• 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.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.109-114
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.489-495
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• 1998

최근 울진 1,2호기의 급정지 제어봉 E.C.T(Eddy Current Test) 결과 Fretting Wear가 심한 것이 관찰되었다. 이는 유동유발 진동에 의해 제어봉과 그 지지물 간의 접촉으로 인한 손상이 주요인으로 추정되고 있다. 제어봉 손상은 제어봉 교체로 인한 비용뿐만 아니라 마모금속의 방사화로 인한 냉각재의 오염을 수반한다. 따라서 본 연구는 원자로의 유동유발진동을 선별하여 파손 위치 및 형태, 유동조건, 제어봉과 안내관의 기하학적 구조 등을 분석한 결과 지배적인 손상원인을 Turbulence Excitation과 Fluidelastic Instability로 선정하였다. 특히 안내관내의 6번째 card 위치에서 발생하는 높은 마모현상이 난류도 증가에 의한 손상임을 제시하였다

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.112-121
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• 2024

배관시스템은 유체를 장거리로 이송시키는 장비로서 많은 산업군에서 사용되고 있다. 고압의 배관에서는 빠른 유속으로 인하여 소음이 크게 발생하고 있으며, 이러한 소음을 저감 시키기 위한 많은 연구가 수행되고 있다. 이 논문에서는 고온·고압의 배관내 밸브 유동을 원인으로 발생하는 유동유발진동과 음향유발진동을 설계단계에서 예측하고 정량적으로 분석을 위한 배관 소음 해석 기법을 개발하였다. 이를 위하여 배관의 내부 유동 예측을 위한 고정밀 유동 해석기법을 개발하였으며, 파수-주파수 분석법을 이용하여 주파수 대역별 압축성/비압축성 압력의 기여도를 평가하였다. 그리고 유한요소 해석법(Finite Element Method, FEM)을 기반으로 한 저·중 주파수 대역의 진동소음 해석기법을 개발하였으며, 통계적 에너지 분석법(Statistical Energy Analysis, SEA)을 기반으로 한 중·고 주파수 대역에서의 방사소음해석 기법을 개발하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.496-501
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• 1998

최근 국내의 PWR 발전소에서는 유체유발진동에 의한 핵연료의 Fretting Wear가 많이 발생하였다. 이는 Baffle Jetting이나 그 밖의 요인도 있을 수 있으나 핵연료의 장주기화, 높은 열적여유도등의 설계요건을 만족하기 위한 노심 내의 유동조건 변화에 기인한다. 특히 고리 2호기에서 발생한 핵연료 손상 중 15%정도가 유체유발진동으로 추정되고 있다. 따라서 본 연구는 손상 핵연료의 노심내 위치, 부위, 유동조건 등으로 부터 유체유발진동의 주요 손상 원인을 규명하는데 있다. 이를 위해 핵연료 집합체에서 발생할 수 있는 유체유발진동 메카니즘의 특징과 유동조건, 손상 핵연료의 노심내 위치, 파손 부위, 집합체와 지지격자의 기하학적 형태를 고려한 유동 방향 등을 연관 분석 결과 파손을 일으키는 주요원인을 단일 집합체 내에서 발생되는 Vortex Shedding과 인접한 집합체 사이에서 발생되는 Fluidelastic Instability의 중복효과로 규명하였다 또한 최근 핵연료 설계에 도입된 Mixing Vane의 효과가 과도하여 핵연료 손상을 일으키는 가설을 정립하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.387-392
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• 2013

본 연구에서는 천음속 전투기 무장창 내부의 압력 진동을 제어하기 위해 F-111의 무장창을 2차원 공동(Cavity)으로 모델링하고, EDISON_전산열유체 시스템을 활용하여 공동의 형상 변화에 따라 발생하는 유동 특성을 분석하였다. 최근의 전투기들은 항력 감소와 스텔스 기능을 위해 무기를 기체 안에 내장하는데, 덮개를 열 때 발생하는 공동 형상에 의해 강한 압력 진동이 유발된다. 이러한 진동은 무장창과 주변 기계 장치에 구조적 진동을 일으키고 고장 또는 파괴를 유발하므로, 근본적인 해결책이 필요한 중요한 문제이다. 본 연구에서는 진동의 원인이 되는 전단층(Shear layer) 불안정성을 해결하기 위해 기존에 연구된 형상(Leading edge extension 및 Ramp)과 본 연구에서 새로 제안한 Ramp extension을 적용해 보았다. 그 결과 압력 진동의 원인이 되는 유동 특성이 줄어들고 압력 진동 역시 감소했음을 관찰할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제28권1호
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• pp.65-72
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• 2019

한국정부는 재생에너지를 이용한 발전량 비중을 2030년까지 총 발전량의 20%까지 높이겠다는 목표를 제시하였다. 풍부한 해양 신재생에너지 자원은 한국정부가 이 목표를 달성하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. 이 논문은 1.0 m/s의 낮은 유속에서도 높은 효율을 달성할 수 있는 유동유발진동 현상을 이용한 조류에너지 발전기술을 소개하고 한국 7개 해안의 평균유속을 바탕으로 높은 효율을 달성할 수 있는 유동유발진동 발전기의 최적 설계를 제안하고자 한다. 또한, 이를 바탕으로 각 해안에서 발전할 수 있는 이론적 잠재량을 산정하고자 한다. 유동유발 발전기술을 이용한 연간 이론적 최대발전량은 221.77 TWh로 예측되었고 이는 2013년 한국의 총 전력소비량의 42.3%에 해당한다. 본 연구결과는 유동유발진동을 이용한 발전기술을 이용한 조류발전기술이 한국 정부가 제시한 목표를 달성하는데 중요한 역할을 할 수 있음을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6641-6646
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 가스터빈에서 나온 고온의 배기가스가 흐르게 된다. 이러한 유체의 흐름으로 인해 전열관군에서 시간변화에 따라 양력의 변동이 발생하는데 이에 따라 유동 유발 진동이 발생한다. 이러한 진동이 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 실험적 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 기존 연구에서 실험에 사용한 전열관군에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 전열관군에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 전열관군에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 전열관군에서의 PSD 특성을 정립하였다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.35-40
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• 2015

열교환기의 전열관군은 전열관군 외부로 흐르는 유동에 의해 유동 유발 진동이 일어나며 이것으로 말미암아 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 단일 원관에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력과 항력의 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력과 항력의 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 살펴보았으며 양력과 항력의 진폭과 주파수의 특성을 규명하였다.