• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2003년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.333-339
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• 2003

Steady and unsteady cavitation characteristics of turbopump inducer were investigated in this paper. To see the effect of blade angle on the inducer performance, three inducers with inlet tip blade angle of $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ},\;6.1^{\circ}$, respectively, were tested. For $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers in the non-cavitating condition, head decreased linearly with flow rate, but head-flow rate curve had a dip at the flow coefficient ${\Phi}=0.065\;for\;6.1^{\circ}$ inducer. Rotating cavitation and cavitation surge were found in the $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers in the cavitation tests. During the rotating cavitation one cell rotated at the same rotational speed as that of the inducer. The cavitation surge did not rotate and the oscillating frequency was $7{\sim}20\;Hz$. From the curve of the critical cavitation number versus flow rate, it was found that the steady cavitation performance of $6.1^{\circ}$ inducer was much lower than that of $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers.

• 한국진공학회지
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• 제10권3호
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• pp.312-320
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• 2001

$10^{-9}$ Pa 대의 진공을 얻기 위한 주 배기 펌프로서 Zr-V-Fe 합금계의 비증발성 게터 펌프를 제작하고, 실온에서 수소, 중수소 및 일산화탄소에 대한 NEG 펌프의 배기 속도를 측정하였으며 $450^{\circ}C$로 활성화하면서 수소 방출 특성을 조사하였다. 그리고 터보 분자펌프, 스퍼터 이온펌프 및 크라이오 펌프 등 다른 초고진공 펌프들로 배기하면서 용기 내의 잔류기체를 분석함으로써 이들 펌프 및 NEG 펌프의 배기 성능을 비교하였다.

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-9
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• 2001

터보분자펌프의 배기성능은 회전자가 돌고 있을 때 순방향과 역방향으로의 배기속도(통과확률$\times$입구컨덕턴스) 및 두 방향으로의 기체 유량(배기속도$\times$입구 압력)의 상호관계에 의해 영향을 받는다. 펌프의 성능을 나타내는 가장 중요한 항목인 배기속도는 순유량, 즉 반대 방향으로의 유량의 차이를 흡기구 압력으로 나누어준 것이며, 최대압축비는 순방향 배기속도를 역방향 배기속도로 나누어준 것이다. 이들 방향성 고유특성은 서로 영향을 미치고 있으며 양쪽 입구 압력 모두의 함수이므로 관련 요소들을 서로 구분하기가 힘들지만 배기속도와 최대압축비의 측정결과를 잘 분석하면 준정량적인 해석이 가능하다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권4호
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• pp.53-59
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• 2022

액체 로켓 엔진의 연소기, 터보펌프, 가스발생기, 밸브 등 주요 구성품 조립 부위에는 고압의 고온 가스와 극저온 유체의 기밀을 위해 스태틱 실이 사용된다. 스태틱 실은 조립 부위의 상대적 움직임이 없는 기밀 부위에 적용되는데, 극저온 및 고온 환경에서의 열팽창과 수축은 조립부에서 원치 않는 누설을 야기할 수 있기에 효과적인 스태틱 실 설계가 필수적이다. 조립성 개선을 위하여 비정렬 조립이 가능한 구면 플랜지가 체결부에 사용되는데, 구면 플랜지의 회전이 가능하도록 스태틱 실 역시 기능이 추가된 다. 본 연구에서는 스태틱 실 적용 주요 부위의 모사 플랜지 시험기를 제작하여 구조 해석과 함께 기밀시험을 수행하여 설계된 스태틱 실의 구조 건전성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권5호
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• pp.91-96
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• 2004

액체로켓 엔진에 사용되는 가스발생기를 최적설계 하였다. 추진제는 RP-1/LOx 이고, open cycle터보펌프 시스템을 사용하였으며, 가스발생기는 농후 (fuel-rich) 연소를 적용하였다. 최적설계의 목적함수는 주연소설의 비추력의 최대화이고 설계 제한조건은 가스발생기 연소 실온도와 터빈-펌프의 출력일치이다. 가스 발생기의 설계에 사용된 설계변수는 가스발생기 유량, O/F비, 터빈 노즐 입구 각, 부분분사비, 그리고 터빈 원주속도이며 이들을 이용하여 가스발생기의 열역학적 성능을 계산하였다. 그리고 설계 제한조건을 만족하면서 목적함수를 최대화 할 수 있는 가스발생기의 크기와 성능조건을 확인하였다. 설계된 가스발생기 기본형상은 연소시험에 적용된 후 최종적으로 결정된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.88-88
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• 2011

복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8 Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐 내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시 되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘 할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10torr)~10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 본 논문에서는 이러한 복합분자펌프의 개발을 위하여, 상기 연구기관에서 수행된 내용을 소개하고 있으며, 펌프 시스템의 기본 설계 및 자기베어링 시스템의 설계 결과 및 수치해석 결과를 나타내었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.555-560
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• 2000

An experimental study on pumping characteristics of various turbo-type drag pumps is purformed. The inlet pressures are measured for various outlet pressures of the test pump. The maximum compression ratios for nitrogen are 100,000(Disk-type drag pump+ turbo molecular pump), 10000(Helical-type drag pump+turbo molecular pump), 850 (Helical-type drag pump), 100(disk-type drag pump).

• 설비공학논문집
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• 제12권1호
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• pp.83-94
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• 2000

The performance of a turbomolecular pump(TMP) in both molecular and transition flow regions is predicted by the numerical solutions of the Boltzmann equation obtained by the direct simulation Monte Carlo method. The compression characteristics of the TMP are investigated for a wide range of the Knudsen number( Kn ). The maximum compression ratios strongly depend on Kn in transition region, while do they weakly on Kn in free molecular flow region. The present numerical results of the single blade row in both molecular and transition regions are used to predict the overall performance of a TMP, which has three kinds of blade with 24-rows.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.120-120
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• 2018

반도체 소자나 디스플레이 패널 제조 공정에 가장 많이 사용되는 진공 펌프인 터보 분자 펌프는 오일을 사용하지 않고, 설치 방향이 자유로우며 넓은 작동 압력 영역을 가지고 있어서 고가임에도 불구하고 점점 더 사용 영역을 넓혀 가고 있다. 상하의 두 곳에 회전축을 지지하는 베어링이 필요한데, 기계식 금속 베어링을 채용하는 경우에는 반드시 윤활유를 공급해 주어야 하고, 고온, 부식성 또는 산화성 가스의 배기 시에는 퍼지 가스로 비활성인 질소나 알곤등을 이용하여 보호를 해주어야 한다. 반면, 자기 베어링을 채택한 모델은 윤활의 걱정에서 자유로울 수 있기 때문에 채용이 늘어나고 있다. 동일극의 반발력이나 반대극의 인상력을 이용한 구조를 갖게 되는데 갑작스러운 입구 쪽 압력의 증가 시에는 자석 끼리 부딪치는 일이 발생하고 이로 인해서 로터 모듈 전체에 큰 손상을 갖게 되므로 한 곳 정도에 비상용 터치 다운 베어링을 기계식으로 윤활제 없이 설치하기도 한다. 기본적으로 자기 베어링 방식은 로터 모듈의 부상과 제어를 위해서 3축 또는 5축 제어를 하게 되는데 여기에는 전자석의 전류를 미세하게 조정하여 피드백 하는 시스템을 활용하기 때문에 외부에서의 자기장이 일정값 이상 침투하게 되면 제어 회로의 기능에 문제를 일으키게 된다. 또한 축 방향에 수직인 자기장의 강도가 높아지면 고속으로 회전하는 금속 블레이드가 자속을 자르게 되므로 표면에 와전류가 발생하여 문제가 된다. 터보 분자 펌프는 회전자와 고정자 간격이 1 mm 이내로 작아서 약간의 진동이라도 발생하면 회전자와 고정자 간에 충돌이 일어나고 이는 곧 파손으로 이어진다. 그림 1에는 파손 원인 분석을 위한 회전자 모듈의 수치 해석용 모델의 일부를 나타내었고, 그림 2에는 실제로 외부 자기장에 의한 파손이 발생한 사례의 자기 베어링 모듈의 사진을 나타내었다. 본 발표에서는 외부 자기장의 형태에 따라 제어 자기장에 미치는 영향을 CFD-ACE+(ESI corp)를 활용하여 해석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.830-834
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• 2011

본 연구에서는 액체로켓엔진의 터보펌프용 초음속 터빈 로터 블레이드에 스윕 각도 ${\pm}15^{\circ}$를 적용하여 전방스윕(FSW), 후방스윕(BSW)모델의 유동형태 및 성능을 기준모델(NSW)과 비교하여 스윕 적용의 효과를 살펴보았다. 3차원 Navier-Stokes 유동해석에는 상용 코드인 FLUENT 6.3 Parallel을 사용하였다. BSW 모델은 기준 모델(NSW)에 비해 팁 간극으로 빠져나가는 누설 손실량을 줄이는데 효과가 있었고 정효율 증가에도 영향을 미쳤다.