본 논문에서는 고진공용 터보분자펌프의 비접촉 고속회전을 위한 자기베어링 시스템의 디지털 제어시스템의 설계에 대하여 소개하였으며, 실례로 800 l/s급의 고진공 펌프에 대하여 축 유연모드의 후방향 위험속도를 넘는 최대 40,000 rpm까지의 회전실험 결과를 나타내었다. 제안된 제어시스템은 기본적으로 PID 기반의 직접궤환 제어기와 자이로스코픽 모멘트 효과를 제어하기 위한 교차궤환기, 유연모우드 감쇄를 위한 리드필터와 동기진동 저감을 위한 노치필터 등으로 구성되어 있으며, 이러한 제어기는 자기부상형 터보분자펌프 외에 고속 플라이휠과 같은 자기베어링에 적용될 수 있다.
두 개의 짧은 광경로가 밀착된 마하젠더 간섭계를 사용한 보다 간단하고 효율적인 시럼방법을 통하여 펌프광에 의해 유도되는 어븀 첨가 광섬유의 굴절률 변화와 분산특성을 측정하엿으며, 어븀 첨가 농도와 펌프광 세기에 이들 값들의 변화 특성을 규명하였다. 어븀 이옹의 첨가 농도가 300ppm에서 700ppm으로 증가할 때 1510∼1560nm의 파장 범위에서 1530 nm 의 공명파장 전후로 광유도된 굴절률과 분산의 변화량은 거의 선형적으로 증가하며 펌프광의 세기가 커질수록 변화량들은 증가하다가 전자들이 전부 여기됨과 동시에 점차 포화되는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 최근 주목받고 있는 장파장 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifer)에서의 성능 분석, 특히 전력변환률(Power Conversion Efficiency)의 예측을 위한 밀도반전이 고정된 상태에서의 black box 모델을 유도하고 이득이 평탄화된 장파장 EDFA의 요구되는 펌프파워측면에서 수치해석과 실험을 통하여 유도된 모델의 유용성을 증명하였다. 모델을 통한 펌프파워의 예측치는 실험오차 범위내에서 1.9%이내의 정확성을 보였다. 밀도반전이 고정된 상태에서의 black box 모델은 일반적으로 980nm, 1480m, 펌핑의 경우 모두 적용이 가능하며 EDF의 3가지 이상의 길이에 대하여 입력 펌프파워와 입력/출력 신호파워의 관계를 측정하여 밀도반전이 일정한 상태에서 다른 동작점의 성능을 예측할 수 있었다. 또한 단파장 EDFA에서는 손실의 효과가 크게 나타나지 않아 해석적인 해와 일치하는 결과가 알려져 있었으나 이에 비해 장파장 EDFA에서는 여러 가지 손실의 효과가 더욱 크게 작용하게 되며 특히 paired ion의 효과로 인한 손실로써 비선형적인 관계식이 유도됨을 보였다.
실매질 시험용 30톤급 터보펌프 터빈의 성능시험을 수행하였다. 날카로운 익단의 동익과 원호 익단의 동익을 가진 두 종류의 터빈로터에 대한 성능시험을 수행하였으며 아울러 다양한 압력비와 회전수에 따른 터빈 축추력의 변화를 동시에 측정하였다. 시험결과, 날카로운 익단의 터빈로터가 원호익단을 가진 터빈로터에 비해 설계 상사점에서 약 1% 높은 효율을 나타내는 것으로 측정되었다. 터빈 축추력은 회전수에 따라 선형적으로 변화하며 터빈 압력비에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 물 재이용 펌프 시스템의 에너지 효율적 운전 방법을 제안한다. 1시간 단위의 시간대에서 최적운전제어를 위해 예측구간 스위칭방법과 선형계획법을 적용하고 에너지 비용은 경부하, 중부하, 그리고 최대부하를 포함한 TOU 요금과 피크요금을 통해 산정하도록 한다. 물 재이용 펌프시스템에서의 최적운전은 TOU 요금과 피크요금을 포함한 에너지 비용을 최대로 줄일 수 있도록 수행한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 최적운전방법을 적용하면 많은 전력 에너지 비용의 절감과 전력계통의 안정성 향상을 확인할 수 있다.
리니어 펌프 구동용 하이브리드 전자기 리니어 엑츄에이터를 해석하고 설계하였다. 솔레노이드 엑츄에이터는 기계적인 에너지 변환장치가 필요하지 않기 때문에 공간을 많이 차지하지 않는 이점으로 인해 널리 사용되고 있다. 또한 에너지 손실이 매우 낮고 소음이 발생하지 않는 장점을 가지고 있다. 하지만, 솔레노이드 엑츄에이터는 전력소비가 크다는 단점을 가지고 있다. 이런 단점을 보완하여 전력소비를 줄이기 위하여 영구자석을 활용한 새로운 하이브리드 전자기 리니어 엑츄에이터를 제안하고 향상된 성능을 검증하기 위해 동적 유한요소 분석을 통해 시뮬레이션을 수행하였다.
프리스트레스트 보의 인장력 변화에 따른 콘크리트 응력 수준을 평가하기 위하여, 초음파를 이용하는 기존의 방법보다 개선된 비선형 초음파 공진 기법의 도입을 제안하였다. 이는 동일하게 초음파를 사용하는 선형의 기법보다 월등히 높은 민감도를 보이므로 초기 상태의 응력 평가에도 유리하다. 비선형 초음파 공진 기법은 초음파 통과시 매질 상태에 따른 공진 주파수의 변화의 정도로부터 계산되는 비선형 인자의 값을 측정하며, 측정 결과는 콘크리트의 응력 상태와도 밀접한 연관을 갖는다. 본 연구에서는 유압 펌프를 통한 인장력 작용에 따른 비선형 인자의 측정을 수행함으로써 두 인자 사이에 밀접한 연관성이 있음을 확인하고, 반복적인 하중 이력의 작용이 비선형 인자의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 추가적으로, 선형 초음파 전파 속도 측정 결과를 비교하여 제안한 방법의 민감도를 검증하였다. 측정 결과를 통해 프리스트레스트 보의 콘크리트 응력 수준 평가를 위한 비선형 초음파 공진 기법의 적용 가능성을 확인하였다.
In this paper, it has been investigated that the design and simulation of vacuum pump driven by linear motor. Vacuum pump consists of unified plunger and piston part, coils, inlet valve and outlet valve. Operating principal of vacuum pump show that air is to flow to go inside through the inlet valve when the magnetic force (16N) is exerted, whereas, air is to flow to go outside through outlet valve when spring farce (14.8N) is exerted. The results of simulation. it was turned out that reached vacuum pressure was about -0.55 bar at 150 seconds, magnetic force was loaded with 16 Newton, displacement of actuator was about 8mm.
레이저 거리 측정기나 화생탐지 라이다용으로 사용할 수 있는 눈에 안전한 적외선 레이저 광원을 개발하였다. 펌프레이저로는 소형 플래쉬 램프로 구동되는 Nd:YAG 레이저를 사용하였으며, OPO(Optical Parametric Oscillator) 결정으로는 Flux 성장된 KTP를 사용하였다. OPO 송진기는 레이저 공진기 내부에 설치하여 비선형 광학 현산에 의한 파라메트릭 발진이 쉽게 일어나도록 하였다. 효율적인 파라메트릭 발진을 위해서 Type II 비임계 위상정합$(\theta=90^{\circ},\;\phi = 0^{\circ})$을 사용하여 공진기를 구성하였다. Nd:YAG 레이저는 Cr:YAG 결정을 사용하여 수동형 큐-스위칭 되었으며 OPO 출력은 1mJ 정도이었다. OPO 펄스폭은 4ns로서 수동형 큐스위칭 레이저 펄스폭보다 20% 정도로 작았다. OPO 출력의 펄스폭이 펌프레이저의 펄스폭 보다 작은 것은 이론적 계산을 통하여 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 개방형 액체로켓엔진의 안정성 분석을 위해 선형 시스템 특성 방정식의 극(pole)의 위치 분석 방법을 이용하여 터보펌프 회전체의 특성에 따른 안정성을 분석하였고, 엔진의 설계 요구 조건에 따라 시스템의 안정성과 효율을 고려한 터보펌프의 설계 방향을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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