야 함을 알 수 있었다.

후기연소기 장착 터보팬엔진의 배기노즐 개념연구 (Conceptual Study of an Exhaust Nozzle of an Afterburning Turbofan Engine)

  • 최성만;명노신;김원철
    • 한국추진공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.62-69
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    • 2014
  • 초음속 항공기의 추진기관으로 이용되는 후기연소기 장착 터보팬 엔진의 축소-확대 노즐에 대한 예비 연구를 수행하였다. 이를 위하여 지상정지 표준 대기에서 29,000 lbf 급의 추력을 발생시키는 저 바이패스비를 가진 후기 연소기 장착 터보팬 엔진에 대한 사이클 모델을 설정하였다. 설정된 모델 엔진을 이용하여 Gasturb 12 소프트웨어로 설계점에 대한 성능해석을 수행하여 터빈 후방에서의 일차원 유동특성을 얻을 수 있었다. 항공기 이륙시의 최대추력 조건으로부터 바이패스 덕트와 코어엔진에서 흐르는 가스유동으로부터 엔진의 크기 및 형상에 대한 기본제원을 도출하였다. 탈 설계점 성능해석은 최대 비행 마하수 2.0, 최고 비행고도 15,000 m로 운용되는 항공기의 다양한 운용조건에 대하여 수행하였다.

고진공 터보복합분자 펌프 자기베어링 기술

  • 노승국;신우철;경진호;박용태;고득용
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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    • pp.20-20
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    • 2010
  • 반도체 공정 등에서 10-6~10-8 Torr의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2, 500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 10,000 rpm까지의 기본성능시험을 수행하였다.

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화재 시뮬레이션(FDS)을 이용한 대형공간의 제연 설계인자에 관한 연구 (A Study on the Smoke control Design parameter of Large Volume space by Fire Dynamic Simulation)

  • 최상곤
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권11호
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    • pp.237-243
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    • 2018
  • 최근 소방설계에서 '성능위주설계'가 도입되면서 설계 단계에서부터 현장에서 화재에 의한 최소한의 피해를 목적으로 다양한 노력을 기울이고 있다. 그러나 성능위주의 설계를 위한 다양한 노력에도 불구하고 설계엔지니어들에게 제연설비의 화재안전기준에서 제시하는 법령기준이 각 설계인자의 최소 설정한계를 제시하는 가이드가 된다. 이러한 법령기준은 최소한의 기준을 제공하는 것이기 때문에 다양한 상황의 건물과 더 다양한 변수를 고려해야하는 설계 엔지니어들에게 세밀한 가이드를 제공할 수는 없기 때문에 복합적인 상황에서 어떤 인자가 화재 시 안전에 더 영향을 많이 미칠 것인지 미리 인지하고 상황에 따라 인자들을 상호 조절할 수 있는 설계정보가 필요하다 할 것이다. 본 논문에서는 대공간에서 거실급배기방식을 사용하고 제연경계에 의하여 구획이 되어 있는 경우, 배연량을 법정 배연량으로 고정한 상태에서 거실제연 설계에 가장 영향을 많이 미칠 것으로 판단되는 두 가지 인자인 제연경계의 높이와 급기량을 대상으로 미 NIST에서 제공하는 화재시뮬레이션(Fire Dynamic Simulation) 코드를 이용하여 설계인자들에 대한 합리적인 설계를 위한 정보를 제공하기 위한 연구를 수행하였다. 성능위주설계를 위해 초기설계에 제연경계의 높이를 최대한계로 설계한 후 시뮬레이션 등의 다양한 방법을 통한 합리적인 풍량 결정이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

환기시스템의 굴절 및 평판형 열교환기 형상에 따른 성능비교 (A Comparison of Performance on the Orthogonal and Refraction Heat Exchanger Shape in Air Ventilation System)

  • 현형호;정병호;김지원;이강연
    • 한국융합학회논문지
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    • 제10권7호
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    • pp.281-287
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    • 2019
  • 최적의 환기시스템 활용과 에너지 절약을 위한 급 배기공기 간의 열교환을 적용시킨 열회수시스템의 활용과 보급은 에너지관리시스템에서 필수적이다. 이러한 기술은 특히, 겨울철과 여름철의 냉난방에너지를 절약할 수 있어 고효율에너지 빌딩의 기반기술의 주요 요소이다. 본 논문에서는 균일한 형상과 동일한 유동조건에서 열교환기 성능을 비교하기 위해 종이, 플라스틱, 알루미늄을 재질로 시뮬레이션을 통한 열전달효율을 검토하였다. 또한 평판형과 굴절형 구조를 갖는 열교환기의 형상에 따른 열전달 효율을 시험하였고, 그 결과를 토대로 열전달 성능과 압력손실에 대해 고성능의 열교환기를 제작하는데 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

고속도로 강우유출수 내 차량 기인 오염물질 특성 연구 (A Study on Characteristics of Pollutant by Automobile in Highway Road Runoff)

  • 안용빈;홍은미;김혁수
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.232-232
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    • 2023
  • 고속도로 및 편의시설 건설로 불투수층의 면적이 증가하여 강우 시 고속도로 및 편의시설에서 발생하는 오염원에 의한 하천의 수질 영향도 커지고 있다. 특히 휴게소에서는 자동차의 급가속, 급감속으로 더욱 많은 분진과 오염물질이 발생할 수 있으며 타이어 마모 입자, 자동차 배기가스, 중금속 및 오일류 등이 휴게소나 도로 지표에 집적되어 있다. 이렇게 발생한 오염물질은 우기에 강우와 함께 불투수면을 침투하지 못하고 배수로를 통해 유출되어 인근 하천의 수생태 및 토양의 주요 오염원으로 작용하고 있다. 이에 따라 고속도로 및 인근 휴게소의 비점오염 저감대책이 필요하며 효율적인 비점오염원 저감을 위해 장기적인 모니터링, 지속적인 자료 수집 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 강원지역 고속도로 및 인근 휴게소에서 강우 시 강우유출수 모니터링을 통해 강우유출수 유량가중평균농도 (Event Mean Concentration) 산정하고 강우유출수 수문곡선 (hydrograph)을 작성하였다. 또한 강우사상에 따른 분석항목별 초기세척효과(First Flush Effects)와 오염부하량을 산정하였다. 추가적으로 차량 기인 입자를 확인하기 위해 μ-FT-IR 현미경 분석 실험을 하였다. 모니터링 장소는 휴게소 및 고속도로 일원이며, 모니터링은 선행무강우일수 2일 이상, 강우량 10mm 이상일 때 실시하였으며 2022년 6월부터 10월까지 총 4회 실시하였다. 모니터링 결과 타이어 및 브레이크 패드 마모와 관련된 중금속인 Zn, Cu, Pb 등의 중금속이 높게 분석되었으며 이러한 중금속의 오염부하량 역시 높게 산정되었다. 강우유출수 수문곡선에서 강우 초기 오염물질의 세척효과가 나타났다. MFFn 산정 결과 강우 30% 구간에서 초기세척효과를 보였다. μ-FT-IR 현미경 분석 결과 PE (Polyethylene)가 가장 많이 검출되었고 PP (Polypropylene), PS (Polystyrene) 순으로 검출되었다. 이러한 강우유출수 모니터링 데이터는 향후 고속도로 휴게소 및 고속도로 주변 오염저감 시설 설치 및 사회적 동참을 위한 타당한 근거 확보를 위한 기초자료로서 제공될 수 있을 것이다.

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커먼레일 시스템 연료분사관의 피로수명 개선에 관한 연구 (Study of Improvement in Fatigue Life of Fuel Injection Pipe of Common Rail System)

  • 송세암;배준호;정성윤;김철
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제37권8호
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    • pp.991-998
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    • 2013
  • 클린디젤 차량용 커먼레일 시스템의 연료분사관은 연료레일로부터 각각의 엔진 실린더에 연결된 인젝터로 연료를 공급하는 역할을 하며 반복 내압을 받게 된다. EURO 배기가스 배출규정 만족 및 연비향상을 위하여 요구되는 연료의 압력은 200MPa 이상으로 증가하고 있으며, 성형결함이 발생하지 않는 헤딩공정과 내압 피로수명 향상을 위한 자긴처리 기술이 요구되고 있다. 본 논문에서는 250MPa 급 반복내압을 만족할 수 있는 파이프 소재의 유동응력와 고주기 피로 데이터를 각각의 실험을 통하여 확보하였고, 연료분사관 앞 끝의 성형결함 여부를 판단하기 위하여 헤딩공정에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 반복내압에 대한 내구수명 향상 및 신뢰성 확보를 위해 자긴공정에 대한 유한요소해석을 통하여 외경부의 인장잔류응력까지 고려한 최적 공정설계 수행 및 피로해석을 통한 설계의 타당성을 검증하였다.

선박용 디젤엔진의 2단과급 시스템설계를 위한 매칭성능 예측 (Prediction of Matching Performance of Two-Stage Turbo-charging System Design for Marine Diesel Engine)

  • 배진우;이지웅;정균식;최재성
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제39권6호
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    • pp.626-632
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    • 2015
  • 국제해사기구(IMO)에서는 선박으로부터의 대기오염방지를 위한 규제와 여기에 더하여 지구온난화의 방지를 위한 규제가 이미 시행되고 있거나 또는 논의 중에 있다. 따라서 고효율 친환경에 대한 요구들을 동시에 만족시킬 수 있는 대책이 요구된다. 디젤엔진에 있어서 밀러 사이클의 채택이 NOx 저감과 열효율향상을 동시에 꾀할 수 있는 방법으로 많은 관심을 받고 있다. 그러나 이 방법은 높은 급기압력이 요구되며 그 대책의 하나로 2단과급에 의한 방법이 주목을 받고 있다. 2단 과급시스템을 이용하면 고과급의 효과는 물론 여기에 바이패스기술과 밀러사이클을 이용하면 특정 부하영역에서의 성능향상 등 더욱 다양한 성능개선을 이룩할 수 있다. 그러나 2단 과급시스템의 디젤기관은 그만큼 구조가 복잡하게 되어 과급기 최적 매칭 등 시스템의 최적설계가 매우 복잡하고 어렵게 된다. 따라서 설계초기단계에서 이러한 다양한 방법들의 개선효과를 정량적으로 확인하고 또한 최적조건을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 과급 시스템의 최적 설계를 위한 시뮬레이션 프로그램을 개발하였으며, 개발 된 프로그램의 신뢰성을 확인하고 이 프로그램의 활용방법에 관하여 고찰한 결과를 보고한다.

교통량에 따른 배기가스량 산정에 관한 연구 -교차로를 중심으로-

  • 홍창의
    • 대한교통학회:학술대회논문집
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    • 대한교통학회 1996년도 제29회 학술발표회
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    • pp.29-58
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    • 1996
  • 현재 서울은 교통사고문제, 교통혼잡문제와 자동차로부터 배출되는 유해가스에 의한 대기환경오염문제를 갖고 있다. 본 논문의 목적은 대기환경오염을 악화시키는 자동차의 주된 배출오염가스인 일산화탄소, 탄화수소 및 질소화합물량을 교차로 교통량을 중심으로 어떻게 계산하는가에 있다. 연구의 대상지역은 서울시의 송파구 교차로들과 도심지역의 링크들을 선택하였다. 그리고 교통량, 지체시간, 링크길이, 정지회수, 운행속도, 주행속도 등을 고려하여, 제작차 배출가스 허용기준, 총량기준, 불량차 기준, 속도기준 등에 의한 계수산정 및 TRAF-NETSIM에 의한 시뮬레이션을 통하여 일정 도로상의 제한된 범위내의 배출량 산출을 시도하였다. 본 연구의 결과에 의하면 첫째, 어느 방법이든 실제배출량의 정확한 값을 표현 할 수는 없는 것이고, 단지 상대적인 비교에 의하면 배출가스량의 수준을 추정 할 수 있었다. 또한, 시뮬레이션 배출율표를 우리 현실에 맞는 자료에 의해 수정할 수 있다면, 그 결과는 실제량에 보다 근접할 수 있을 것이다. 둘째, 서울도로의 현재 혼잡상태에서 속도의 저감에 배출량이 민감한 반응을 보이고 있다는 사실이다. 셋째, 교통량변화에 따른 배출량의 변화가 일산화탄소에서 가장 심하게 나타남을 알 수 있었고, 신호운영상의 옵셋값이 잘못 설정되면 탄화수소는 35%, 일산화탄소는 40%, 질소산화물은 75%까지 초과발생할 수 있으며, 유해배출가스량을 최소화시키는 측면에서의 신호최적화를 위해서는 현재의 Stop Penalty는 상향 조정되어야 함이 밝혀졌다. 앞으로는 자동차로 인한 대기환경오염 농도의 저감을 위해서는 도로별 자동차 유해가스 배출 총량규제 방안도 고려해 볼 가치가 있으며, 이를 위해 환경공학과 교통공학의 다학제적 공동연구가 지속적으로 필요하며 교통정책에 반영되어야 할 것이다.분석, 리용수 학모형대이십일세기상해항공운량진행예측, 제출발전상해항공운수적전 략목표급발전중점. 예측2020년 상해항공항총객운탄토량4300만인/년, 화운량달120만돈; 2050년객운량장달18150만인차/년, 화운량518만돈. 사, 발전상해민항기출경제정책, 제출위료$\ll$진흥상해, 개발포동, 복무전국, 면향세계$\gg$ 화도이십일세기중기국민경제달도중등발달국가수 평굉관전략목표적실현, 제료필수재지도사상상파교통운수진정방도전략 산업지위, 환응재관리체제상채취과단유효적개혁조시, 재기출경제정책 상급여대력부지. 오, 전략목표, 위파상해건설성위태평양서안최대적경제, 김융, 무역적중심, 요구상해항공항성위화동지구통향세계각지항선망출발참, 구성대외개방선면축심, 실현국제항선적함접화국내항반적전항, 형성다축심복사식항선망; 가강기장건설, 개피포동제이국제기장건설, 괄응포동개발경제발전적수요. 부화개시일은 각 5월 26일과 5월 22일이었다. 11. 6월 중순에 애벌레를 대상으로 처리한 Phenthoate EC가 96.38%의 방제가로 약효가 가장 우수하였고 3월중순 및 4월중순 월동후 암컷을 대상으로 처리한 Machine oil, Phenthoate EC 및 Trichlorfon WP는 비교적 약효가 낮았다.>$^{\circ}$E/$\leq$30$^{\circ}$NW 단열군이 연구지역 내에서 지하수 유동성이 가장 높은 단열군으로 추정된다. 이러한 사실은 3개 시추공을 대상으로 실시한 시추공 내 물리검층과 정압주입시험에서도 확인된다.. It was resulted from increase of weight of single cocoon. "Manta"2.5ppm produced 22.2kg of cocoon. It is equal to 9% increase i

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