• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7878-7884
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• 2015

해수의 접촉이 많은 금속 임펠러는 해수의 염분에 의해 부식이 되므로 탄소섬유로 제작된 임펠러를 사용한 해수펌프가 개발되었다. 해수펌프의 임펠러와 와류실의 최적설계를 수치해석을 통해 수행하였고 관련인자(임펠러 두께, 표면 거칠기)의 영향을 평가하였다. 임펠러의 두께는 무게 때문에 재료에 따라 제한된다. 탄소섬유를 사용한 임펠러는 경량이므로 최대효율을 나타내는 임펠러 두께를 사용할 수 있다. 표면 거칠기의 경우 같은 운전 조건에서 펌프의 효율에 7 % 범위에서 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.29-37
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• 2019

본 논문에서는 높은 풍량을 갖는 임펠러 형상 최적 설계를 위하여, 블레이드 형상이 임펠러의 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 먼저 임펠러 성능에 큰 영향을 미칠 것이라 판단되는 블레이드 개수, 각도, 길이를 설계변수로 선정하고, 실험계획법에 의거하여 정한 설계 수준에 따라 각기 다른 27가지 임펠러 형상을 설계하였다. 그리고 블레이드 형상 변화에 따른 임펠러 성능변화를 예측하기 위해 ANSYS CFX로 유동해석을 진행하였다. CFD 결과, 블레이드 개수 50개, 각도 $6^{\circ}$, 길이 5 mm 조합의 임펠러 형상에서 가장 높은 풍량이 발생되었다. 마지막으로 해석 결과를 바탕으로 3D프린터를 이용하여 기존 임펠러 형상과 시험군 임펠러 형상을 제작하였고, 블로워의 토출구에서의 유량을 측정하여 CFD 결과와 비교하는 검증 실험을 진행하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권4호
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• pp.506-511
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• 2009

미생물셀룰로오스의 생산성을 높이기 위하여 원심(centrifugal) 임펠러와 경사원심(inclined centrifugal) 임펠러가 사용되었다. 발효조 내의 유체흐름 형태와 부피산소전달 계수가 고찰되었으며 원심 임펠러 및 경사원심 임펠러가 장착된 발효조 내에서 G. hansenii PJK 균주에 의하여 미생물 셀룰로오스가 생산되었다. 유체는 발효조 하부에서 원심 임펠러의 실린더 내부를 통과하여 발효조 벽면을 향해 순환되었다. 임펠러의 회전속도 100 rpm에서 부피산소전달계수는 터바인 임펠러 계에 비하여 경사원심 임펠러의 경우는 23%, 원심 임펠러의 경우는 15%에 불과하였다. 하지만 미생물셀룰로오스 생산 불능 돌연변이주로의 전환이 방지되어 20 rpm의 경사원심 임펠러의 회전속도에서 미생물셀룰로오스의 생산량이 터바인임펠러의 최적회전속도 300 rpm에서의 미생물셀룰로오스 생산량과 같았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권9호
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• pp.1-10
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• 2006

본 연구에서는 낮은 비속도에서 작동하는 소형터보임펠러에서 베인의 형상을 최적화하여 출구에서 높은 양정을 얻기 위한 연구를 수행하였다. 임펠러의 설계점에서 비속도는 SI 단위로 4.0이며 임펠러의 외경은 56mm이다. 최적화를 수행할 때 임펠러의 외경을 고정하여 펌프의 부피를 제한하였으며 임펠러 내부의 설계변수를 변경하면서 목적함수인 양정을 극대화하였다. 설계변수는 베인의 형상설계와 관련이 있는 8개의 설계변수를 사용하였으며, 최적화를 위한 방법으로는 반응면법을 사용하였다. 내부유동장의 계산은 상용코드인 CFX-10을 사용였으며, 최적화된 임펠러에서 얻어진 양정은 초기설계변수에 의하여 설계되어진 임펠러에 비하여 9.7%이상 증가하였다. 이러한 증가는 내부 유로에서의 재순환영역의 감소와 직접적인 관련이 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.38-45
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• 2016

본 논문은 원심압축기 임펠러의 앞전 위치가 성능특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 연구를 수행하였다. 앞전의 위치가 다른 다섯 개의 임펠러를 계산 모델로 선정하여 전산해석을 수행하였다. 입구에서 출구까지의 자오면상 거리에 대해서 임펠러 날개 앞전이 입구로부터 10% 떨어진 위치에 있을 때 압력비 및 효율이 가장 좋은 결과를 보였다. 또한, 이 경우가 임펠러 출구에서 박리영역의 강도가 약하여 상대적으로 유동이 가장 균일한 결과를 보였다. 그리고 이 위치보다 멀어질수록 낮은 압력비와 효율을 보였다. 또한, 이 경우가 임펠러 출구에서 불균일한 유동을 가져 압축기의 성능이 감소하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.424-432
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• 2011

원심압축기 임펠러의 최적화연구를 수행하기 위하여 임펠러의 형상변수와 설계변수에 관한 연구를 수행하였다. 최적화된 결과로부터 성능향상이 달성되었는지를 평가하기 위하여 기존에 실험되어진 임펠러를 선택하였으며, 이 임펠러에서 최적화를 위한 설계변수를 선정하였다. 임펠러 유로에서 허브와 쉬라우드에서의 형상은 베지어곡선으로 재설계되었다. 또한 임펠러 허브와 팁에서의 블레이드 캠버선도 베지어곡선으로 표현하였다. 각각의 형상곡선은 6-8개의 조정점으로 충분히 일치하는 곡선을 얻게 되었으며, 이 중 형상의 변화에 큰 영향을 미치는 조정점을 선택하여 8개의 설계변수로 최적화가 가능함을 보여주었다. 따라서 기존에 사용되고 있는 원심압축기 임펠러의 점 데이터를 활용하여 최적화 형상을 위한 연구가 진행될 수 있음을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.542-547
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• 2021

글라스 라이닝 임펠러는 강산을 포함한 대부분의 화학물질들에 대해 내부식성이 있고, 또한 평활하고 눌어붙지 않는 표면을 가지며 세정이 용이하고 프로세스에 불순물들을 유입하지 않는 강점을 갖고 있다. 글라스 라이닝 HOMEBASE 임펠러는 저점도 유체에서 고점도 유체까지 폭넓은 점도 범위의 액체를 교반할 수 있도록 개발된 다목적형 대형 교반 임펠러이나, 그중에서도 세포 배양이나 효모의 배양, 맥주 발효 솥 등은 저점도 액의 통기 교반에 많이 사용하며, 특히 공기-수계의 통기성 교반에 많이 적용한다. 구조가 간단하면서도 성능 면에서 경쟁력을 갖는 HOMEBASE 임펠러에 대한 글라스 라이닝은 제작상 임펠러와 샤프트의 접합 면적을 가능한 한 작게 할 수 있도록 상하 분할이 필수적이다. 임펠러의 상하 분할은 혼합 성능에는 거의 영향을 미치지 않지만, 통기 성능을 저하하였다. 본 연구에서는 Glass Lined HOMEBASE 임펠러 형상의 최적화를 위해, 상·하부로 분할된 임펠러 사이의 장착각도차와 임펠러 사이의 간격 및 방해판의 개수가 통기 동력에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하였다. 상·하부로 분할된 임펠러 사이의 장착각도차와 간격이 통기를 할 때의 동력 P_g와 통기가 없을 때의 동력 P₀의 비인 P_g/P₀를 저하시킨다는 연구 결과를 통해 Glass Lined HOMEBASE 임펠러 최적 형상과 방해판 조건을 도출하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.877-880
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• 2017

원심압축기 임펠러의 블레이드는 고속회전과 정상유동 압력에 의한 정적하중이 가해진다. 동시에 임펠러와 디퓨저 베인 간 상호작용에 의해 발생하는 비정상 유동의 공력가진력이 공진조건에서 주기적으로 임펠러를 가진함에 따라 임펠러 블레이드의 고주기피로 파손이 발생할 수 있다. 이에 대한 정밀한 구조응답 예측을 위해 ANSYS를 이용한 비정상 유동 해석과 모드해석을 각기 수행하여 공력가진력과 주요 공진조건을 도출하였다. 이 후 공력-구조를 연계하는 단일방향의 강제진동 해석을 수행하고, 결과들을 토대로 고주기피로에 대한 안전도를 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.611-616
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• 2011

본 논문은 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되는 교반기에서 기계동력을 교반에너지로 바꾸어 주는 임펠러에 대해 연구이다. 기존 제품과 새로 제안한 두 가지 형상의 모델에 대한 구조해석 및 고유진동수, 진동 조화 해석을 수행함으로써 임펠러의 형상에 따라 국부적 응력 집중되는 취약부위에 대한 분석과 설계를 확인함으로써 임펠러의 형상에 따른 구조적 안정성을 평가하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제13권2호
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• pp.18-27
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• 1988

농용양수기(農用揚水機)의 효율적(效率的)인 양수작업(揚水作業)을 실시(實施)하기 위하여 최적(最適)의 임펠러설계(設計)에 필요(必要)한 수학적(數學的) 이론분석(理論分析)을 실시(實施)하여 기본모형(基本模型)을 만들고 이 기본모형(基本模型)을 기초(基礎)로 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)을 날개곡선(曲線)을 그리는 방법(方法)(원호곡선(圓弧曲線)과 인볼류트곡선(曲線))에 의해 변화(變化)시켜 설계제작(設計製作)하여 회전수별(回傳數別) 펌프성능(性能)을 조사(調査)하여 분석(分析)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)이 증가(增加)하여도 양수량(揚水量) 및 펌프효율(效率)에는 거의 영향(影響)을 미치지 않는 것으로 나타났다. 2. 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)이 증가(增加)함에 따라 실양정(實楊程) 및 소요동력(所要動力)은 증가(增加)하는 것으로 나타났다. 3. 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)을 구(求)할 때 인볼류트 곡선방법(曲線方法)이 원호곡선방법(圓弧曲線方法)보다 효과적(效果的)인 것으로 나타났다. 4. 이론분석(理論分析)에 의해 설계제작(設計製作)한 본(本) 임펠러가 기존(旣存)의 임펠러보다 펌프효율(效率)이 10%이상(以上) 증가(增加)한 것으로 나타났다.