• 한국유체기계학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.34-42
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• 2016

The organic Rankine cycle (ORC) has been used to convert thermal energy to mechanical energy or electricity. The available thermal energy could be waste heat, solar energy, geothermal energy, and so on. However, these kinds of thermal energies cannot be provided continuously. Hence, the ORC can be operated at the off-design point. In this case, the performance of the ORC could be worse because the components of the ORC system designed based on a design point can be mismatched with the output power obtained at the off-design point. In order to improve the performance at the off-design point, a few components were replaced including generator, bearing, load bank, shaft, pump and so on. Experiments were performed on the same facility without including other losses in the experiment. The experimental results were compared with the results obtained with the previous model, and they showed that the system efficiency of the ORC was greatly affected by the losses occurred on the components.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.41-47
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• 2011

75톤급 개방형 액체로켓 엔진에 장착되는 터보펌프의 터빈은 초음속 충동형 방식이다. 본 연구에서는 터빈 로터 앞전 두께가 성능에 미치는 영향을 실험을 통해 살펴보았다. 터빈 시험에서는 2가지 다른 앞전 두께를 가진 로터를 이용해 실험하였으며, 각 로터는 앞전 두께 대 피치비가 30톤 로터 대비 각각 1.9배와 1.4배이다. 시험 결과 로터 두께가 1.4배인 로터의 설계 상사점 효율이 1.5% 상승하였고, 동일 회전수에서 최대 효율이 나타나는 압력비도 완전팽창비 쪽으로 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.293-301
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• 2017

초임계 이산화탄소 발전사이클의 다양한 특성을 분석하기 위하여 Sub-kWe급의 소형 실험장치를 설계, 제작하였으며, 터보발전기를 개발하였다. 초임계 이산화탄소 발전용 터빈에서는 팽창비가 작고, 유량이 작기 때문에 터보발전기의 회전수가 높아지게 되고, 이에 따라 회전 부품의 선정, 터빈 공력설계, 축력 및 회전체 동역학 설계가 어려워지게 된다. 이에 터보발전기의 회전수를 줄이기 위하여 노즐의 여러 채널 중 1개의 노즐만 사용하는 부분유입 방법을 세계 최초로 초임계 이산화탄소 발전용 터보발전기에 적용하였으며, 회전체의 진동을 측정하여 부분유입 노즐을 적용함에도 회전체 안정성은 허용 범위내에 있음을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권2호
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• pp.119-125
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• 2001

This paper presents an experimental study on active control of self-excited vibration for a high speed turbomachinery. In order to suppress the self-excited vibration, it is necessary to actively control the air film pressure or the air film thickness. In this study, active pads are used to control the air film thickness. Active pads are supported by pivots containing piezoelectric actuators and their radial position can be actively controlled by applying voltage to the actuators. The transfer characteristics from actuator inputs to shaft vibration outputs are experimentally investigated. In a tilting-pad gas bearing (TPGB), a shaft is supported by the pressurized air film. Four gap sensors were used to measure the vibration of the shaft and PID was used in the feedback control of the shaft vibration. The experimental results show that the self-excited vibration of the rotor can be effectively suppressed if the PID controller gains are properly chosen. As a result we find that the feedback control is effective for suppressing the self-excited vibration of a rotor system using stack-type PZT actuators.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권8호
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• pp.675-685
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• 2016

액체로켓엔진의 향후 연구 분야를 제안하였다. 가스발생기 사이클 엔진은 고압화를 통한 다운사이징, 가격경쟁력 확보가 중요 이슈가 될 것이다. 다단연소 사이클 엔진 분야에서는 초고압 터보펌프 개발과 내산화성 소재 개발이 필요할 것으로 기대된다. 로켓엔진 시스템 해석기술 분야에서는 해석 시간절감을 위한 통합화 경향이 예상된다. 이외에도 비용절감을 위한 재사용이 가능한 부스터급 메탄엔진, 3D 프린터를 활용한 제작, 내열/내산화성 소재 개발 등이 주요 연구 주제가 될 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.629-634
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• 2011

초고속 비행체에 적용 가능한 소모성 터빈엔진 개발을 위한 사전연구를 수행하였다. 엔진 요구도 및 설계점 결정을 위한 가상 운용임무형상을 선정하고, 유사급 엔진과 참고문헌 등을 통해 확보된 데이터를 활용하여 설계점 해석을 수행하였는데, 해면고도, 마하수 1.2 조건에서 터빈입구온도 3,600R에 대한 설계점 계산결과, 비추력 2599.4 ft/s, 비연료소모율 1.483 lb/($lb^*h$)이 예측되었다. 설계점 계산결과를 기준으로 두 가지 임무형상에 대한 엔진 성능해석결과, 엔진 최대 순추력을 결정하는 설계변수는 천음속 및 낮은 초음속영역에서는 터빈입구온도, 높은 초음속 영역에서는 압축기 출구온도임을 확인하였다. 이밖에도 단순, 저가, 경량의 엔진형상으로 축류형 다단압축기와 직류형 연소기, 1단 축류터빈, 고정 수축팽창 노즐이 적용된 단순터보제트엔진을 제시하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.429-435
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• 2020

This paper describes the experimental study of reverse-Brayton refrigeration system for application to high temperature superconductivity electric devices and LNG re-liquefaction. The reverse-Brayton refrigeration cycle is designed with operating pressure of 0.5 and 1.0 MPa, cooling capacity of 2 kW at 77 K, and neon as a working fluid. The refrigeration system is developed with multi scroll compressor, turbo expander and plate heat exchanger. From experiments, the performance characteristics of used components is measured and discussed for 77-120 K of operating temperature. The developed refrigeration system shows the cooling capacity of 1.23 kW at 77 K and 1.64 kW at 110 K.

• 한국추진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.97-102
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• 2013

초고속 비행체에 적용 가능한 소모성 터빈엔진 개발을 위한 사전연구를 수행하였다. 엔진 요구도 결정을 위한 가상 운용임무형상을 선정한 후, 유사급 엔진과 참고문헌 등을 통해 확보된 설계변수 값을 활용하여 설계점 해석을 수행하였는데, 해면고도, 마하수 1.2 조건에서 터빈입구온도 3,600 R에 대한 설계점 계산결과, 비추력 2,599.4 ft/s, 비연료소모율 1.483 lb/(lb*h)이 예측되었다. 두 가지 임무형상에 대한 엔진 성능해석결과로부터 엔진 최대 순추력을 결정하는 설계변수는 천음속 및 낮은 초음속영역에서는 터빈입구온도, 높은 초음속 영역에서는 압축기 출구온도임을 확인하였다. 이밖에도 단순, 저가, 경량의 터빈엔진형상으로 축류형 다단압축기와 직류형 연소기, 1단 축류터빈, 고정 수축팽창 노즐이 적용된 단순터보제트엔진을 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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• pp.14-14
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• 1999

비활성 가스제너레이터는 가스터빈 추진기관 및 기타 열기관을 이용하여 연소가 되지 않는 저온의 공기를 생산하는 기계장치를 말하며 이러한 저온의 비활성 기체를 화재 지역에 분사하는 경우 기존의 소방수를 이용한 화재 진압방식보다 매우 효율적으로 화재진압에 사용되어 질 수 있다. 일반적으로 민항기 등의 가스터빈 추진 기관에서 배기되는 기체내에는 터빈입구온도(TIT : Turbine Inlet Temperature)및 초과공기지수(Excess Air Coefficient)에 따라 다르게 나타나지만 TIT가 1500$^{\circ}$K인 경우 약 13-14%정도의 산소가 잔존하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 가스터빈 및 열교환 시스템 그리고 터빈 1단 등의 시스템 조합율을 통하여 대기 중의 기체의 온도를 영하 2$0^{\circ}C$ 및 산소함유량을 약 5%수준까지 낮춤으로서 이를 대형 화재 진압에 사용하기 위한 연구이다. 비활성 가스제너레이터에 사용하는 연료로는 Kerosene 및 CNG(Compressed Natural Gas)등이 사용될 수 있으며, 유량이 8.1kg/sec인 터보축 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 18750㎥ 부피의 비활성기체를 생산하는데 Kerosene 연료가 약 1톤(200＄ 이하)이 필요한 것으로 계산되며 이에 소요되는 시간도 약 52분에 지나지 않는 것으로 계산되었다. 만일 50kg/sec의 보다 큰 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 약 9분 정도가 필요한 것으로 계산되었다. 사용되는 가스터빈은 압축비가 15, 열교환기의 효율이 $\varepsilon$=0. 그리고 최종 터빈 1단의 팽창비가 1.25가 적합한 것으로 계산된다. 연구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.405-410
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• 2020

In this literature, we are introduce a basic design of multi energy hub based on natural gas governor station. Multi energy hub consists of turbo expender generator, phosphoric acid fuel cell, pressure swing adsorption, H₂ charging station, utilities and etc. We design a hybrid energy hub system that provides energy using these complex energies, and calculates the amount of electricity that can be produced and the amount of hydrogen charged through the process analysis. TEG and phosphoric acid fuel cell produce 2,290 to 2,380 kW and can supply electricity to 500 houses. In addition, By-product H₂ gas is refined to H₂ vehicle fuel. This will help maximize the balance of energy demand and supply and improve national energy efficiency by integrating unused decompression energy power generation technology and various power generation/heat source technologies.