• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.185-192
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• 2010

75톤급 터보펌프를 대상으로 한 속도복합형 터빈과 설계회전수를 50% 증가시킨 30톤급 터보펌프 터빈 적용을 위한을 압력복합형 터빈 설계를 수행하였다. 속도복합형 터빈의 경우 1차원설계-유동해석-1차원설계의 반복적인 설계과정을 통해 원형노즐을 적용한 2열 초음속 충동터빈의 특성을 파악하였으며 최종적으로 기본형인 1열 충동형 터빈 대비 비출력 23.1% 향상, 무게 5% 감소된 ver. 14h 모델을 완성하였다. 압력복합형 터빈은 에너지 회수 비율, 2단 노즐 출구각, 2단 노즐 누설유량, 단별 출력 비율 등의 새로운 인자의 고려하여 각 변수의 성능에 미치는 영향을 검토하였으며 1차원 해석 기준 비출력이 36%가 증대되고 무게는 51% 감소한 터빈을 설계하였다. 압력복합형 터빈의 높은 성능을 위해서는 1단 및 2단 노즐의 형상설계가 매우 중요할 것으로 판단되며 유동해석을 통해 최적화할 예정이다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제32권11호
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• pp.26-31
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• 2003

가스터빈/연료전지 혼합형 발전시스템은 고온형 연료전지 발전시스템의 산화제(공기) 공급부가 마이크로터빈으로 대체되어 고온고압의 공기가 연료전지로 공급되고 연료전지의 반응가스가 터빈을 구동하여 두 시스템이 동시에 서로 다른 방식으로 전력을 생산하는 시스템을 의미한다.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.163-172
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• 2002

액체로켓용 터보펌프시스템의 주요한 구성품의 하나로서 고압 터보펌프의 구동에 사용되는 터빈시스템 설계에 대한 연구가 수행되었다. 터빈시스템은 가스발생기에서 발생된 고온/ 고압의 연소가스의 운동에너지를 펌프를 구동시킬 수 있는 기계적 에너지로 전환하는데, 노즐을 통해 연소가스의 운동 에너지를 증가시켜 펌프와 동일 축으로 연결된 동익을 회전시킨다. 액체로켓엔진의 시스템설계의 결과로 주어지는 압력비, 일량, 입구온도, 입구압력 등의 요구조건하에, 이를 만족시키는 터빈 시스템(노즐 및 동익)의 설계연구가 수행되었다. 터빈시스템은 입/ 출구 압력비에 따라서 개방형(Open Type)과 밀폐형(Closed Type)으로 나눌 수 있는데, 개방형의 경우 높은 압력비와 소량의 유량을 필요로 하며 충격형(Impulse Type)의 동익이 사용되며, 낮은 압력비와 다량의 유량을 필요로 하는 밀폐형의 경우 반동형(Reaction Type)의 동익이 사용된다. 시스템의 단순화 및 효율화를 위해서 본 연구에서는 개방형 터빈시스템이 채택되었으며, 특히 개방형 터빈의 특징인 소량의 유량이 터빈을 구동하므로 효율을 증가시키기 위해서 부분분사노즐(Partial Admission Nozzle)이 채택되었으며, 이의 효율에 미치는 영향이 연구되었다. 공기역학적 이론과 실험에 근거한 이론이 사용되었으며, 차후에 항공우주연구원에서 터빈 상사시험을 통하여 본 연구에 적용된 설계를 검증하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권4호
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• pp.48-55
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• 2008

본 연구에서는 파이로 시동기의 고온고압 가스에 의해 구동되어지는 부분입사형 초음속 터빈의 익렬 엣지 형상에 따른 터빈 블레이드의 표면 가스온도 분포를 분석하기 위하여 초음속 터빈 내부의 온도발달 특성 해석을 실시하였다. 시동 초기의 터빈 블레이드의 표면 가스온도 분포 발달을 살펴보기 위해서 각각의 엣지 형상에 대해 터빈의 회전수를 바꾸어가며 계산을 수행하였다. 터빈 블레이드 엣지 형상은 샤프형과 라운드형 두 가지 종류를 선택하였고, 터빈의 회전수는 두 가지 형상 모두 $0{\sim}10,000rpm$의 회전 속도를 주어 계산을 실시하였다. 터빈의 회전수가 증가할수록 터빈 블레이드 표면의 평균 온도는 하강하였고, 사프형 엣지 형상이 라운드형 엣지 형상에 비해서 터빈 블레이드의 표면 온도 분포가 전반적으로 낮은 분포를 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.19-28
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• 2011

본 연구에서는 속도 복합형 초음속 충동형 터빈의 최적 동익 오버랩을 선정하기에 앞서, 사전연구차원에서 동익 오버랩에 따른 터빈 성능특성을 분석하였다. 축대칭 노즐과 환형 노즐 대신에 사각단면 초음속 노즐이 적용된 속도 복합형 터빈에 대해 연구를 수행하였다. 상용 유동해석 프로그램을 이용한 터빈의 3차원 전산해석을 통해 익근보다는 익단에 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능을 향상시키는데 더 효과적이며, 익근과 익단 모두 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능 향상 가장 큰 것으로 나타났다. 2단 동익 오버랩의 경우, 전체 터빈에서 2단이 발생시키는 출력이 약 22~23%에 지나지 않으므로 2단 동익 오버랩에 의한 터빈 성능 향상은 크지 않은 것으로 파악되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권9호
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• pp.889-898
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• 2009

본 연구에 적용된 터빈은 사류형 터빈이며 동익의 외경은 108 mm 이다. 터빈은 1.7-2.0%의 낮은 부분분사율에서 작동하므로 익형은 축류형으로 설계되었으며 2단으로 구성되었다. 분사가 축방향으로 형성된 경우와 반경방향으로 형성된 경우에 따른 성능특성의 차이가 연구되었다. 또한 터빈의 단수에 따른 성능특성도 비교 되었다. 터빈의 작동범위에 따른 비교를 위하여 회전수를 변경하면서 성능평가가 이루어졌을 뿐만 아니라 시스템의 평가를 위하여 총 비토오크가 얻어졌다. 사류형 터빈이므로 축방향으로 분사되는 경우가 반경방향으로 분사되어지는 경우보다는 양호한 성능을 얻었으며, 출구단 동익의 효과는 회전수에 의하여 좌우되지만 축방향 분사터빈 경우에 최대 7.8%의 비토오크 상승의 결과를 보여주었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.43-48
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• 2010

본 연구에서는 속도 복합형 초음속 충동형 터빈의 동익 오버랩에 대해 전산해석을 수행하고, 그 성능특성을 분석하였다. 전산해석 결과를 통해 익근보다는 익단에 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능을 향상시키는데 더 효과적이며, 익근과 익단 모두 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능 향상 가장 큰 것으로 나타났다. 하지만 2단 동익 오버랩의 경우, 전체 터빈에서 2단이 발생시키는 출력이 약 22~23%에 지나지 않으므로 2단 동익 오버랩에 의한 터빈 성능 향상은 크지 않은 것으로 파악되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.49-52
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• 2008

터빈 블레이드의 엣지 형상 변화에 따른 표면 가스온도 발달과정에 대해서 전산해석을 수행하였다. Sharp형과 Round형의 터빈 블레이드를 모델링하였으며, 터빈의 회전수는 두 가지 형상 모두 0${\sim}$10,000 rpm의 회전 속도를 주어 전산해석을 실시하였다. 터빈의 회전수가 증가할수록 터빈 블레이드 표면의 평균 온도는 하강하였고, Sharp형 엣지 형상이 Round형 엣지 형상에 비해서 터빈 블레이드의 표면 온도 분포가 전반적으로 낮은 분포를 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제5권2호
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• pp.24-31
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• 2001

본 연구에서 축류형 터빈의 설계기술이 개발되었다. 설계를 위하여 우선적으로 기본형상에 대한 설계가 이루어졌으며 유선곡률법에 의하여 터빈 내부유로에서의 공기 물성치를 계산하였다. 계산된 여러 유로에서의 유동각들을 고려하여 익형의 형상을 설계하기 위한 설계변수들이 설정되었다. 설정된 형상변수로부터 정익은 C4 형상을 사용하여 설계되었으며 동익은 설계변수에 의하여 설계되었다. 정익은 일체형으로 제작되었으며 동익은 입사각의 변경에 따른 실험을 수행하기 위하여 분리형으로 제작하였다. 터빈입구에서의 공기력과 RPM에 따라서 터빈에서의 출력이 얻어졌으며 실험의 결과는 제작된 터빈이 반동터빈임에도 불구하고 입사각이 줄어드는 것에 비례하여 출력이 감소하는 현상을 보여주었으며 설계값에서 입사각이 7.5도 감소함에 따라 5%의 효율 감소가 발생되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.59-66
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• 2007

부분분사비에 따른 초음속 충동형 터빈 성능변화에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 개방형액체로켓 엔진의 터보펌프에 사용되는 터빈을 이용하였으며 부분분사비 조절을 위해 실험용 노즐블럭을 설계/제작하였다. 실험에 사용된 터빈은 축대칭 수축-확산형 노즐을 갖고 있으며 작동노즐의 개수조절을 통해 부분분사비를 변화시켰다. 작동유체는 고압공기를 사용하였다. 실험결과 초음속 충동형 축류터빈은 부분분사비 변화에 따른 성능변화가 크지 않은 것으로 나타났다.