• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.55-62
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• 2009

강교 제작에는 강재 표면의 이물질 제거와 피복방식재료의 부착성 증대를 위하여 블라스트 표면처리가 실시되고 있다. 블라스트 표면처리는 쇼트나 그릿 등의 연마재를 압축공기로 분사하여 강재 표면에 충격을 가하는 표면처리법으로, 블라스트 처리에 의해 표면형상이 개선되고 압축잔류응력이 도입되어 용접이음의 피로수명이 향상될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 하중비전달형 십자필렛 용접이음의 피로실험을 실시하여, 블라스트 표면처리가 용접이음의 피로거동에 미치는 영향을 실험적으로 검토하였다. 피로실험에는 용접 후 무처리 시험편(용접 그대로), 용접 후 블라스트 표면처리 한 시험편과 블라스트 처리 후 열처리에 의해 잔류응력을 제거한 시험편의 합계 3종류의 용접시험편을 대상으로 하였다. 그 결과 블라스트 표면처리에 의해 용접지단부의 곡률반경은 약 29% 증가하였으며, 용접지단부의 인장잔류응력이 제거되고 압축잔류응력이 도입되었다. 그리고 블라스트 처리에 의해 피로수명과 피로한계가 증가하였다. 피로수명은 응력범위가 낮을수록 더 크게 증가하였고, 피로한계는 약 1.5배 증가하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.81-81
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• 2018

Bi-Te계 열전소자는 상온에서의 열전 효율이 우수하기 때문에 항공, 컴퓨터 등의 열전발전 또는 열전냉각 모듈에 널리 사용된다. 이 열전소자를 활용한 열전모듈은 다수의 n형 및 p형 열전소자가 세라믹 위에 형성된 Cu 전극에 전기적으로 직렬이 되도록 서로 솔더링 접합이 되어 있는 구조를 가지고 있다. 이처럼 직렬 연결된 방식에서는 높은 접합강도를 필요로 한다. 열전모듈 제작 시 Bi-Te 계 소자를 바로 Cu 기판에 접합시키면 솔더에 들어있는 Sn과 기판의 Cu가 접합하는 과정에서 소재 내로 확산하여 접합강도를 저하시킨다. 이러한 열전모듈의 접합강도 저하를 막기 위해 무전해 Ni-W-P 도금층을 확산 방지층으로 적용하였다. 본 연구에서는 Ni-W-P 도금이 Bi-Te 계 열전 모듈의 접합강도에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에서는 Bi-Te계 열전소자에 양호한 밀착성을 가지는 Ni-W-P 도금층을 형성시키기 위해서 알루미나 분말을 이용한 sand-blasting 방법을 사용하여 Bi-Te 소재 표면에 분사하는 방법으로 표면을 거칠게 하였다. 그 후 무전해 Ni-W-P 도금을 $85^{\circ}C$에서 20분간 실시하여 약 4um의 Ni-W-P 도금층을 형성시켰다. 열전 모듈은 Sn-Ag-Cu 솔더를 사용하여 제작하였으며 접합강도는 Bonding tester를 사용하여 측정하였다. 제작한 열전 모듈의 단면 및 파단면 관찰을 통하여 접합강도가 변하는 요인을 조사하였다. 제작한 열전 모듈의 단면을 FE-EPMA로 관찰한 결과 Ni-W-P 도금층이 Bi-Te 소자와 Sn과 Cu사이의 확산을 방지하는 확산방지층 역할을 하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 열처리 전 열전모듈과 200도, 150시간 열처리 후 접합강도를 각각 측정해 본 결과, 열처리 후의 접합강도가 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 Bi-Te계 열전모듈 제작에 무전해 Ni-W-P 도금층을 형성시키므로 인해 확산방지층의 생성과 접합강도의 상승에 도움을 주었다.

• 한국가스학회지
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• 제16권2호
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• pp.38-44
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• 2012

근래 들어 강화되는 배출가스 규제에 대응하기 위한 대책으로 LPG 차량에 적용되고 있는 제3세대 LPG 연료공급방식인 LPi(Liquid phase LPG injection)는 펌프를 이용해서 고압의 액상연료를 공급하는 것이 가장 핵심적인 기술이다. LPi 시스템은 액상연료분사의 전자식 정밀제어를 통해 출력이 상승하고 유해배출가스가 현저하게 저감되는 장점이 있으나, 가장 핵심적인 부품인 연료펌프 및 인젝터의 경우 대부분 수입에 의존하고 있어 시스템 설계에 유연하지 못하다. 본 연구에서는 인젝터의 국산화 개발을 위해 LPi 시스템에 적합한 연료공급방법의 인젝터 디자인 및 최적의 작동조건 확보를 목표로 LPi용 인젝터의 설계 및 시작품을 제작하여 누설 및 유량특성을 살펴보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.1038-1047
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• 2009

추력 30톤급 펌프공급방식 액체로켓엔진을 위한 가스발생기 개발 과정에 관하여 기술하였다. 액체산소와 케로신을 추진제로 연료 과농 조건에서 작동하는 가스발생기의 개발을 위해 분사기 개발에서부터 시작하여 축소형, 실물형 개발시제를 거쳐 가스발생기 단품 개발을 성공적으로 완료하였다. 가스발생기 설계 과정에서 다양한 해석적 방법을 적용하였으며 점화 시험, 연소성능 및 연소안정성 평가시험, 내구성 평가시험 등을 통해 가스발생기의 성능요구사항을 시험적으로 검증하였다. 개발된 가스발생기는 연소압 및 혼합비 운용 영역 내에서 안정적으로 작동하며 성능 및 수명 요구조건을 만족시킴을 확인하였다.

• 오토저널
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• 제8권1호
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• pp.22-28
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• 1986

기관의 성능에 영향을 주는 인자로서는 외적인자(outside factor), 작동인자(operating factor) 및 설계인자(design factor)의 3가지로 나눌 수 있다. 작동인자로서는 기관회전수, 공기연료비, 점화 시기 또는 분사시기 등이면 설계인자로서는 행정체적, 압축비, 흡배기계통의 구조 및 치수, 냉각 방식 등으로 기관에 따라 고유한 값을 가지는 인자이다. 그러나 외적인자인 대기조건 즉 대기 압력, 대기온도 및 대기습도는 계절, 지역 및 기상조건에 따라 달라지므로 이것에 따라 기관이 흡입하는 공기의 압력, 온도 및 습도는 변화하게 된다. 그러므로 대기조건의 변화에 따라서는 기관작동인자인 공기연료비에도 영향을 미치게 할 것이고 또한 연소상태의 변화로 유효압축비 에도 영향을 미치게 할 것이므로 대기상태의 변화는 곧 바로 기관 출력의 변화를 초래하게 될 것이다. 그러므로 같은 운전조건에서의 기관출력도 대기상태의 변화에 따라 변화하게 되므로 임의의 대기 상태에서 측정한 기관출력을 표준대기상태의 기관출력으로 환산해서 평가할 필요가 생긴다. 이것을 일반으로 출력수정(output correction)이라 하고 있으며 각 나라마다 공업규격 또는 기타규격으로 출력정식을 제정하고 있다. 예를 들면 K.S.B 9102, SAE J816B, B.S. 765, DIN 70020, JIS B 8013등이다. 이들 출력수정식들은 많은 문제점을 가지고 있으므로 종래의 출 력수정식으로 출력수정을 하여도 정확하게 맞지 않은 경우가 많다. 출력수정에 관한 문제는 수 10년전부터 많은 연구자에 의하여 연구되고 거론되어 왔으나 과거의 연구자들이 제안하고 거론 되어 왔으나 과거의 연구자들이 제안하고 있는 출력수정식, 또는 규격으로 정하고 있는 출력수 정방법은 어느 것이나 실용상 만족스러운 것이 아직 없다. 그러므로 본 자료는 스파아크 점화 기관의 흡기습도에 관한 출력수정의 문제를 실험적으로 수행한 실험적 출력수정방법에 의한 것과 종래의 출력수정방법에 의한 것과를 비교 검토하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.28-33
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• 2015

2012년 7월부터 우리나라 천연가스 열량에 대한 기준이 기존의 표준열량제에서 열량범위제로 변경되면서 가정이나 산업체로 공급되는 가스 열량 변화가 가스기기 성능에 미치는 영향을 규명하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 특히 천연가스를 주 연료로 사용하는 열병합 발전용 엔진의 경우 이러한 열량 변화에 의해 엔진 성능 전반에 걸쳐 영향이 있을 것으로 예상된다. 따라서 이번 연구에서는 열량범위제를 고려한 CNG 열량 변화가 디젤-CNG 혼소엔진의 효율 및 연소특성에 미치는 영향에 대해 조사하였다. CNG 모사 연료의 발열량은 $10,400kcal/Nm^3$에서 $9,400kcal/Nm^3$까지 질소 가스를 CNG에 희석하는 방식으로 변경을 하였다. 우선 디젤연료의 분사시기와 혼소율을 80%로 고정한 조건에서 가스연료의 발열량 변화가 엔진 효율 및 출력 변화에 미치는 영향을 살펴보았으며, 열방출율 및 연소압력 등의 변화를 측정하였다. 실험 결과로부터 가스 열량이 낮아질수록 엔진 출력과 효율이 모두 감소함을 알 수 있었으며, 점화지연시간과 연소기간은 가스 열량 감소에 관계없이 일정하게 유지되는 반면 최대연소압력은 낮아짐을 볼 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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• pp.14-14
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• 1999

비활성 가스제너레이터는 가스터빈 추진기관 및 기타 열기관을 이용하여 연소가 되지 않는 저온의 공기를 생산하는 기계장치를 말하며 이러한 저온의 비활성 기체를 화재 지역에 분사하는 경우 기존의 소방수를 이용한 화재 진압방식보다 매우 효율적으로 화재진압에 사용되어 질 수 있다. 일반적으로 민항기 등의 가스터빈 추진 기관에서 배기되는 기체내에는 터빈입구온도(TIT : Turbine Inlet Temperature)및 초과공기지수(Excess Air Coefficient)에 따라 다르게 나타나지만 TIT가 1500$^{\circ}$K인 경우 약 13-14%정도의 산소가 잔존하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 가스터빈 및 열교환 시스템 그리고 터빈 1단 등의 시스템 조합율을 통하여 대기 중의 기체의 온도를 영하 2$0^{\circ}C$ 및 산소함유량을 약 5%수준까지 낮춤으로서 이를 대형 화재 진압에 사용하기 위한 연구이다. 비활성 가스제너레이터에 사용하는 연료로는 Kerosene 및 CNG(Compressed Natural Gas)등이 사용될 수 있으며, 유량이 8.1kg/sec인 터보축 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 18750㎥ 부피의 비활성기체를 생산하는데 Kerosene 연료가 약 1톤(200＄ 이하)이 필요한 것으로 계산되며 이에 소요되는 시간도 약 52분에 지나지 않는 것으로 계산되었다. 만일 50kg/sec의 보다 큰 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 약 9분 정도가 필요한 것으로 계산되었다. 사용되는 가스터빈은 압축비가 15, 열교환기의 효율이 $\varepsilon$=0. 그리고 최종 터빈 1단의 팽창비가 1.25가 적합한 것으로 계산된다. 연구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.59-64
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• 2011

배수공의 막힘 현상은 노후화된 터널의 가장 큰 문제점으로 보수 대책 공법이 시급한 실정이다. 현재는 Water Jet Cleaning과 배수공내 초고압수를 분사하는 방식 등으로 배수공내 생성된 스케일을 제거하고 있다. 하지만 이러한 공법은 비용이 비싸고 주기적으로 관리가 필요하다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고 영구적으로 배수공내 침전물 생성을 방지하기 위하여 자화장치와 퀀텀스틱 신기술을 적용하여 배수공내 스케일의 주성분인 탄산칼슘($CaCO_{3}$) 침전물을 SEM분석과 XRD분석을 통하여 관찰하였다. SEM분석과 XRD분석 결과, 자화장치를 적용하였을 경우 탄산칼슘($CaCO_{3}$)의 생성입자가 Calcite에서 Aragonite로 변화하는 것을 볼 수 있었으며, 퀀텀스틱의 경우에도 육안으로 관찰하였을 경우 스케일의 생성량이 확연히 줄어들었음을 볼 수 있었다. 전반적으로, 자화장치와 퀀텀스틱을 이용하여 배수공 내 침전물 생성을 방지하는데 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.717-724
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• 2013

Urea-SCR은 동절기, 북유럽과 북미지역과 같은 $-20^{\circ}C$ 이하의 환경에서 요소수가 동결되는 문제점을 해결해야 한다. 따라서 이러한 요소수 저장탱크에 해동 시스템을 적용하여 시동 초기, 요소수를 적정 시간 내 분사하기 위한 기술의 확보가 필요하다. 본 연구에서는 저장탱크 내 요소수의 동결현상과 냉각수 순환 가열방식을 적용한 해동현상에 대하여 상용 소프트웨어인 Fluent 6.3을 이용하여 3차원 비정상상태 수치해석을 수행하였다. 이를 통하여 요소수의 동결 및 해동과정 중 나타난 온도분포, 상경계면, 그리고 액상분율을 분석하여 열전달 특성을 고찰하였다. 결론적으로 요소수의 동결은 저장탱크 벽면으로부터 중심부로 이루어졌으며, 해동현상은 순환 파이프와 인접할수록 요소수의 상변화가 빠르게 진행하였다. 또한, 냉각수의 $70^{\circ}C$, $200{\ell}/h$ 조건에서 $1{\ell}$의 액상 요소수를 얻는데 약 190초의 시간이 필요하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.