• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.216-216
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• 2014

과거 유체 유발 진동(FIV : Fluid Induced Vibration)은 배관계 설계 하중에 고려되지 않은 설계 하중이었다. 하지만, 원자력 발전소 또는 화력 발전소의 배관형상이 복잡하고 고온수가 배관 내부에서 유동하는 배관계에서 육안으로 관측이 가능한 배관진동이 발생하였다. 이에 배관 진동에 대하여 원인 분석과 배관 구조 건전성 평가에 관심을 가지게 되었다. 배관 진동은 배관 형상에 따라 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동이 하나의 원인이며, 고온수가 유동하는 배관일수록 압력 변동에 대한 배관 진동이 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동을 불규칙 수력하중이라고 한다. 본 연구에서는 배관 내부에서 난류 유동으로 발생하는 불규칙 수력하중을 유동해석을 이용하여 PSD(Power Spectral Density)로 산출하고, PSD 하중을 이용하여 불규칙 구조 응답 해석을 수행하여 배관계 응력 분포에 대하여 연구하였다. 배관 내부 난류 유동에 대한 불규칙 수력하중은 DES 난류 모델을 사용하여 시간에 대한 배관 내부 표면의 유체 속도를 유동 해석으로 산출하였으며, 유체 속도를 동압으로 계산한 후 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 PSD 하중으로 산출하였다. 그리고 불규칙 구조 응답 해석에서 배관 내부 유체 영향에 대한 진동 감쇠를 표현하기 위하여 유체 질량을 산출하고, 배관 구조 해석 모델 표면에 질량을 입력하는 방법으로 배관 고유진동수 및 불규칙 구조 응답 해석을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.801-804
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• 2011

추진제 탱크와 배관의 연결부에 대한 개념 설계단계로 해외 발사체의 배관 연결부를 조사하였고, 그 결과를 토대로 몇가지 대표 형상을 선정하여 유동해석을 수행하였다. 유동해석 결과 배관의 연결부 중 제일 유동특성이 좋은 것을 찾을 수 있었다, 하지만 큰 차이는 없었다. 그 이유는 배관이 길어서 배관 내부를 유체가 흐르면서 배관 내부 유동이 안정되는 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제15권1호
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• pp.54-59
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• 2011

일반적으로 유동헌팅현상은 대부분의 오리피스 유량계에서 관찰되나 유동헌팅의 크기는 각 계량 시스템에 따라 다르다. 이에, 실제 배관계통에서 배관경과 유동의 불안정성, 유동헌팅율간의 영향을 조사하고자 유량계 관경과 유량계 전후단 배관의 직경을 변경하면서 이에 따른 유동의 특성 변화와 헌팅율과의 관계에 대하여 1차원 배관망해석 모델을 구축하고 해석을 수행하였다. 결과적으로, 유량계 배관경과 전후단 배관경의 변화에 따른 차압변화량과 유동헌팅율의 영향을 분석하고 그 상관관계를 규명하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.21-25
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• 1998

탈황설비 배관내 연소가스의 삼차원 유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 복잡한 형상으로 주어진 배관내의 유동장 특성을 관찰하고 압력손실을 계산하였다. 특히 안개깃의 설치유무에 따른 유동장 특성 변화 및 압력손실 감소효과를 집중적으로 고찰하였다. 안내깃의 설치에 따라 유량배분이 적절하게 되고 압력손실이 현저하게 줄어듬을 알 수 있었다. 배관에서의 압력손실을 계산하여 배관설계 및 송풍기 용량 산정의 적절성을 확인할 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2000년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.253-258
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• 2000

유량을 정밀하게 측정하기 위해서는 유량계의 위치 선정이 매우 중요하다. 일반적으로 유량계가 설치되는 배관에는 확대관, 축소관, 엘보우, T자관, 밸브 등이 설치된다. 이러한 배관 연결기구는 매우 복잡한 유동현상을 야기하기 때문에 유량 측정에 지대한 영향을 미친다. 따라서 이러한 배관 연결기구가 설치되었을 때 관 내부의 유동현상을 이해하는 것이 유량을 정밀하게 측정할 수 있는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 배관에 엘보우 T자관 밸브 등이 설치된 경우에 관내의 유동 특성을 상용코드인 FLUENT를 사용하여 전산해석 하였다. 축방향 속도 2차유동, 압력장 등을 계산하여 고찰하였으며, 또한 완전히 발달된 형태의 유동이 얻어질 때까지의 유동장의 변화를 검토하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.58-65
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• 2016

천연가스 배관의 유동설계는 예상되는 모든 유체의 조건에서 배관의 설계수명 동안 적절한 흐름이 지속될 수 있는가를 결정하는 것이다. 장거리 자원이송망의 유동설계는 수송되는 유체의 물리적 특성, 유량, 온도와 압력, 배관의 길이와 고도, 배관이 횡단하는 지역의 환경 등 다양한 인자를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 극한지 자원이송망 건설프로젝트의 운전 자료를 분석하였으며, 배관 내 가스흐름에 영향을 끼치는 가스의 물리적 특성 중 동점성률과 압축계수를 살펴보았다. 배관내경은 몇몇 유동방정식을 사용하여 계산하였으며, 배관두께는 안전계수와 배관재료를 고려하여 계산하였다. 배관 내 마찰과 가스온도 및 배관고도로 인한 압력강하는 AGA 유동방정식을 사용하여 계산하였다. 본 연구에서 수행한 유동설계 결과는 알래스카 배관 프로젝트 보고서와 비교하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권6호
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• pp.523-528
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• 2005

장애물이 있는 배관속의 점성유동을 다양한 난류모형을 적용하여 해석하였다. 적용한 난류모형은 k-$\epsilon$, k-$\omega$, Spalart-Allmaras, Reynolds stress 이고, 배관내의 격자는 구조격자(structured grid) 이다. 속도벡터, 압력분포 반복계산(iteration)에 의한 잔류치(residual), 양정(dynamic head) 등을 모사하였다. 4개의 난류모형을 배관유동에 적용하였고 상용 프로그램을 사용하여 해석을 수행하였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.303-304
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• 2022

파이프는 기계, 전자, 전기, 플랜트 등 많은 산업 분야에서 응용기기로 널리 사용되고 있으며, 소방, 화학 등 안전 관련 분야에서도 널리 사용되고 있다. 제품의 다양화에 따라 배관 분야에서도 기술의 중요성이 높아지고 있다. 특히 기존 동관을 스테인리스강으로 변경하는 경우 구조해석이나 유동 해석을 통해 안전성과 유동특성을 평가할 필요가 있다. 자체 개발한 일체형 인서트형 커넥터인 6.35 소켓 모델의 유동 안전성은 CFD 해석을 이용하여 유동유발진동(FIV)평가 과정의 4단계를 통해 진행하였다. 배관계 벽면에 작용하는 압력변동의 진폭은 3,780Pa이하의 수준으로 형성되며, 이는 냉매 배관의 운전압력이나 설계응력과 비교했을 때 매우 작은 수준의 압력으로, 난류에 의한 진동이 배관의 구조안전성에 미치는 영향은 미미한 수준인 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.53-60
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• 2005

소형위성 발사체 추진제 공급계 배관의 구부러짐으로 인하여 배관내부의 추진제 유동은 불균일하며 이는 터보펌프 전단의 블레이드의 파괴 및 후단의 가압된 추진제의 불안정성을 야기시킨다. 따라서 추진제의 효율적인 공급을 위하여 vane이 장착된 곡관 배관이 필요하며 내부에서의 유동장을 수치해석으로 규명하여 그 문제점을 해결할 수 있는 지 연구하였다. 따라서, 본 연구에서는 각각 90도와 45도로 구부러진 3인치 산화제 배관과 2.5인치 연료 배관의 구부러진 부분에는 $0\sim3$개의 vane을 등 간격으로 설치하였다. 3차원 Navier-Stokes 방정식을 풀기 위하여 상용코드를 이용하였으며, 곡관 배관 설계를 평가하기 위하여 각 90, 45도의 vane이 설치되지 않은 곡관과 $1\sim3$개의 vane이 장착된 곡관을 비교하였다. vane의 개수에 의한 배관 설계의 영향을 알아보기 위하여 90, 45도의 곡관에 vane이 0, 1, 2, 3개가 등 간격으로 장착이 되었을 때의 결과를 비교하였다. 배관내의 유동 균일성과 차압을 알기 위하여 속도크기와 압력분포를 계산하였다. vane이 많을수록 곡관의 각도가 클수록 곡관을 지난 유동은 더 균일해졌으나 배관 차압은 더 증가하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권1호
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• pp.55-63
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• 2021

본 논문에서는 고압가스 배관의 밸브 유동소음을 평가할 수 있는 수치적 방법론을 제시하고 밸브 유동소음 저감을 위한 다공판의 영향을 정량적으로 분석하였다.먼저, 고정확도의 비정상 압축성 대와류모사 기법을 이용하여 고압가스 배관의 밸브 유동과 이로 인한 유동소음을 예측하였다. 예측한 벽면 압력 스펙트럼을 측정값과의 비교를 통하여 수치해석결과의 유효성을 검증하였다. 다음으로 배관내에서 평균 유동장과 중첩되어 전파해가는 음향장의 음향파워를 평가할 수 있는 지표를 기반으로 배관내 밸브 유동에 의하여 하류방향으로 전파하는 음향파워를 분석하였다. 분석결과를 바탕으로 밸브 유동 소음 저감을 위해, 다공평판을 설계하여 밸브 후류에 설치하고 동일한 수치해석 방법을 통해 배관 하류방향으로 전파하는 음향파워를 예측하였다. 예측 결과를 기존 배관 결과와 비교하여 음향파워가 9.5 dB 감소함을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서 제시한 수치방법론은 고압가스 배관의 설계단계에서 뿐만 아니라 기존 시스템에서 발생하는 밸브 유동 소음을 효율적으로 저감할 수 있는 방법 개발에도 활용할 수 있을 것으로 기대한다.