• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.724-729
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• 2017

노즐을 빠져나가는 유동과 연소실 내 음향 섭동의 상호작용은 연소 불안정을 억제하는 핵심 요소로 작용하며 노즐감쇠는 노즐 어드미턴스를 이용하여 정량적으로 평가가 가능하다. 본 연구에서는 노즐의 음향 감쇠 성능을 측정할 수 있는 변형된 임피던스 튜브 실험을 수행하여 수치적 해석기법인 Crocco의 이론을 적용한 1차원 선형화 오일러 방정식으로 도출된 노즐 어드미턴스 값과 비교하였다. 그 결과, 노즐 어드미턴스의 증감하는 부분의 정성적인 경향이 유사함을 확인 가능하였고 그에 따른 노즐감쇠가 효율적인 주파수대를 예측할 수 있었다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권2호
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• pp.337-342
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• 2022

최근 프린팅 기술은 디스플레이나 연료전지를 포함한 IT 분야에 폭넓게 사용되고 있지만 핵심 부품인 프린터 헤드의 박막을 적층하는 제조공정에서 발생하는 잔류응력 및 열응력으로 인해 기판이 변형되거나 노즐층이 파손되어 잉크가 새거나 원하는 영역으로 토출되지 않는 문제가 발생하고 있다. 따라서 본 논문에서는 보다 견고하고 신뢰할수 있는 구조를 가진 열전사 잉크젯 프린트 헤드 형상을 제안하고자 한다. 기판과 노즐층의 변형을 줄이기 위해 리브, 기둥, 지지벽 및 개별 피드홀과 같은 다양한 형태의 잉크젯 프린트 헤드 구조가 설계되었으며, FEA 해석을 통해 타당성을 검증하였다. 해석 결과 헤드의 최대 응력 및 노즐층 변형이 최소 40~50%로 급격히 감소하였으며 기둥 및 지지벽 형태의 프린터 헤드를 제작하여 노즐층 변형에 의한 균열 및 잉크 누출이 없는 것을 확인하였다. 따라서 제안된 헤드 형상이 정상 방향의 잉크 토출에 기여하며 대면적 프린팅 기술에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.153-162
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• 2002

킥모터용 노즐목에 사용되는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료의 기계적 물성치를 예측하고, 전체 노즐의 기계적 거동해석을 수행하였다. 이러한 3차원 등가물성치는 노즐의 기계적 거동해석에 필요한 3차원 물성치로 이용된다. 노즐목에 사용되어지는 공간적으로 보강된 복합재료는 그 구조에 따라서 물성치분포가 달라지므로 물성치 예측 프로그램을 개발하였다. 지금 개발되고 있는 킥모터용 노즐은 노즐목의 graphite 또는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료, 노즐머리부분과 확장부의 carbon/ phenol, 그리고 확장부 외피의 강철로 구성되어있다. 추력에 가장 큰 영향을 미치는 노즐목의 변형형상은 4-D 탄소/ 탄소 복합 재료가 가장 균일하고, 작은 변형형상을 나타내었다. 이러한 해석 결과에 더하여 4D 탄소/ 탄소 복합재료 노즐목과 그라파이트 노즐목을 가진 모타 시험이 수행되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1048-1050
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• 2017

본 연구에는 핀틀 노즐의 열변형 영향을 평가하기 위해 단방향 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 단방향 유체-구조 연성해석을 위해 핀틀-노즐의 내부에 발생하는 압력 및 온도분포를 유동해석을 통해 도출하였고, 압력 및 온도분포 값을 각각의 유체-구조 해석의 하중조건으로 적용하여 핀틀의 변형량을 확인하였다. 변형에 대한 추력특성 변화를 확인하기 위해 양방향 유체-구조 연성해석을 수행 중이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.689-698
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• 2021

현대 전장의 탐지기술 발달로 인해 항공기의 생존성이 크게 위협받고 있다. 그중 적외선(IR) 추적 미사일은 항공기의 생존성에 큰 영향을 끼치며, 항공기 임무 성공률을 저하시키는 주된 요인이다. 항공기 생존성을 증가시키기 위하여 곡률을 추가한 형상 변형 노즐에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 항공기 생존성을 증가시키기 위한 형상 변형 노즐 중 Double Serpentine 노즐을 선정한 다음, 노즐의 최대 면적변화율의 위치 효과를 분석하였다. 노즐의 최대 면적변화율이 노즐의 추력과 출구의 평균 온도에 영향을 끼치는 것을 확인하였다. 또한 최대 면적변화율이 노즐 후방에 위치함에 따라 추력 페널티가 줄어드는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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• pp.13-13
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• 1999

본 논문에서는 해석영역의 형상변화, 즉 로켓노즐 내열재의 삭마로 인해 야기된 경계 면의 이동을 고려하면서 2차원 비정상 비등방성 재료의 열전달 문제를 해석할 수 있는 수치해석에 대해 기술하였다. 수치해석 알고리즘은 유한요소법이며 열해석시 경계면 이동으로 인한 격자계의 절점 좌표점이 계산과정 동안에 이동하는 변형 가능한 유한요소격자(transformable finite-element grid)를 사용하였다. 본 수치해석기법의 타당성 입증을 위해 극심한 열하중이 부여된 조건하에서 엄밀해가 존재하는 비정상 축대칭문제 및 고체로켓 노즐내열재에 대해 열해석을 수행하였으며, 그 결과 수치해는 엄밀해 또는 실험치와 잘 일치함을 보이었다. 여러 가지 복합재로 구성된 내삽노즐 또는 외삽노즐에 대해서도 안정된 수치해를 얻을 수 있었다. 아울러 노즐목삽입재로 탄소-탄소 복합재를 적용한 고체추진기관 내삽노즐을 해석모델로 택하여 열전달 해석을 수행하고 해석결과를 분석하였다. 노즐의 표면산화반응에 대한 열반응상수, 즉 Arrhenius 형태로 표시된 식에서 pre-exponential factor 및 activation energy 변화가 탄소-탄소 복합재 및 탄소-페놀릭 복합재의 삭마량에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권3호
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• pp.271-278
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• 2008

액체로켓 연소기 재생냉각 챔버 제작에 필수적인 노즐의 벌징 공정에 대한 연구를 수행하였다. 벌징 공정에 사용되는 재료의 기계적인 특성은 재료시험을 통하여 획득하였다. 벌징노즐의 벌징 후 형상 변화는 변형해석을 통하여 확인하였다. 벌징 공정 및 변형해석의 검증은 벌징노즐 시편을 제작하고, 벌징 시험을 수행하여 확인하였다. 노즐 벌징 수행 결과 총 7개의 시제 중 1개의 시제에서 소재에 네킹이 발생하여 파손되었다. 벌징 공정 중에 발생된 네킹의 원인 분석은 재료의 조직분석을 통하여 수행하였다. 조직분석 결과 재료의 그레인 사이즈가 네킹 발생에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.55.2-55.2
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• 2010

기존의 thermal spray coating은 분사시 가스와 입자가 높은 열을 동반하여 상대적으로 차가운 기판과의 충돌되는 과정에서 기판과 입자 사이에 열응력이 발생하게 되고, 이것은 코팅 특성을 저하시킨다. 또한 고온의 가연성 가스등의 사용으로 작업 시 안전문제 등의 단점이 있었다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 분사 시 운동에너지를 주로 이용하는 cold spray coating 공정이 개발되었다. 이 공정은 코팅 입자를 임계속도 이상으로 가속시켜 입자와 기판이 충돌시 소성 변형을 통해 적층되는 코팅기술이다. Cold spray coating공정은 상온 코팅이 가능하기 때문에 주입입자의 물성이 비교적 그대로 유지되고, 고온의 열로 인한 기판의 변질을 막을 수 있다. Cold Spray coating에서 주로 원형 노즐을 사용하나 본 연구에서는 분사 효율 향상을 위한 광폭노즐을 사용하여 코팅 시간 단축을 기대하고 있다. 임계속도 이상의 입자 확보를 위하여 노즐의 expansion ratio와 노즐 shape의 변화를 주어 그에 따른 노즐내의 유동장을 수치해석을 통해 계산하였다. 분사되는 출구면과 기판 사이의 입자 속도 분포를 해석하였고, 이를 통해 임계속도 이상의 속도를 갖는 유효 입자들의 분포 및 유효 분사 면적을 예측하였다. 또한, 기존의 원형 노즐과 광폭 노즐과의 유동장 비교 및 각 노즐 분사면을 분석하여 cold spray coating공정에서의 효율적인 노즐 형상을 디자인하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2002년도 춘계학술발표논문집
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• pp.155-159
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• 2002

본 논문에서는 균질기에서 사용되고 있는 고안 균질기용 분사노즐에 대하여 구조적 안정성을 평가할 수 있는 구조해석을 수행하였다. 구조해석을 수행하기 위하여 상용 유한요소해석 코드인 ANSYS를 활용하였으며 내압조건, 경계조건, 구속조건 등을 고려하여 고압 분사노즐내의 응력과 변형률을 구하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권5호
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• pp.529-534
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• 2023

고속 및 대면적 인쇄를 위한 라인 프린팅 기술은 늘어난 헤드 길이만큼 헤드 내부로 잉크를 공급하는 유로를 확보해야 하는 구조적 취약점과 제조 과정에서 발생하는 잔류응력에 의한 피드홀 변형으로 인해 노즐층이 파손되거나 잉크가 누출되는 결함이 있다. 따라서 본 논문에서는 견고하고 신뢰할 수 있으며 라인 프린팅 방식에 보다 적합한 열전사 방식의 잉크젯 프린트 헤드 형상을 제안하고자 한다. 먼저 실험을 통해 초기 라인 프린팅 헤드의 변형량을 측정한 후 이를 등가의 하중량으로 변환하였으며 FEA 해석을 통해 하중 추정 방법의 타당성을 검증하였다. 또한 헤드 크기를 증가시키지 않으면서 변형을 최소화할 수 있도록 기둥이나 지지벽으로 단위 노즐을 보강하거나 지지빔이나 건/습식각된 브릿지를 추가하여 내부 강성을 증가시킨 헤드 구조를 설계하였으며, 피드홀 변형이 최대 90% 감소하는 것을 확인하였다. 제안된 형상 중 공정 편의성과 제작비용을 고려하여 건식각된 피드홀 브릿지 형태의 헤드를 선정하였으며 실제 제작을 통해 노즐층 변형이나 잉크 누출 없이 정상 작동하는 것을 확인하였다.