• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.54-58
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• 2015

인간이 생활하는데 필요한 전기를 생산하는 시설 중 하나인 화력발전소의 발전수차를 냉각시키기 위하여 많은 양의 냉각수를 바다에서 취수하게 되는데, 이 과정 중에서도 특히 흡입수조(Intake Basin)에서 흡입펌프(Suction Pump)를 통과하는 단계가 매우 중요하다. 흡입수조의 형상과 펌프운용조건 등에 의하여 흡입구(Bell Mouth)에 접근하는 유동이 비대칭일 경우 흡입구 주변에서 선회류가 발생하거나 유속분포가 비균일?비대칭이 되기 쉽다. 그러면 선회류가 더욱 악화되어 볼텍스(Vortex)로 발달되면 취수 펌프에 악영향을 준다. 또한 볼텍스의 발생은 흡입수조의 형상뿐만이 아니라 낮은 수위일 경우 수면과 흡입구의 거리가 짧아지면서 자유수면볼텍스 또는 수중볼텍스가 발생할 확률이 높아지게 된다. 본 연구에서 수리모형시험을 통하여 펌프 조합 및 수위 변화에 따른 볼텍스의 발생여부를 파악하고 볼텍스 저감장치를 고안하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.590-595
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• 1998

차세대 원자로(KNGR : Korea Next Generation Reactor)에는 새로운 안전개념으로서 피동형 안전주입탱크(Safety Injection Tank. SIT)의 도입을 고려하고 있는데, 이러한 피동형 유량조절기능은 안전주입탱크내의 유체기구(Fluidic device)인 볼텍스챔버(vortex chamber)에 의해 이루어진다. 볼텍스챔버는 내부에서 발생되는 와류강도에 따라 유동저항의 강도가 달라짐을 이용하여 유량을 피동적으로 조절할 수 있는 유체기구이다. 본 연구에서는 볼텍스챔버의 유동특성을 관찰하기 위하여 소규모 실험장치를 구축하고, 이를 이용하여 실험을 수행하였다. 본 연구는 두 단계로 수행되었다. 제1단계 실험에서는 볼텍스챔버의 기하학적 특성이 안전주입탱크의 안전주입수 방출특성에 미치는 영향에 대한 거시적 관점에서의 연구로서. 볼텍스챔버의 기하학적 변수(유입구 및 방출구의 직경)가 안전주입수의 방출과정에서 발생되는 SIT 내의수위 거동, 안전주입수의 방출유량 특성등에 미치는 영향에 대해 중점적으로 고찰하였다 제2단계 실험에서는 1단계 실험에서 관찰된 안전주입탱크의 여러 가지 방출특성과 볼텍스챔버 내부 유동장의 유동특성과의 관련성을 규명하기 위해 PIV (Particle Image Velocimetry)를 이용하여 볼텍스챔버의 기하학적 변수에 따른 유동장 내부의 국소 유속분포를 측정하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 춘계학술발표논문집 2부
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• pp.996-999
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• 2010

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 파악하기 위하여 $100Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브를 제작하고 이에 대한 실험을 진행하였다. 저온측의 유량비와 오리피스 직경 및 볼텍스 튜브의 길이가 온도에 미치는 영향을 분석하였다. 오리피스 직경 0.6D에서 최적의 온도 분리 효과를 나타내었으며, 0.8D의 경우 그 효과가 미미하였다. 또 한 오리피스 직경이나 길이에 관계없이 저온유량비가 약 0.9부근에서 고온측의 온도가 최고점을 나타내었고, 볼텍스 튜브 길이는 저온측 온도 변화에 미미한 영향을 미치나, 오리피스 직경의 변화는 최저 온도점이 나타나는 저온 유량비에 상당한 영향을 미쳤다. 본 연구의 결과는 $100Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브의 최적화를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.517-524
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• 2011

볼텍스 튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용 할 수 있는 장치이다. 본 연구에서는 직경 10mm의 볼텍스 튜브의 기본 설계 자료를 구축하기 위하여 에너지 분리 성능 실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 공급압력, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경 및 튜브의 길이가 에너지 분리 특성에 미치는 영향력을 실험을 통하여 분석하였다. 결과적으로 오리피스 직경과 공급압력이 볼텍스 튜브의 성능의 지배적인 성능인자임을 확인하였다. 튜브길이가 성능에 미치는 영향은 미미하였다. Dc=0.7D, L=16D의 볼텍스 튜브에서 가장 우수한 에너지 분리효과를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.671-676
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• 2014

볼텍스 컵은 실린콘 웨이프 제조공정과 같이 민갑한 물체을 이송시키는 방법으로 제안되었다. 볼테스 컵의 상부에 위치한 노즐을 통해 공기를 공급하면 내부 실린더에서 큰 선회유동이 생성된다. 공기는 볼텍스 컵과 바닥면 사이의 틈새로 빠져나가면서 흡입압력을 생성시키고 물체를 들어 올릴 수 있게 된다. 본 논문에서는 볼텍스 컵에 관한 3차원 유동 해석을 통해 실험 결과와 해석 결과를 비교하여 해석의 신뢰성을 확인하였다. 그리고 볼텍스 컵의 길이 변화와 형상 변화를 주어 해석을 통해 흡입 압력 생성에 영향을 미치는 정도를 분석하였고, 볼텍스 컵 형상의 최적 조건을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권5호
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• pp.321-328
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• 2017

본 연구에서는 고온측과 저온측의 온도 예측을 위한 볼텍스 튜브 모델을 개발하였다. 볼텍스 튜브 모델은 시스템 식별 방법을 기반으로 개발하였으며, 개발된 볼텍스 튜브 모델은 ARX(Auto-Regressive with eXtra inputs)모델을 기반으로 하여 설계되었다. 본 연구에서 유도된 다항식 모델은 모델의 정확성을 확인하기 위해 실험데이터와 검증하였다. 또한, 유도된 모델은 안정성 검사 통과를 보여준다. 저온측 스로틀 밸브 각도를 변경하였을 때, 적절히 온도 분리가 이루어지는 것을 확인하였으며, 동적응답을 확인하기 위해 저온측 스로틀 밸브 각도를 변경 시켰을 경우, 볼텍스 튜브 모델의 온도가 적절히 분리 되는 것을 확인할 수 있다. 결론적으로, 개발된 볼텍스 튜브 모델을 저온측 스로틀 밸브 각도에 따라 온도 분리 예측이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 2부
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• pp.925-928
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• 2010

볼텍스 튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용 할 수 있는 장치이다. 본 연구에서는 직경 10mm의 볼텍스 튜브의 기본 설계 자료를 구축하기 위하여 에너지 분리 성능 실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 공급압력, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경 및 튜브의 길이가 에너지 분리 특성에 미치는 영향력을 실험을 통하여 분석하였다. 결과적으로 오리피스 직경과 공급압력이 볼텍스 튜브의 성능의 지배적인 성능인자임을 확인하였다. 튜브길이가 성능에 미치는 영향은 미미하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
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• pp.596-599
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• 2011

볼텍스 튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치이다. 본 연구에서는 직경 8mm 볼텍스 튜브의 길이변화가 에너지분리 특성에 미치는 영향을 실험을 통하여 분석하였다. 결론적으로 튜브길이 변화에 따른 영향력은 미미하였으나, 그 중 가장 짧은 튜브길이 64mm에서 고온 출구 측의 온도차가 가장 우수한 성능을 나타내었다. 반면, 저온 출구 측에서는 거의 영향을 미치지 못하는 것을 확인하였다. 본 연구는 볼텍스 튜브의 기초설계자료로 활용될 예정이다.

• 청정기술
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• 제16권3호
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• pp.213-219
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• 2010

볼텍스튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치이다. 이러한 볼텍스튜브의 에너지분리 특성과 물질분리 특성을 활용하여, 연소가스로부터 $CO_2$를 흡수하는 장치의 핵심부품으로 적용할 수 있다. 본 연구에서는 $CO_2$ 흡수용 볼텍스튜브의 기본설계 자료를 구축하기 위하여 에너지분리 성능실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경, 노즐면적비 및 튜브의 길이가 에너지분리 특성에 미치는 영향력을 실험을 통하여 분석하였다. 결과적으로 오리피스 직경이 볼텍스튜브의 성능에 지배적인 설계인자임을 확인하였으며, 노즐면적비와 튜브길이의 영향력은 미미하였다. 오리피스 직경이 작고(Dc=0.6D), 노즐면적비가 중간 이상(AR=0.14~0.16)이며, 튜브 길이가 긴 모델(L=16D)이 저온 출구 측과 고온 출구 측의 열전달에서 가장 우수한 성능을 나타내었다. 본 연구의 결과는 $CO_2$흡수용 $100Nm^3$/hr급 볼텍스튜브의 기본설계 자료로 활용될 예정이다. 볼텍스튜브를 적용한 $CO_2$흡수 공정을 적용하면 기존의 대형 흡수탑 대비 상당한 공간과 에너지의 절감 효과가 기대된다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집 제23권 1호
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• pp.167-170
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• 2004

본 논문에서는 수중익 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 거동 및 소음을 Eulerian-Lagrangian 기법을 이용하여 수치적으로 해석하였다. Eulerian-Lagrangian 기법은 캐비테이션 버블이 유동장에 미치는 영향이 거의 없다는 가정하에 유동장과 캐비테이션 거동을 일방으로 연계하여 해석하는 방식이다. 수중익 버블 캐비테이션 해석을 위한 유동장은 비압축성 RAMS 방정식을 해석하여 구하고 날개 끝 볼텍스 캐비테이션 유동장은 일반적 CFD 기법의 큰 수치 소산으로 그 특성이 잘 나타나지 않으므로 Sculley 볼텍스 모델을 이용하여 해석한다. 해석한 유동장 정보를 입력치로 하고 버블의 지배 방정식인 Rayleigh-Plesset 방정식과 Newton의 제2법칙에 근거한 궤적 방정식을 연계하여 캐비테이션의 성장-붕괴와 운동을 예측한다. 계산된 거동 정보를 이용하여 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 소음을 예측하였다. 본 연구는 수중 운동체에서 발생하는 캐비테이션의 거동과 소음의 특성을 파악하고 그에 따른 대비책을 마련하는 기본 연구로서 활용할 수 있을 것이다.