• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.18 no.3
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• pp.17-26
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• 2024

Aircraft engines are exposed to high temperatures, high pressures, and stress caused by the rotation of the turbine shaft during flight. These loads can result in microcracks both on the inside and outside surfaces of the structure. Consequently, this can lead to structural defects and negatively impact the lifespan of the parts. To proactively prevent these defects, a finite element analysis is carried out to identify cracks. However, this process is time-consuming and requires significant effort due to the repetitive nature of crack modeling. This study aims to develop a crack modeling method based on the finite element model. To achieve this, the Constrained Delaunay Triangulation (CDT) technique is employed to triangulate the space while considering limitations on point connections. The effectiveness of this method is validated by comparing stress intensity factors for semi-elliptical cracks in plates and cylindrical vessels. This approach proves to be a valuable tool for crack analysis studies.

• Journal of Wind Energy
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• v.14 no.2
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• pp.26-33
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• 2023

In this study, the global response characteristics of floater and mooring for floating offshore wind turbine with a detachable mooring system are performed. Global motion and structural response result extracted from the coupled motion analysis of 10MW DTU floating offshore wind turbine with detachable mooring system modeled by high-order boundary element model and finite element mesh, were used to study the characteristics of tension on mooring lines subjected to three different types of ocean loads. Breaking limit of mooring line characterized by wind, current and wave load has a major effect on the distribution of mooring tension found in time domain analysis. Based on the numerical results of coupled motion analysis, governing equation for calculating the motion response of a floater under ocean loads, and excitation force and surge motion and tension respectively are presented using excursion curve. It is found that the response of floater is reliable and accurate for calculating the tension distributions along the mooring lines under complex loadings. This means that the minimun breaking limit of mooring system satisfied a design criteria at ultimate ocean environmental loading condtions.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.23 no.2
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• pp.171-181
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• 2011

Recently, many studies have been attempted to save the cost of production and to build the ocean energy power generating system. The low-reflection structure with the wall-typed curtain which has a wave power generation system of OWC is known as the most effective energy conversion system. A three-dimensional numerical model was used to understand the characteristics of velocity of flows about compressed air and to estimate the pressure acting on the low-reflection structure due to the short-period waves. The three-dimensional numerical wave flume which is the model for the immiscible two-phase flow was applied in interpretation for this. The numerical simulation showed well about the changes in velocity of compressed air and the characteristics of pressure according to the change in the wave height and depth of the curtain wall. Additionally, the results found that there was the point of the maximum velocity of the compressed air when the reflection coefficient is at its lowest point.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.43-43
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• 2009

단련용 다결정 Ni기 초내열합금은 우수한 가공성, 내산화성, 고온특성 등으로 가스터빈 연소기, 디스크, 증기발생기 전열관 등 발전용 고온부품 소재에 널리 적용되고 있다. 최근 발전설비의 고효율화를 꾀하기 위해 작동 온도를 현격히 증가시키는 기술방향으로 발전하고 있고, 소재측면에서는 기존의 초내열합금 대비 고기능성을 확보할 수 있는 차세대 Ni기 초내열합금 개발이 유럽, 미국, 일본, 중국 등을 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 이러한 소재의 고온강도 (온도수용성)를 향상시키기 위해서는 통상 규칙격자 금속간화합물인 $Ni_3(Al,Ti)-{\gamma}'$상의 분율을 증가시킬 수 있지만, ${\gamma}'$상분율이 증가할 경우 용접 및 후열처리 동안 용접열영향부 (HAZ)에서 액화균열이 발생할 가능성이 높아진다. 결정립계를 따라 발생하는 HAZ 액화균열은 입계특성에 의해 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 한편, 본 연구자들은 최근 입계 serration 현상을 단련용 합금에 도입시키는 특별한 열처리를 이론적 접근법을 통해 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, HAZ 결정립크기 변화 및 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고, 아울러 입계특성 제어가 용접성/용접부 품질 향상에 기여할 수 있는 가능성도 토의하고자 하였다. 본 연구에서는 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세구조를 정량적으로 비교하였다. 상대적으로 입계구조가 안정된 파형입계의 이동속도가 高계면 에너지를 갖는 직선형 입계보다 느려 HAZ 결정립 성장이 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있었다. 입계 액화거동을 살펴보면, 두 시편 모두 $M_{23}C_6$, MC 등 입계탄화물 계면이 빠른 승온중 액화반응 (constitutional liquation)에 의해 입계가 액화되었으며, 이후 급냉에 의해 입계에 액상막이 존재한 흔적이 발견되었다. 최고온도별로 입계액화 폭/비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 대체로 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화되지 않고 잔존하는 입계 탄화물이 관찰되었다. 재현 HAZ 미세조직을 통해 Hot ductility 시험 결과를 유추하자면, 파형입계가 직선입계 보다 좁은 취성온도영역 (Brittle Temperature Range)을 나타낼 것으로 예상되어, 입계특성제어에 의해 Ni기 초내열합금의 용접성을 향상 가능성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.43 no.12
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• pp.1097-1107
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• 2015

General VTOL aircraft uses gas turbine engine which has high power to weight ratio. However, in the VTOL UAV in small sector, the gas turbine as a prime mover is not adequate because of the limitation of the high fuel consumption ratio of the gas turbine. In this research, The Series Hybrid-Electric Propulsion System(SHEPS) has been proposed and technology survey & comparison analysis has conducted to constitute propulsion system for engine, electric motor and battery. To achieve this object a 65kg-class P-UAV from "Company I" was used. And to estimate the validity of power control algorithm and developed power management control, Matlab/simulink$^{(R)}$ has been used for the simulation. As a result, the developed algorithm worked comparatively well and the research has predicted that SHEPS was satisfied enough for 7 hour of endurance for mission profile.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1991.04a
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• pp.75-79
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• 1991

고도로 산업화가 진행됨에 따라 회전기계는 더욱 중요시되고 있으며 이의 성능 향상에 부단한 노력이 경주되고 있다. 특히 우주 시대의 개막과 더불어 우주선 및 인공위성에 사용하기 위해 초소형이며 초고속의 고성능회전모타 를 개발하기에 이르렀다. 한 예로서 미국립항공우주국(NASA)의 스페이스셔 틀에 사용되는 주엔진 터보펌프를 들 수 있는데 이 터보펌프는 접시만한 크 기로써 71000마력을 생성해 낸다. 이러한 가공할 만한 에너지 밀도와 유량을 감당해 내려면 종래의 회전기계보다는 훨씬 더 높은 회전속도를 가져야 한 다. 이러한 회전체는 큰 관성부하와 진 동 및 동안정성의 문제등을 내포하고 있다. 고성능 회전기계의 또다른 예로서 초정밀 가공용 공작기계를 들 수 있 다. 선반 혹은 밀링머신으로 초정밀가공을 행하기 위해서는 회전축의 진동이 극히 작아야 한다. 이와 같이 오늘날 갈수록 초고성능 초정밀도를 추구함에 있어서 회전축의 진동을 현장에서 모니터링하고 이 진동데이터를 분석하여 회전축을 제어하는 것이 강력히 요구되어진다. 따라서 in-situ 측정이 중요성 을 띠게 되었는데 이는 제어기술의 바탕이 되는 자료를 현장에서 제공할 수 있기 때문이다. 회전축 진동측정의 대상이 되는 것들은 모타, 발전기, 엔진 및 터빈등을 대표적으로 들 수가 있다. 여기서 소형회전기계의 축표면과 같 이 비교적 곡면을 이루고 있는 부분의 진동변위 측정에 신중한 고려가 요구 되어 진다. 이는 축의 곡면도에 따라 감도가 변화하기 때문이다. 따라서 평 판에 대한 calibration 챠트를 회전기계축진동 변위환상에 이용하면 곡률에 따라서 오차가 생기게 된다. 본 연구에서는 비접촉 축진동측정시 발생되는 오차에 대하여 검토하고자 한다. from the studies, the origin of ${\alpha}$$_1$peak was attributed to the detrapping process form trap with 2.88[eV] deep of injected space charge from the chathode in the crystaline regions. The origin of ${\alpha}$$_2$ peak was regarded as the detrapping process of ions trapped with 0.9[eV] deep originated from impurity-ion remained in the specimen during production process of the material, in the crystalline regions. The origin of ${\beta}$ peak was concluded to be due to the depolarization process of "C=0"dipole with the activation energy of 0.75[eV] in the amorphous regions. The origin of ${\gamma}$ peak was responsible to the process combined with the depolarization of "CH$_3$", chain segment, with the activation energy of carriers from the shallow trap with 0.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.12-12
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• 2009

터빈에서 핵심부품인 로터는 블레이드를 원심 운동시키는 대형 단조강이며, 고압의 증기 조건에서 고속회전하며 고온에서 운전과 저온에서 과속시험 동안 높은 원심력을 받는다. 또한 기동/정지 천이 동안 열응력을 받기 때문에, 이러한 운전조건에 부합되는 소재로서는 높은 Creep 강도 및 피로강도를 가지는 CrMoV type의 강종이 사용되어져 왔다. 발전소의 대용량화 및 고온화에 따라 종래의 증기조건에서 사용되어져 왔던 1%CrMoV강은 내산화성 및 내부식성이 문제가 되어 더 이상 사용이 불가하며, 고온/고압하에서도 우수한 소재 특성을 가지는 12%Cr강의 사용이 필수적이다. 그러나 12%Cr강으로 제작되는 로타는 Cr 양이 높기 때문에 저널부에 Galling 또는 Scuffing 이라 불리는 부적절한 마모현상과 사용 중 소착이 발생하기 쉬운 단점이 있기 때문에, 저널부에 Cr 함유량 2~3% 이하의 저합금강을 오버레이 용접하여 육성하는 일체형 가공구조의 로타 저널부가 주목되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 Large scale 로타가 용접 도중 급열 및 급냉이 되지 않으면서 균일한 온도로 일정 시간 유지할 수 있는 열관리 장치 개발, 최적 오버레이 용접조건 선정 및 용접부 건전성 시험 평가를 통하여 12%Cr 로타 저널부의 최적 오버레이 용접공정을 확립하고자 하였다. 용접 열관리 장치는 전기저항 가열방식을 적용하고 있으며 용접이 최종 완료되기 전까지 로타 제품 전체는 $93^{\circ}C$이상의 온도로 유지 되어져야 하며, 규정 용접후열처리 온도는 $650^{\circ}C{\pm}14^{\circ}C$ 이다. 또한 로타 오버레이 용접은 모재 Set up $\Rightarrow$ 용접예열 $\Rightarrow$ GTA용접 $\Rightarrow$ SA용접 $\Rightarrow$ 용접후열(Post heating) $\Rightarrow$ 용접후열처리(PWHT) $\Rightarrow$ 정삭가공 $\Rightarrow$ NDE(UT) 순으로 수행 되어진다 실제 로타의 1/3 Scale로 시험편을 제작하여, 오버레이 mockup 시험을 수행한 후 화학성분, 경도 분포, 인장강도, 충격인성 및 굽힘시험을 수행한 결과, 오버레이 용접에서 요구되어지는 용접 물성값을 만족하는 것으로 확인되었다. 또한 균열 등의 선형 결함이나 기공, 슬라그 혼입과 같은 결함은 관찰되지 않았으며, 용접 시 아크의 안정성과 슬라그의 박리성은 양호하였으며 비드의 외관도 미려하여 용접 작업성도 양호하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.29 no.5
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• pp.479-487
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• 2023

Recently, the destructive power of typhoons is continuously increasing owing to global warming. In a situation where the installation of floating wind turbines is increasing worldwide, concerns about the huge loss and collapse of floating offshore wind turbines owing to strong typhoons are deepening. A new type of disconnectable mooring system must be developed for the safe operation of floating offshore wind turbines. A new submersible mooring pulley considered in this study is devised to more easily attach or detach the floating of shore wind turbine with mooring lines compared with other disconnectable mooring apparatuses. To investigate the structural safety of the initial design of submersible mooring pulley that can be applied to an 8MW-class floating type offshore wind turbine, scale-down structural models were developed using a 3-D printer and structural tests were performed on the models. For the structural tests of the scale-down models, tensile specimens of acrylonitrile butadiene styrene material that was used in the 3-D printing were prepared, and the material properties were evaluated by conducting the tensile tests. The finite element analysis (FEA) of submersible mooring pulley was performed by applying the material properties obtained from the tensile tests and the same load and boundary conditions as in the scale-down model structural tests. Through the FEA, the structural weak parts on the submersible mooring pulley were reviewed. The structural model tests were conducted considering the main load conditions of submersible mooring pulley, and the FEA and test results were compared for the locations that exceeded the maximum tensile stress of the material. The results of the FEA and structural model tests indicated that the connection structure of the body and the wheel was weak in operating conditions and that of the body and the chain stopper was weak in mooring conditions. The results of this study enabled to experimentally verify the structural safety of the initial design of submersible mooring pulley. The study results can be usefully used to improve the structural strength of submersible mooring pulley in a detailed design stage.