• 대한기계학회논문집B
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• 제39권4호
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• pp.371-378
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• 2015

전기자동차 레인지 익스텐더는 소형 엔진으로 구동되는 발전기 시스템(초소형 파워팩)으로서 자동차 운행 중 지속 충전을 통하여 운전 거리 및 시간을 연장한다. 기존 가솔린 엔진 파워팩은 복잡한 구조와 낮은 에너지 밀도로 인하여 고출력 소형 시스템 구현에 한계가 있다. 반면, 가스터빈 파워팩은 출력밀도가 매우 높고 고속화를 통해 시스템의 소형화가 가능하다. 본 연구에서는 전기자동차 레인지 익스텐더로 활용하기 위하여 초소형 가스터빈, 자동차용 알터네이터, 배터리를 사용한 초소형 가스터빈 파워팩 실험장치를 개발하고, 무부하 및 부하 조건에서 동력전달 기어비 및 알터네이터 전기부하에 따른 운전 특성 및 발전 성능을 측정하였다. 실험 결과, 부하 변화에 따른 발전 성능의 변화는 없었으며, 코어터빈 속도가 150 krpm 일 때 최대 전기적 출력은 0.8 kW 로 측정되었다. 또한, 동력축의 3:1 감속을 통해 전기적 출력은 1.5 kW 로 88% 증가하였다. 따라서, 본 연구의 초소형 가스터빈 파워팩은 배터리 부하변동에 대해 안정적인 전력생산이 가능하며, 전기자동차용 레인지 익스텐더로 적용가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권2호
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• pp.153-159
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• 2015

본 연구에서는 MEMS기술을 적용한 2W급 초소형 가스터빈엔진의 개발과 실제 연소 환경에서의 발전 가능성을 해석적, 실험적으로 입증하였다. 초소형 가스터빈엔진은 터보차저, 연소기, 발전기로 이루어져 있다. 터보차저는 각각 직경 10mm와 9mm의 MEMS 공정 압축기와 터빈으로 구성되어 있으며 발전코일 또한 MEMS공정으로 설계되었다. 제작된 압축기와 터빈은 정밀 기계 가공된 축과 공기 베어링으로 지지되고 회전하며, 회전축 끝단에 영구자석을 설치하여 발전을 하게 된다. 공기 베어링과 압축기를 통한 냉각 효과를 해석하여 연소기에서 발생한 열을 충분히 차단할 수 있는 것으로 분석되었고, 이를 실험을 통해 검증하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권6호
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• pp.1207-1214
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• 2011

Design of 500W class UMGT(Ultra Micro Gas Turbine) for power generation is conducted. Basic design parameters are obtained by cycle analysis. Off-design performances are predicted by 1D aerodynamic design and 1D performance analysis of compressor and turbine. 3D impellers are designed and 3D performance analysis is carried out to predict the performance characteristics of UMGT. 1D and 3D performance analysis show similar results. Structure analysis is conducted to select materials. Titanium Alloy is proposed for structural stability.

• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.51-58
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• 2019

본 연구에서는 소형 무인기에 사용되는 초소형 가스터빈 엔진의 연소기를 3D 프린팅으로 제작하고, 시험 설비와 리그를 제작하여 연소기 단품 성능시험을 수행하였다. 연소기 성능시험은 두 가지 부하조건에서 당량비를 조절하여 각 부하조건 별 4가지 시험조건에서 수행하였다. 성능시험 결과 연소기의 압력손실과 출구온도분포는 우수하였지만, 연소가스에서 다량의 UHC와 CO가 검출되어 연소효율은 일반적인 가스터빈 연소기에 비해 아주 낮음을 확인하였다. 성능시험을 통해 획득한 정량적 성능데이터는 향후 3D 프린팅 기술로 성능이 개선된 연소기의 설계와 제작에 활용 할 예정이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1733-1735
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• 2005

최근의 소형 분산 전원의 보급 필요성의 커짐으로 전력과 열에너지를 동시에 생산, 이용함으로서 종합 에너지 효율이 높고 공해 배출 및 소음 특성이 우수한 초소형 가스터빈 발전 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 본 논문은 마이크로 가스터빈 시스템과 그 제어장치의 동작 상태를 모니터링 및 제어하기 위한 마이크로 가스터빈 감시 제어장치와 사용자 인터페이스 프로그램을 소개한다. 마이크로 가스 터빈은 초고속(수만$\sim$10만 RPM)으로 회전하여 발전을 하므로 터빈 및 전동기 설계 기술과 더불어 고성능의 제어 시스템을 필요로 한다. 마이크로 가스터빈의 감시 제어 시스템은 터빈, 발전기 및 전력 변환장치를 제어하는 고성능의 DSP 제어장치들과 고속 직렬 통신 방식으로 연결되어 시스템의 제어 및 상태 감시를 위한 최적의 솔루션을 제공함으로서 마이크로 가스터빈의 개발자와 운용자의 보조 역할을 담당한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.379-380
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• 2009

한국항공우주연구원 추진기관팀은 1999년 10월에 3,000 lbf 급 고공환경 엔진시험 설비를 갖추고 소형 가스터빈 엔진의 고공환경 성능시험에 이를 활용하고 있다. 하지만 새롭게 2008년부터 고공환경 성능시험을 진행하고 있는 엔진은 1,000 lbf 미만의 초소형 엔진으로써 기존 추력측정 시스템을 이용하여서는 정확한 추력의 측정을 보장할 수 없다. 본 논문에서는 초소형 엔진의 고공환경 성능시험 수행을 위한 추력대의 구축 과정을 다루고 있다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.258-262
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• 2010

Since MEMS based micro actuators or generating devices showed high efficiency per volume, plenty of research are ongoing. Among them, MEMS based millimeter-scale micro gas turbine is one of the most powerful item for replacing chemical batteries. However, due to MEMS manufacturing technique, it is very difficult that makes wide turbine bearing area. It causes low DN number, so sufficient bearing force is hard to achieve. Thus, the most important issue on micro gas turbine is to design the proper bearing which can keep rotor stable during operation. In order to that, micro-scale gas-lubricated bearing is generally used. In this paper, basic feasibility study of thrust bearing of 10mm diameter turbine is described. Thrust bearing is hydrostatic gas-lubricated type. Numerical simulation is performed with ANSYS CFX 11.0 which is commercial numerical tool. Relationship between bearing inlet pressure and mass flow rate and bearing force is figured while changing bearing gap and number of capillaries. The simulation results will be used for further design of micro gas turbine.

• 센서학회지
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• 제9권5호
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• pp.380-388
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• 2000

LIGA-like 공정을 이용하여 고종횡비를 갖는 초소형 니켈 터빈을 제작하기 위하여 블레이드에 대한 유한 요소 해석을 수행하여 안전한 운전 조건을 연구하였다. 이 해석으로부터 터빈의 입구와 출구의 압력 차이가 44kPa 정도일 때에 항복강도를 넘지 않도록 해야 하며 축의 외경과 터빈 날개의 내경 사이의 접촉에 의한 마찰계수와 최대 응력 사이의 관계는 약간 반비례하는 경향을 보였다. 즉, 터빈이 회전하는 상태에서 최대 응력은 접촉 마찰이 증가함에 따라 감소했다. 터빈과 같이 반복하중을 받는 부분은 취성이 강한 실리콘보다는 금속으로 제작해야 하며 이를 위해서는 표면 미세 가공 보다 LTGA-like 공정으로 제작되어야 한다. 본 연구는 초소형 구조물에서 움직이는 부분과 고정된 부분의 접촉 문제를 갖는 여러 종류의 문제를 다루는 데에 이용될 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.335-338
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• 2010

대기 중의 수증기는 가스터빈엔진의 주요성능에 많은 영향을 끼친다. 습공기의 영향은 기온 및 기압이 높은 여름철 해면 고도, 높은 비행 마하수 그리고 낮은 엔진 회전수에서 그 영향이 더욱 두드러진다. 이러한 습공기 유입에 따른 가스터빈 엔진의 성능변화의 정도를 살펴보고자 200lbf 급 초소형 터보제트 엔진의 고공환경 성능시험을 통해 습도가 엔진성능에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 고공환경 엔진시험을 통해, 건공기 유입에 비해 습공기 유입 시 순추력에서 2.826% 낮게, 비연료소모율에서 1.325% 높게 측정되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.103-109
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• 2013

본 연구에서는 초소형 가스터빈 연소기에서의 수소/공기 연소에 대한 수치해석을 연소기 입구에서의 공급 유량 및 유체의 수소/공기 혼합비 변화에 대하여 수행하였다. 수치해석은 상용화 프로그램인 STAR-CCM 을 이용하였다. 유체의 공급 유량의 변화는 연소기 내 화염의 위치와 온도, 입구와 출구의 압력비 등에 상당한 영향을 주었다. 유체의 공급 유량이 증가할 때, 연소기 내의 화염은 점점 출구 방향으로 위치하였고, 화염의 온도 및 입구와 출구의 압력비는 단조적으로 증가하였다. 유체의 수소/공기 혼합비 변화는 화염의 위치에는 큰 영향을 주지 않았고, 이론공연 상태에서 연소실 내에 가장 높은 화염온도를 가졌다.