• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.46-52
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• 2015

Pump-turbine system is widely used by the hydropower industry for stabilizing the electrical grid in the vast growing economy of most developed countries. This study only investigates the Fluid-structure Interaction (FSI) analysis of the pump-turbine system at various operating conditions. The FSI analysis can show how reliable each component of the system is by providing the engineer with a better understanding of high stress and deformation points, which could reduce the lifespan of the pump-turbine. Pump-turbine components are categorized in two parts, pressurized static parts and movable stressed parts. The fixed parts include the spiral casing, top and bottom cover, stay vane and draft tube. The movable parts include guide vanes and impeller blades. Fine hexahedral numerical grids were used for CFD calculation and fine tetrahedral grids were used for structural analysis with imported load solution mapping greater than 90 %. The maximum equivalent stress are much smaller than the material yield stress, and the maximum equivalent stress showed an increasing tendency with the varying of operating conditions from partial to excessive at both modes. In addition, the total deformation of all the operating conditions showed a small magnitude, which have quite small influence on the structural stability. It can be conjectured that this system can be safely implemented.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.363-370
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• 2017

본 논문에서는 원통형 혼합기를 대상으로 블레이드의 각도, 길이, 개수 및 블레이드와 탱크 바닥과의 간극을 설계변수로 선정하고, 각각의 설계변수가 혼합성능에 미치는 영향을 분석하였다. 이산요소법을 이용하여 임펠러 회전에 의한 고체 입자의 혼합공정을 해석하였으며, 혼합지수를 도입하여 혼합성능을 정량적으로 평가하였다. 다양한 설계변수의 조합을 고려한 실험계획법으로 설계변수의 주효과와 교호작용을 분석함으로써, 블레이드 각도가 입자의 혼합성능에 가장 지배적인 영향을 미치며 간극의 영향은 상대적으로 작다는 결론을 도출할 수 있었다. 또한 가장 우수한 혼합성능을 보이는 설계변수의 조합을 제시하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제39권1호
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• pp.35-42
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• 2006

In this study, the fatigue properties on the cavitation damage of the flame quenched 8.8Al-bronze (8.8Al-4.5Ni-4.5Fe-Cu) as well as the current nuclear pump impeller materials (8.8Al-bronze, STS316 and SR50A) has been investigated using an ultrasonic vibratory cavitation test. For this the impact loads of cavitation bubbles generated by ultrasonic vibratory device quantitatively evaluated and simultaneously the cavitation erosion experiments have been carried out. The fatigue analysis on the cavitation damage of the materials has been made from the determined impact load distribution (e.g. impact load, bubble count) and erosion parameters (e.g. incubation period, MDPR). According to Miner's law, the determined exponents b of the F-N relation ($F^b$ N = Constant) at the incubation stage (N: the number of fracture cycle) were 5.62, 4.16, 6.25 and 8.1 for the 8.8Al-bronze, flame quenched one, STS316 and SR50A alloys. respectively. At the steady state period, the exponents b of the F-N' curve (N': the number of cycle required for $1{\mu}m$ increment of MDP) were determined as 6.32, 5, 7.14 and 7.76 for the 8.8Al-bronze, flame quenched one, STS316, and SR50A alloys, respectively.

• 한국가스학회지
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• 제24권2호
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• pp.1-8
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• 2020

원심펌프는 통상적으로 임펠러를 고속으로 회전시켜 원심력을 통해 유체 에너지를 전달하는 설비로서 기화용 해수펌프, 공업용수 및 해수를 사용하는 소화펌프 등 많은 LNG 생산기지에서 사용하고 있는 주요 프로세스 설비이다. 현재 LNG 플랜트 현장에서의 펌프는 장기간 수요처가 원하는 공급량에 따라 운전조건이 변동되어 펌프의 성능이 저하되고 있다. 특히 펌프는 플랜트 현장에서 소비 전략량의 많은 부분을 차지하고 있어, 최적의 운전조건을 찾지 못한다면 장기간 플랜트 운영 시 막대한 에너지 손실비용을 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 펌프의 운전조건별 변동에 따른 유동해석 및 결과분석을 통하여 성능저하 요인을 파악하고 최적의 운전조건을 확인하는 기술이 필요하다. 실험기법을 통해 운전 효율성 평가를 하기 위해서는 현장의 운전조건과 실험장비 제작 등 상당한 시간과 비용이 발생되기 때문에 신속하고 정확한 전산유체역학(CFD) 기법을 활용하여 본 연구에서 결과를 도출하였다. 펌프의 성능이 현장의 사정에 맞지 않아 펌프 성능을 줄일 필요가 있는 경우, 회전수에 변화를 주거나 고점도 혹은 고형물이 함유된 특수액을 사용하는 방법 등이 사용된다. 특히 LNG 생산기지의 설비운영에 차질이 발생하지 않도록 하기 위해 단시간 내에 펌프의 기존 임펠러를 가공하여 필요한 성능 조건을 만족시키는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 펌프의 기존 회전차를 가공한 3D 모델링 형상을 적용하여 ANSYS CFX 프로그램으로 유동해석을 수행하였다. 유동해석 결과와 MATLAB 프로그램의 Curve Fitting Toolbox를 활용하여 수치 해석적으로 분석하여 회전차 외경수정 이론식을 검증하였다.

• 항공우주기술
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• 제4권1호
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• pp.18-24
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• 2005

가스터빈엔진에서 압축기가 사용하는 에너지는 터빈에서 생성하는 에너지의 30-50%까지도 이르기 때문에 압축기의 일을 줄이는 연구는 가스터빈의 효율을 증가시키는 문제와 연관된 중요한 연구주제이다. 압축기의 일을 줄이는 한 가지 방법으로 압축기의 입구에 물입자를 분사하는 방법이 제안되었는데, 이 방법은 물입자가 증발하면서 압축기 출구의 온도를 낮추어서 결과적으로 압축과정에 소요되는 에너지를 줄일 수 있는 방법이다. 이전까지의 연구는 열역학적 해석에 집중하여 온도 및 일의 감소를 해석하거나, 실험에 근거하여 가스터빈의 성능변화에 집중되었다. 본 논문에서는 물분사의 영향을 마이크로 터빈용 원심 압축기에 적용하여 열역학적 해석 뿐 아니라 공력학적 해석을 수행하였다. 물을 분사할 경우 공기압축과정보다 임펠러 출구 유동각이 줄어들었으며, 증발율이 높을수록 유동각 감소가 증가하였고, 압력비가 낮을수록 유동각 감소가 증가하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1187-1195
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• 2009

본 논문은 완전 혼화조를 이용한 폐수처리 공정의 응집특성에 대한 연구를 목적으로 한다. 완전 혼화조 시스템은 유체 저장조, 임펠러가 장착된 3단의 혼화 및 응집부, 응집보조제 및 응집제 주입부, 응집 침전조 그리고 제어부로 구성된다. 실험용 폐수는 터널 공사현장에서 폐수 슬러지를 수거하여 약 1,000NTU의 탁도를 갖도록 만들었다. 응집보조제의 주입량이 증가함에 따라 약 99% 정도까지 탁도 제거율이 증가하였으며, 응집제의 주입량이 일정한 범위 이상으로 증가하면 탁도 제거율이 감소하는 것을 알 수 있다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.239-242
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• 2000

호기성 균주인 Streptoverticillium mobaraense에 의해 생산되는 Transglutaminase의 고수율을 위한 실험을 하였다. 라틴방격법에 의해 실험을 설계하여 최적 배지를 확정하였고, 호기성 균주인만큼 공기공급을 위한 통기 및 교반이 중요하게 작용됨을 관찰하였다. 이를 위해 임펠러의 형태 및 크기에 관한 실험을 수행하였고, 향후 부피산소공기전달 속도를 vvm과 교반속도에 따라 측정하도록 할 것이다. 또한 미생물의 증식 및 효소생산성에 미치는 온도 및 pH의 조건에 대해 실험한 결과 온도보다는 산성 및 중성에서의 pH가 효소생산성에 높은 영향을 미치고 있다. 플라스크 배양에서 평균적으로 1.3 U/mL 활성의 효소생산이 가능했으며 동일조건의 발효조 배양시 0.7 U/mL로 생산성이 감소하였다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.8-13
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• 2010

축추력의 효과적인 제어는 터보펌프의 작동 안정성을 확보하는 데 중요한 기술 중 하나이다. 현재 개발 중인 75톤급 로켓엔진용 연료펌프에 대한 축추력 측정을 상온의 물을 매질로 하여 실시하였다. 시험 결과, 연료펌프의 축추력은 펌프 베어링의 축방향 하중 조건을 만족하는 것으로 예상되었다. 또한 연료펌프의 축추력은 대체로 유량이 작을수록 커졌다. 그리고 플로팅 링 실과 임펠러 사이의 간극이 바뀌었을 때, 연료펌프의 축방향 하중과 후방 누설 유량이 변화하는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권2호
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• pp.147-153
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• 2014

본 연구는 폐수처리용 원심 펌프 설계과정에서 수행하는 3차원 유동해석에 있어서 표면 거칠기를 고려한 해석 결과와 고려하지 않은 해석 결과가 성능 예측에 미치는 영향을 살펴보고자 수행하였다. 이를 위해 비교적 기하학적 형상이 복잡한 폐수처리용 원심펌프의 표면 거칠기 변화가 유동 해석 결과에 미치는 영향을 평가하였다. 그리고 실제 해석 대상 펌프를 사용한 실험 결과 값과 해석 결과 값을 서로 비교 해봄으로써 표면 거칠기를 고려한 펌프의 해석 값과 고려하지 않은 해석 결과 값 차이에 대한 정량적인 분석을 제시하였다. 그 결과, 해석 시 표면 거칠기를 고려한 해석결과는 실험결과와 잘 일치하는 함을 보였으며, 표면 거칠기는 펌프의 성능해석에 약 7% 범위에서 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권4호
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• pp.225-234
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• 2003

터보 압축기는 구조적으로 임펠러를 고속회전 시켜야한다. 범용전동기에 높은 기어비를 가진 기어박스를 이용하여 구현하였는데, 이는 관성 모멘트, 마찰손 및 압축기의 크기를 증가시켰다. 최근 터보 압축기의 연구는 초고속 동기전동기를 장착하고 있고 기어박스를 제거하여 크기와 마찰손을 최소화하는 방향으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 150마력 70,000rpm 직접 구동방식의 터보 압축기를 개발하기 위하여 초고속 동기전동기용 인버터제어기, 공압제어기 및 MMI 기능을 통합한 단일 DSP(Digital Signal Processor) 구조의 통합제어기를 구현하였다. 이는 하드웨어적인 부분만 아니라 소프트웨어적인 측면에서도 역시 통합 작업이 필요하였다. 이러한 통합으로 하드웨어적으로는 제어 시스템이 간략화 되었으며, 소프트웨어적으로도 동일한 개발환경에서 각 제어기가 구현되고 통합되었다. 이를 개발 및 제작하여 150마력 70,000rpm 직접 구동 방식의 터보 압축기에 적용하였다.