• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1068-1071
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• 2017

3단 터빈배기부 구성은 터빈 플랜지, 열교환기, 배기덕트와 추력노즐로 이루어진다. 냉가스 가압 방식에 비하여 열교환기 가압 방식을 사용함으로서 추진제탱크 가압을 위한 헬륨가스 자체 무게와 저장 탱크 무게가 감소하는 장점이 있기 때문에 발사체에 열교환기를 사용한다. 가스발생기는 추진제 연료과농 조건에서 연소가 이루어지며, 연소가스 중에 그을음이 많이 포함되어 있기 때문에 열교환 효율이 감소하는 것을 고려하여 열교환기를 설계해야 한다. 본 논문에서는 터빈배기부 구성품 배치, 열교환기 내부 구조 및 제작성을 고려한 설계기법, 기 설계된 노즐 설계를 바탕으로 3단 터빈배기부 재 노즐 설계 형상에 대한 장점을 기술하였다.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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• 한국시뮬레이션학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.267-271
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• 1999

연료를 작동 유체의 내부 또는 외부에서 연소시켜서 발생된 고온 고압의 가스를 터빈에 공급하여 회전력을 발생시키는 원동기를 가스터빈이라 하며, 가스터빈을 이용한 발전기와 달리 기동 및 정지 시간이 대단히 짧고, 부하 변화에 대한 속응성이 뛰어나기 때문에 전력계통 운영상 양수 발전기나 수력 발전기와 더불어 첨두 부하용으로 주로 사용된다. 본 고에서는 전력 계통에 병렬 운전 중인 가스터빈 발전기의 부하가 탈락되어 입력 에너지가 과잉으로 되었을 때, 제어 시스템의 중요한 파라미터인 연료량과 가스터빈 속도 및 배기가스의 온도가 비상 정지 수준에 도달하지 않고 안전하게 운전될 수 있는지의 여부, 즉 안정성을 판별하기 위하여 수행한 모의 시험에 대하여 기술하였다. 또, 부하가 탈락되지 않고 입력되는 연료량이 크게 변동하는 경우, 즉 큰 부하 변동을 모의 시험한 내용에 대하여 기술하였다.

• 플랜트 저널
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• 제18권2호
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• pp.32-40
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• 2022

본 연구에서는 부분부하 운전 시 가스터빈의 공기량 조절에 따른 열병합 발전의 운전데이터 변화를 알아보았다. 가스터빈 부분부하 80%시 시뮬레이션 한 결과 입구가이드베인을 최대 24% 추가로 닫을 수 있었고, 압축기 공기량은 66.11 kg/s 감소, 배기가스 온도는 52℃ 상승시킬 수 있었다. 부분부하 90%는 입구가이드베인을 최대 12% 추가로 닫을 수 있었고, 압축기 공기량은 33.33 kg/s 감소, 배기가스 온도는 23℃ 상승 시킬 수 있었다. 열부하 추종운전 시 부분 부하 80%에서 출력을 최대 5.68 MW 상승, 복합발전 효율을 0.73% 상승, 열병합발전 효율을 1.81% 상승 시킬 수 있었고, 부분부하 90%에서 출력을 최대 2.55 MW 상승, 복합발전 효율을 0.32% 상승, 열병합발전 효율을 0.72% 상승 시킬 수 있었다.

• 한국연소학회지
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• 제18권3호
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• pp.68-74
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• 2013

가스터빈용 희박 예혼합 연소기 내부에 와류 발생기(vortex generator)를 장착하여 그에 따른 연료/공기혼합 및 NOx 배출 특성 변화를 조사하였다. 이를 위해 수치해석적 방법을 채택하여 연소기내 유동특성, 연료/공기 혼합도, 배기가스(NOx), 화염형상을 분석하였다. 와류 발생기를 장착한 경우, 연소기 내부에서 와류 발생기에 의한 나사산 형상으로 인해 와류가 형성되며 이는 연소기 전면부까지 유지되었다. 또한 연소기 내부 면적 차로 인해 압력섭동이 발생하였다. 이와 더불어 연소기 전면부 기준 상류지역의 연료와 공기의 혼합도가 증가됨으로서 연료 과농지역이 감소하게 되며 이로 인해 전반적인 NOx 발생량의 감소 효과를 볼 수 있었다. 화염 형상의 변화로부터 와류 발생기의 영향으로 선회수는 다소 감소할 것으로 예상되며, 이는 와류 발생기로 인한 유속의 반복적 증감에 의한 결과라고 판단된다.

• 플랜트 저널
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• 제13권4호
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• pp.48-50
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• 2017

산업용 가스터빈의 동적 거동 해석을 위하여 시뮬레이션 Tool을 개발하였다. 시뮬레이션 Tool의 확장성을 향상시키기 위해 모든 가스 터빈 부품(압축기 및 연소기, 터빈, 덕트)을 모듈화하였다. 우리는 이 목적을 위해 객체 지향 프로그래밍을 사용했다. 질량 및 에너지 평형식은 다변수 뉴튼렙슨법을 사용하여 수치적인 해를 구했다. 가스터빈의 성능을 예측하기 위하여 압축기와 터빈의 성능선도를 사용하였다. 연소는 완전연소로 가정하였다. 가스터빈의 회전수와 터빈 배기 가스온도를 일정하게 유지하기 위해서 PID 제어를 사용하여 연료량과 압축기 입구 안내깃을 동시에 제어하였다. 가스터빈을 안정적으로 제어할 수 있었고 매우 빠른 부하 변화에도 대응이 가능함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.64-71
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• 2018

가스터빈엔진의 탈설계점 운전 성능해석을 수행하기 위해서는 구성품의 성능 특성을 파악하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 가스터빈의 성능특성을 이해하기 위하여 마이크로 가스터빈엔진 성능시험 장치를 구축하였다. 구축된 마이크로 가스터빈 시험 장치를 이용하여 엔진의 회전수에 따른 유동장내의 온도와 압력 데이터를 수집하였으며, 수집된 실험 데이터를 이용하여 압축기 성능선도를 구성하였다. 터빈 출구부에서 배기가스를 포집하여 연소효율을 계산하였다. 구성된 압축기 성능선도와 연소효율을 GasTurb 성능해석 소프트웨어에 적용하여 지상 정지시의 탈설계점 성능해석을 수행하였고, 측정된 엔진성능데이터와 비교분석을 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.38-46
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• 2019

가스터빈 엔진에 대한 엔진 진단기술에 대한 관심이 높아지고 있으며, 엔진 건전성 진단기술에 적용 가능한 정확한 엔진 성능모사 프로그램의 중요성은 점점 더 커지고 있다. 이를 위한 엔진 성능모사는 설계점 해석으로부터 시작하여 탈설계점 성능모사, 부분부하 성능모사를 정확하게 수행해야 할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2-스풀 분리 배기 방식 터보팬 엔진에 대한 엔진 시뮬레이션 프로그램을 개발하고 PW(Pratt & Whitney)사의 JT9D-7R4G 엔진을 해석하였다. 각 비행영역에서의 설계점과 탈설계점에서의 정상상태 성능모사를 수행하고, 최대이륙조건 설계점과 순항상태 설계점의 해석결과의 차이를 비교하였다. 또한 구성품 성능선도 축척법 중 하나인 Reynold's Correction의 효과를 분석하였다. 개발된 프로그램의 결과와 NPSS의 결과를 비교하여 프로그램을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.317-324
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• 2020

천연가스를 연료로 사용하는 복합화력발전소는 석탄화력 대비 기동 및 정지가 용이하고 오염물질의 배출에 대한 부하가 적어 국내 발전설비 중 차지하는 비중이 꾸준히 상승하고 있다. 그러나 복합화력발전소는 가스터빈의 기동초기 및 저부하 운전 영역에서 황연현상을 일으키는 이산화질소(NO2)의 농도가 높은 특성을 가지고 있어 민원의 원인이 되며, 이의 제어 기술로서 황연제거설비가 2000년대 중반에 개발되어 운영되어 지고 있었다. 하지만 이 기술은 가스터빈 냉간기동 조건에서 기동초기 약 10~20분 동안은 기화시스템의 예열이 충분하게 이루어 지지 않아 황연현상을 제어할 수가 없는 실정이었다. 이에 본 연구에서는 환원제를 기화기를 사용하지 않고 액상의 상태로 가스터빈 Exhaust Duct에 직접 분사하여 황연현상을 제어하는 기술의 도출을 위해 CFD 해석 및 실증시험을 수행하였다. 가스터빈 Exhaust Duct에 위치에 있는 Diffuser에 의해 Duct의 외곽으로 형성된 배기가스에 액상의 환원제를 직분사하는 방안으로 배기가스 조건에 따라 5가지 Case로 분류하여 CFD를 수행하였으며, 그 결과 5가지 Case 모두에서 RMS가 15%이하로 양호한 혼합도를 보였다. 이를 바탕으로 실증설비를 설치 및 시험을 실시한 결과, 기존 기상주입방식에서 제어할 수 없었던 기동 초기 약 10~20분 구간의 황연현상도 완벽하게 제어할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제26권6호
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• pp.37-44
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• 2022

본 연구에서는 SN(Swirl Number)는 같지만 코어부와 스월러부의 질량유량비(m)가 다른 저선회 노즐 2종을 설계하여 상압 연소성능 시험을 수행하였다. 각 노즐에 대해 단열화염온도에 따른 연소성능 실험을 수행하였고 화염구조 특성, NOx 배출 특성, 연소진동 모드를 파악하였다. 화염구조가 크게 차이가 있었지만 CO 배츨 특성은 유사하였고 NOx 배출 특성도 화염구조보다는 연소진동과 더 큰 관련성이 있음을 보였다. 연료노즐의 위치를 변경하여 대류지연시간을 조절하면서 연소진동 및 NOx 배출 특성을 파악하였는데 대류지연시간이 연소진동 주기의 (3+4n)/4±1/4 (n=0,1,2,...) 영역에 들어올 때 진소진동이 강하게 나타나고 반대의 경우는 연소진동이 아주 약하게 발생함을 확인하였다.