• 제목/요약/키워드: 터빈

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함정 통합기관제어체계의 제어로직 검증을 위한 연동신호 시뮬레이터 개발 (Development of Interlocking Signal Simulator for Verification of Naval Warship Engineering Control Logics)

  • 이헌석;손나영;심재순;오진석
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제25권8호
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    • pp.1103-1109
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    • 2021
  • 통합기관제어체계(ECS)는 함정의 추진체계 전반을 제어하고 감시함으로써 함정이 안정적으로 임무를 수행할 수 있도록 하는 제어장비이다. 최근 함정의 요구성능 및 임무가 다양해짐에 따라 함정 추진체계는 과거에 비해 구성 및 제어가 복잡해지고 있다. 복잡해지고 있는 추진체계 구성에 맞춰 운용자 입장에서 편리하고 안정적인 추진체계 제어를 위해 함정의 ECS의 자동제어 기능의 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 ECS의 안정서 및 신뢰성에 대한 검증이 요구되고 있다. 본 논문에서는 CODLOG 추진체계를 갖는 함정을 대상으로 ECS 제어로직 및 통신 프로토콜 검증을 위한 연동신호 시뮬레이터를 개발한다. 개발한 연동신호 시뮬레이터는 가스터빈, 추진전동기, 디젤발전기 외 11종의 보조기기 계통의 신호를 시뮬레이션 가능하도록 구현하였다. 개발한 연동신호 시뮬레이터는 ECS의 함 탑재이전 공작수락시험(FAT) 단계에서 ECS 콘솔과 연동하여 ECS의 통신 프로그램 및 I/O 신호의 정적 시험을 통해 ECS의 신뢰성을 검증하였다.

이중 콘형 부분예혼합 GT 연료노즐의 연소특성 및 발전플랜트 실증 (Combustion Characteristics and On-site Performance Test of a Double-cone Partial Premixed Nozzle with Various Fuel hole Patterns)

  • 김한석;조주형;김민국;황정재;이원준;민경욱;강도원
    • 한국가스학회지
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    • 제25권6호
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    • pp.22-28
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    • 2021
  • 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 성능 개선 및 검증을 위하여 기존 노즐에서 연료 분사 특성을 개선한 노즐(분사구 직경 증가, 분사구 수 감소, 총 분사면적 유지)을 이용하여 고압 및 다중화염 조건에서 실험 연구를 수행하였으며 배기가스 특성을 기존 노즐과 비교하였다. 실험 결과로는 노즐의 연료 직경을 크게 한 경우 연소용 공기로 연료의 침투 거리가 증가하기 때문에 콘 내부에서 연료와 공기의 혼합특성이 개선되어 상압뿐만 아니라 압력 상승 시 NOx 배출 농도는 감소하며 다중 화염의 경우 화염간 연소영역의 중첩이 감소하게 되어 NOx 배출은 감소하지만 화염 안정성은 저하된다. 연료 분사구를 개선한 노즐의 발전 플랜트 실증 결과는 실험 결과와 같이 기존 노즐에 비하여 NOx 농도가 낮게 배출되었다.

도심용 eVTOL 항공기 전기추진시스템 기준 분석 및 안전성 확보 방안에 관한 연구 (A Study on the Certification Standard Analysis and Safety Assurance Method for Electric Propulsion System of the Urban eVTOL Aircraft)

  • 김주영;유민영;권혁록;길기남;공병호;나종화
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.42-51
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    • 2022
  • 도심환경에서 저공해/저소음으로 운항이 요구되는 eVTOL 항공기는 왕복행정엔진이나 터빈엔진과 같은 전통적인 추진시스템이 아닌 대부분 배터리를 이용한 전기추진시스템을 동력원으로 사용한다. 이에 따라 전기추진시스템에 대한 인증제도 마련 및 전기추진시스템의 안전성 확보방안이 중요한 이슈가 되고있다. 미국의 경우 전기추진시스템을 인증하기 위해 FAR Part 33에 준하는 특수기술기준을 발행하였고 유럽의 경우 전기추진시스템의 인증을 위해 다양한 특별조건을 제정하였다. 따라서 국내에도 미국, 유럽에 맞춰가며 eVTOL 항공기 전기추진시스템 기술기준에 대한 대비가 필요하다. 본 논문에서는 특별조건 중 전기/하이브리드 추진 시스템의 기술기준인 SC E-19를 분석하였고 기존 항공기 안전성 평가 절차인 ARP 4761에 항공기 수준에서 적용 되어야하는 SC E-19 기술기준을 적용시킴으로써 항공기에 장착하는 전기추진시스템의 안전성 확보 방안을 제안하였다. 마지막으로 Ehang 184 전기추진시스템의 사례연구를 통해 제안한 전기추진시스템의 안전성 확보 방안이 항공기 수준에서 적용 가능함을 확인하였다.

사용된 IN738LC 가스 터빈 블레이드 코팅층의 고온 부식 및 Thermally Grown Oxide 형성 거동 (Hot Corrosion and Thermally Grown Oxide Formation on the Coating of Used IN738LC Gas Turbine Blade)

  • 최병학;한성희;김대현;안종기;이재현;최광수
    • 한국재료학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.200-209
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    • 2022
  • In this study, defects generated in the YSZ coating layer of the IN738LC turbine blade are investigated using an optical microscope and SEM/EDS. The blade YSZ coating layer is composed of a Y-Zr component top coat layer and a Co component bond coat layer. A large amount of Cr/Ni component that diffused from the base is also measured in the bond coat. The blade hot corrosion is concentrated on the surface of the concave part, accompanied by separation of the coating layer due to the concentration of combustion gas collisions here. In the top coating layer of the blade, cracks occur in the vertical and horizontal directions, along with pits in the top coating layer. Combustion gas components such as Na and S are contained inside the pits and cracks, so it is considered that the pits/cracks are caused by the corrosion of the combustion gases. Also, a thermally grown oxide (TGO) layer of several ㎛ thick composed of Al oxide is observed between the top coat and the bond coat, and a similar inner TGO with a thickness of several ㎛ is also observed between the bond coat and the matrix. A PFZ (precipitate free zone) deficient in γ' (Ni3Al) forms as a band around the TGO, in which the Al component is integrated. Although TGO can resist high temperature corrosion of the top coat, it should also be considered that if its shape is irregular and contains pore defects, it may degrade the blade high temperature creep properties. Compositional and microstructural analysis results for high-temperature corrosion and TGO defects in the blade coating layer used at high temperatures are expected to be applied to sound YSZ coating and blade design technology.

오토캐드 환경에서 구현한 해상풍력 지지구조 해석 프로그램 (Analysis Program for Offshore Wind Energy Substructures Embedded in AutoCAD)

  • 반석현;마천;서라삭;플롯프라딧 파신;지광습
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제27권4호
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    • pp.33-44
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    • 2023
  • 풍력에너지는 저탄소 사회로 전환하는 과정에서 가장 효율적이고 신뢰할 수 있는 에너지원 중 하나이다. 특히 해상 풍력은 육상 풍력에 비해 안정적이고 고품질의 풍력 자원을 제공하며, 다른 재생에너지에 비해 설치 용량이 높다. 본 논문에서는 해상 풍력 터빈의 하부 구조물 해석에 적합한 새로운 프로그램인 X-WIND 프로그램에 대해 소개하였다. 이 프로그램은 기존 프로그램의 단점을 보완하여 해상풍력 하부구조 해석 프로그램의 활용성을 높이기 위해 개발되었다. 하나의 프로그램 내에서 하부구조물을 단독으로 해석할 수 없거나 전후처리기가 미비한 기존 프로그램과 달리, X-WIND 프로그램은 AutoCAD에 내장되어 있어 설계와 해석이 모두 단일 플랫폼에서 수행된다. 또한 해상 풍력 구조물에 필수적인 바람, 파도, 조류 하중에 대한 정적 및 동적 해석을 수행하며 설계, 요소망 생성, 그래프 생성, ULS/FLS 체크를 위한 전후처리기가 포함되어 있다. 이러한 특징을 바탕으로 해상 풍력 에너지 하부 구조물 해석 프로그램의 효율성과 사용성을 향상시켰다.

전산유체역학 후류모델 특성에 따른 산악지형 풍력발전단지 후류확산 형태 민감도 분석 (Sensitivity Analysis of Wake Diffusion Patterns in Mountainous Wind Farms according to Wake Model Characteristics on Computational Fluid Dynamics)

  • 김성균;류건화;김영곤;문채주
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제17권2호
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    • pp.265-278
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    • 2022
  • 육·해상 풍력 프로젝트 성공여부는 사업의 경제성 확보에 중점을 두고 있으며, 이는 양질의 풍력자원 확보와 풍력단지 최적배치에 의해 좌우된다. 풍력단지를 배치하는 과정에서 주풍향을 고려한 풍력터빈들의 최적배치 방법이 중요하며, 이는 풍상측에 위치한 구조물을 통과하는 유체가 발생시키는 후류영향을 최소화시키는 것과 연관이 있다. 후류효과 예측성의 정확도는 이를 적절히 모의할 수 있는 후류모델과 모델링 기법에 의해 결정되어지며, 특히 산악 및 다도해지역과 같은 복잡지형에서는 고해상도 기반의 정확한 후류예측이 필수적으로 요구된다. 이에 본 논문에서는 상용 CFD 모델인 WindSim을 활용하여 국내 산악 복잡지형에 위치한 육상풍력단지 예정지의 후류모델별 민감도 분석을 통해 후류확산 형태를 분석하고 향후 복잡지형 풍력발전 프로젝트의 기초연구 자료로 활용하고자 한다.

해상풍력 지지구조물 형식 및 시공 방법에 따른 서남해 해상풍력실증단지의 균등화발전비용 비교 (Comparison of LCOE of the Southwest Offshore Wind Farm According to Types and Construction Methods of Supporting Structures)

  • 윤서호;김선빈;윤길림;이진학
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제35권3호
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    • pp.57-66
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    • 2023
  • 본 논문에서는 해상풍력발전단지의 경제성을 파악하고자 발전단가 측면에서 해상풍력 지지구조물 형식 및 시공 방법에 따른 균등화발전비용(levelized cost of energy, LCOE)의 차이를 분석하고 LCOE의 주요 구성 요소에 따른 민감도 분석을 실시하였다. 연구대상 현장으로 국내 서남해 해상풍력실증단지를 선정하였으며, 설치 기수에 따른 공사비를 분석하였다. LCOE 민감도 분석 결과 설비이용률, 터빈 관련 비용, 가중평균자본비용 그리고 BOS(balance of system) 관련 비용의 순서로 LCOE에 대한 민감도가 높은 것으로 나타났다. 아울러 국내 해상풍력 지지구조물로 주로 적용되었던 포스트파일링(post-piling) 재킷 공법을 기본안으로 선정하여 공사비를 산출한 후, 시공 방법을 프리파일링(pre-piling)으로 변경한 재킷 공법과 트라이포드(tripod) 공법의 초기투자비용을 비교하였다. 그에 따른 LCOE를 분석한 결과, 프리파일링 재킷 공법의 경우 고가의 템플릿이 필요하지만, 강재 소모량이 적고, 설치규모가 대형화할수록 시공 기간이 단축되어 전체 공사비 및 LCOE가 낮아지며 경제성이 향상되는 것을 확인하였다.

해상풍력단지 전력계통 연계를 위한 무효전력 최적 보상용량 계산에 관한 연구 (A Study on the Calculation of Optimal Compensation Capacity of Reactive Power for Grid Connection of Offshore Wind Farms)

  • 한성민;박주혁;황창현;문채주
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제19권1호
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    • pp.65-76
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    • 2024
  • 최근 해상풍력산업이 활성화되면서 기존 화력 발전소 규모의 400MW 급 발전단지들이 개발되고 있다. 재생에너지는 에너지원에 따라 간헐성이 큰 특성이 있고, 최신 재생에너지 발전설비들은 제어기능을 갖는 인버터 기술로 구성되는 특징이 있다. 이러한 재생에너지원의 계통연계 확대에 따라 전력계통 접속을 위한 그리드코드도 점점 구체화되고 있고, 이에 따라 관련 검토도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 그리드 코드 준수를 위해 여러 해상풍력 발전단지들을 통합하여 공동접속설비로 접속하는 경우, 최적 무효전력 보상용량 선정 방법에 대해 제안한다. 그리드 코드의 요구조건을 기반으로, 전북 서남해 400MW 풍력발전단지의 무효전력 보상과 과도안정도를 분석한다. 이 분석은 PSS/E를 사용하여 각 터빈 배치안과 케이블 데이터로 발전단지 DB를 구축하고, 내·외부망 케이블의 충전전류에 의한 무효전력과 연계점에서 무효전력 보상용량을 산출한다. 또한 전력계통 DB에 연계해서 정적, 동적 안정도를 고찰한다.

수종 air-turbine 다이아몬드 버의 절삭 효과에 관한 실험적 연구 (An experimental study of cutting efficiency of air-driven diamond burs on human tooth)

  • 홍진선;여인성;김성훈;이재봉;한중석;양재호
    • 대한치과보철학회지
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    • 제49권1호
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    • pp.1-7
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    • 2011
  • 연구 목적: 치과용 에어터빈에 장착하여 사용하는 다이아몬드 버는 치과 치료에서 치아 형성을 위한 필수적인 절삭용 회전 기구이다. 반복해서 사용되는 다이아몬드 버는 마모를 일으키게 되고 마모된 다이아몬드 버는 치아 형성시 열 발생, 절삭 효과 저하 등의 문제를 발생하게 된다. 본 연구의 목적은 자연치를 사용하여 coarse grit 다이아몬드 버의 절삭 효과를 비교하고자 하였다. 연구 재료 및 방법:임상에 널리 사용되는 coarse grit 다이아몬드 버 4종류를 선정하였다: Komet(A사), Shofu(B사), Premier(C사), Mani(D사). 발거된 상악 중절치의 순면을 사용하였다. 100g의 힘으로 6 mm 폭으로 10회 반복하여 실제 임상에서와 유사한 치아 형성을 하였다. 치아 형성을 하지 않은 coarse grit 다이아몬드 버를 대조군으로 하였고, 1개(test1), 2개(test2), 3개(test3), 그리고 4개(test4)의 치아 형성을 한 coarse grit 다이아몬드 버의 마모 양상을 공초점 레이저 주사 현미경으로 표면 거칠기 값을 다이아몬드 버의 첨부, 중간, 그리고 하단부 등의 3곳에서 측정하였고, 주사전자 현미경 (SEM)으로 표면 형태를 평가하였고, 표면 거칠기는 one-way ANOVA로 분석하였다. 결과: 공초점 레이저 주사 현미경으로 표면 거칠기를 측정하였다. A사의 coarse grit 다이아몬드 버의 경우 대조군의 표면 거칠기 값 (Sa)은 $52.98\;{\mu}m$인데 비해, test 1은 $48.32\;{\mu}m$, test 2는 $46.79\;{\mu}m$, test 3은 $45.06\;{\mu}m$, 그리고 test 4는 $43.43\;{\mu}m$을 보였다. B사 coarse grit 다이아몬드 버의 경우 각각 $50.68\;{\mu}m$, $45.62\;{\mu}m$, $44.41\;{\mu}m$, $44.10\;{\mu}m$, 그리고 $42.46\;{\mu}m$을, C사 coarse grit 다이아몬드 버의 경우 $58.02\;{\mu}m$, $55.53\;{\mu}m$, $52.22\;{\mu}m$, $48.26\;{\mu}m$, 그리고 $45.36\;{\mu}m$을, D사coarse grit 다이아몬드 버의 경우 $50.11\;{\mu}m$, $46.73\;{\mu}m$, $45.46\;{\mu}m$, $42.58\;{\mu}m$, 그리고 $41.80\;{\mu}m$을 보였다. 치아 형성한 횟수에 따라 각 coarse grit 다이아몬드 버에서 표면 거칠기의 변화는 통계적으로 유의하였으나, 각 시스템별 유의성은 관찰되지 않았다. SEM으로 관찰시 대조군에 비해 test 4에서 coarse grit 다이아몬드 버 입자의 마모를 관찰할 수 있었다. 결론: 치아 형성에 따른 coarse grit 다이아몬드 버의 표면 거칠기 값 (Sa)을 비교한 결과 각 치아 형성마다 통계적으로 유의한 차이를 보여 버를 수회 사용시 표면 거칠기가 상당히 감소할 것으로 보인다. Coarse grit 다이아몬드 버의 사용에 따른 각 제조회사별 차이를 비교한 결과는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 제조사에 따른 다이아몬드 버의 차이는 발견되지 않았다. Coarse grit 다이아몬드 버의 표면 특성을SEM으로 관찰한 결과, 대조군에 비해 test 4에서 다이아몬드 버 입자의 마모를 관찰할 수 있었다.

6 L급 압축착화 기관에서 천연가스-디젤 반응성 조정 연소 시 부하에 따른 배기 재순환율이 출력 및 열효율에 미치는 영향 분석 (Effects of Exhaust Gas Recirculation on Power and Thermal Efficiency of Reactivity Controlled Compression Ignition in Different Load Conditions with a 6-L Engine)

  • 이선엽;이석환;김창기;이정우
    • 한국가스학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.1-10
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    • 2020
  • 반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.