• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.5425-5433
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• 2014

본 연구에서는 발전용량이 20kW인 폐열회수용 칼리나 발전시스템의 설계 자료를 확보하기 위하여 EES프로그램을 사용하여 해석하였으며, 암모니아농도, 증기압력, 열원온도 및 냉각수온도가 발전효율에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과에서, 암모니아 농도는 낮을수록, 증기압력은 높을수록 발전효율은 증가하였다. 하지만 암모니아 농도가 너무 낮으면 발전효율이 감소하는 영역이 있었다. 터빈입구의 증기압력이 높아지면 발전효율도 높아지며, 암모니아 농도가 높을수록 증기압력의 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 최대의 발전효율을 얻기 위한 암모니아 농도, 증기압력, 열원온도 및 냉각수온도 조건이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 20kW의 발전시스템에서는 증기압력은 25bar, 열원온도는 $160^{\circ}C$, 냉각수온도가 $10^{\circ}C$일때 암모니아 농도가 0.4에서 발전효율은 최고로 15%까지 가능하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.123-130
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• 2012

증기를 발생시켜 터빈(turbine)을 회전시키는 화력 및 원자력 발전 계통에서 냉각시설은 필수적인 구조물이며, 냉각수 순환 계통은 일반적으로 해수를 취수하여 발전소 내의 복수기까지 유입시켜 증기와 열 교환 후 다시 외해로 배출시키는 형태를 취하고 있다. 최근 냉각수 취 배수 방식을 표층 취 배수 방식이 아닌 심층 취 배수 방식으로 변경하고 있는데, 기존 원전의 재순환 온도에 대한 영향을 최소화 하고, 온배수 방류시 밀도차로 인한 부력으로 온배수 혼합효과를 높여 온배수에 의한 환경피해 범위를 최소화하기 위해서이다. 특히, 하절기에 저층의 저온 냉각수를 취수할 수 있다는 이점 때문에 향후 계획되는 발전소들도 심층 취 배수 방식을 도입할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원자력 발전소의 냉각시설 중 심층 취 배수 구조물의 입구 주변을 3차원 전산유체역학 코드인 $FLOW-3D^{(R)}$로 모사하여 그 흐름특성을 분석하였다. 취수구(intake)의 경우 연직취수 조건에서 유속 덮개(Velocity cap), 배수구(diffuser)의 경우 방류수의 분사방향에 변화를 주어 모의하였으며, 그 결과 취수구의 경우 유속덮개에 의한 연직 유속성분의 현저한 감소로 인한 어류 유입영향을 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 배수구 희석효과는 Jirka 및 Harleman이 제시한 2차원 온배수 프룸(frume)과 잘 일치 하는 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제13권2호
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• pp.118-127
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• 2004

본 연구는 배기량이 16.7ι인 V8형 터보차져 인터쿨러 직접분사식 디젤기관에서 흡기포트의 선회유동과 연료분사계 및 과급기가 기관성능 및 배출가스특성에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하며 성능을 개선하는데 있다. 일반적으로 기관의 출력을 높이기 위하여 과급기 및 인터쿨러를 장착하여 과급공기를 냉각시켜 과급효율을 더욱 높인 TCI디젤기관이 보편화되고 있다 본 연구의 결과로서 흡기포트의 선회비가 2.25인 경우에서 압축비 17.5, re-entrant 8.5$^{\circ}$ 형 연소실, 노즐분공경 $\Phi$0.33*3+$\Phi$0.35*2, 노즐돌출량 3.18mm, 분사시기 BTDC 12$^{\circ}$CA, 과급기 T042(압축기 0.6A/R+46Trim, 터빈 1.0A/R+57Trim)경우가 기관성능 및 NO$_{x}$ 농도의 배출특성을 고려할 때 운전영역에서 가장 우수하여 흡기포트, 분사계 및 과급기에 대한 각 인자를 적정화할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.10-17
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• 2004

본 논문에서는 액체로켓엔진용 160 kW급 터보펌프의 터빈을 구동하고, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 연료 과잉 가스발생기의 설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 충돌형 F-O-F 분사기로 구성된 헤드부, 물냉각 채널 연소실, torch igniter, turbulence ring 그리고 측정 링을 갖는 가스발생기에 대해 기술하였고, 설계점에서의 연소시험 및 turbulence ring 장착여부. 연소실 길이 변화에 따른 연소시험의 결과들에 대해 기술하였다. 연소시험 결과 가스발생기는 설계점에서 안정된 작동성을 보여주었고. 연소압력 및 온도 등의 성능은 예측치에 근접하는 결과였다. Turbulence ring은 출구에서의 가스온도를 균일하게 분포시켜 효과적인 혼합 장치임을 보여 주었고, 4∼6msec 정도에서의 연소가스 잔류시간은 연소효율에 큰 영향을 주지 않았다. 가스발생기 출구에서의 온도는 공급되는 추진제의 O/F ratio에 따라 매우 민감하게 변화하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.38-45
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• 2007

국내 최초로 액체로켓엔진용 연료 과농 가스발생기가 개발되었으며 이것은 고온, 고압가스(약 900 K, 약 58 bar)를 초당 4 kg이상 발생시킬 수 있다. 고압가스는 터보펌프 터빈을 구동하며, 추진제 탱크에 필요한 열 공급원으로 사용될 수 있다. 본 가스발생기는 개념설계 및 초기 개발시험을 거쳐 최종 형상이 결정되었으며, 구조 및 열 해석이 동시에 진행되었다. 제작은 정밀 기계가공과 표면처리, 특수용접공정을 통해 이루어졌으며, 최종 개발 성능 및 기능 특성 확인을 위해 두 종류의 가스발생기가 제작되어 연소시험을 통한 평가가 진행되었다. 안정적인 점화 및 연소특성과 함께 발생 연소가스의 온도분포 및 평균온도 특성이 양호하며, 개발 요구 조건을 본 개발품이 만족하는 것으로 성공적인 개발이 이루어졌다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.181-185
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• 2006

국내 최초로 개발된 액체로켓엔진용 연료 과농 가스발생기는 900 K 정도의 온도를 갖는 58 bar 수준의 고압가스를 초당 4 kg이상 발생시킬 수 있다. 고압가스는 터보펌프 터빈을 안정적으로 구동할 수 있으며, 추진제 공급탱크 가압에 필요한 열원으로 사용될 수 있다. 본 가스발생기는 개념설계 및 일련의 초기 개발시험을 거쳐 최종 형상이 결정되었으며, 구조 및 열 해석이 동시에 진행되었다. 제작은 정밀 기계가공과 표면처리, 특수용접 공정을 통해 이루어졌으며, 최종 개발 성능 및 기능 특성 확인을 위해 총 다섯 차례의 연소시험이 진행되었다. 시험결과를 통해 안정적인 점화 및 연소특성과 발생 연소가스의 온도분포 및 평균온도 특성이 개발 요구규격을 본 개발품이 만족하는 것으로 판단하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.74-80
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• 2008

로켓엔진을 시동할 때 사용하는 터보펌프 시동기를 개발하기 위한 개발로직을 검토하고 기초실험을 통해 요구조건과 설계인자의 적용범위를 도출하였다. 시동기에 사용하는 고체추진제인 AN계 복합추진제는 고-에너지의 가소제와 냉각제를 사용하고 상온에서 AN의 상변화에 따른 급격한 부피변화를 완화하는 상안정화를 적용하였다. 시동기 설계를 위한 기초실험을 통해 추진제의 연소속도는 $0.2{\sim}0.3\;mm/s$ 이며 압력지수는 $0.3{\sim}0.6$ 범위인 경우 충분한 안정성을 확보함을 확인하였다. 신뢰성 있게 파이로 시동기를 작동하기 위해서는 점화에너지의 크기 및 점화에너지 전달방법이 중요하였으며, 선정한 AN계 복합추진제의 안정한 점화를 위한 화염온도의 하한한계는 1400 K로 평가되었다.

• 원자력산업
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• 제27권4호통권290호
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• pp.46-50
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• 2007

고리 1호기는 한국에서 최초로 규제 기관에 계속운전을 신청한 원전이다. 2007년 6월에 설계 수명 기간 만료가 되는 고리 1호기는 규제 기관으로부터 계속운전(Continued Operation)에 대한 안전성 심사를 받고 있다. 한수원은 고리 1호기 계속운전 승인을 금년 12월에 받기 위해 최선을 다하고 있으며 지역 주민의 사회적 수용성 확보를 위해 노력중이다. 고리 1호기의 계속운전 기간 동안 안전성을 평가하고 정리한 안전성평가보고서를 한수원은 2006년 6월에 정부에 제출하였다. 고리 1호기는 웨스팅하우스의 2루프 가압경수로이다. 이와 동일한 원전인 일본의 미하마 1,2호기와 겐까이1호기가 계속운전중이며, 미국의 기네이와 포인트 비치 1,2호기가 계속운전 승인을 받았다. 제출한 안전성평가보고서에 대해 한국원자력안전기술원이 심사중이며, 해외 원전과 같이 계속운전을 할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 또한 계속운전을 위한 사회적 수용성(Public Acceptance) 확보는 설비의 철저한 안전성 확보 및 지역 주민의 공감대 형성을 통해서 이루어질 것이다. 설계 수명 이후 원자력발전소를 계속 운전하는 것은 이미 선진국에서 시행되고 있다. 2007년 3월 기준으로 미국에서 48기가 운영 허가 갱신 승인을 받았고, 영국은 8기, 일본은 12기가 계속운전중이다. 고리 1호기 성능 지표를 개선시키기 위해서 한수원은 증기발생기, 저압 터빈, 원자로 냉각재 펌프 내장품, 주변압기, 주발전기 등을 교체하였으며, 수명관리 연구, 주기적안전성 평가, 환경 영향 평가를 수행하였다. 2005년 9월에는 미국의 운영 허가 갱신 제도를 참조하여 원자력법이 개정되었다. 이에 한수원은 개정된 원자력법에 맞추어 주기적 안전성평가, 주요 기기에 대한 수명 평가 및 방사능 환경 영향평가를 하였다. 이 세가지 보고서들로 구성된 안전성평가보고서를 2006년 6월에 규제 기관에 제출하였다. 계속운전은 한국을 비롯하여 부존 자원이 부족한 국가들에게는 에너지 자원의 효율적 활용 및 온실 가스 배출을 고려할 때 반드시 필요한 것이다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.22-29
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• 2001

The present study investigates the effects of various rib arrangements and rotating on heat/mass transfer in the cooling passage of gas turbine blades. The cooling passage has very complex flow structure, because of the rib turbulator and rotating effect. Experiments and numerical calculation are conducted to investigate the complex flow structures and heat transfer characteristics; the numerical computation is performed using a commercial code, FLUENT ver.5, to calculate the flow structures and the experiments are conducted to measure heat/mass transfer coefficients using a naphthalene sublimation technique. For the rotating duct tests, the test duct, which is the cross section of is $20mm\times40mm$ (the hydraulic diameter, $D_h$, of 26.7 mm, has two-pass with $180^{\circ}$ turning and the rectangular ribs on the wall. The rib angle of attack is $70^{\circ}$ and the maximum radius of rotation is $21.63D_h$. The partition wall has 10 mm thickness, which is 0.5 times to the channel width, and the distance between the tip of the partition wall and the outer wall of the turning region is 26.7 mm $(1D_h)$. The turning effect of duct flow makes the very complex flow structure including Dean type vortex and high turbulence, so that the heat/mass transfer increases in the turning region and at the entrance of the second pass. The Coriolis effect deflects the flow to the trailing surface, resulting in enhancement of the heat/mass transfer on the trailing surface and reduction on the leading surface in the first pass. However, the opposite phenomena are observed in the second pass. The each rib arrangement makes different secondary flow patterns. The complex heat/mass transfer characteristics are observed by the combined effects of the rib arrangements, duct rotation and flow turning.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2007년도 하계학술발표회 논문집
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• pp.243-244
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• 2007

본 연구에서는 성형용 코어 가공에서 초경합금(WC, Co 0.5%)의 초정밀 가공특성을 파악하기 위하여 다이아몬드 휠의 메시, 주축 회전속도, 터빈 회전속도, 이송속도 및 연삭깊이에 따른 표면거칠기를 측정하여 최적연삭조건을 규명하였다. 규명된 최적연삭가공조건을 활용하여 페러렐 연삭법으로 초정밀 연삭가공을 수행하였다. 연삭가공은 초정밀가공기(ASP01, Nachi-Fujikoshi Co., Japan)를 사용하였다. 최종 정삭가공을 수행한 비구면 성형용 코어의 형상측정결과 형상정도(PV; ${\varphi}$ 3.0mm) 0.15${\mu}m$(비구면), 0.10${\mu}m$(평면)으로 3M급 이상의 고화질 카메라폰에 채용되고 있는 비구면 Glass렌즈 양산용 성형용 코어 규격에 만족한 결과로서 본 연구에 수행된 초정밀 가공조건 및 측정방법이 매우 유효함을 알 수 있었다. 형상정도(PV) 및 표면조도(Ra) 측정은 초정밀 자유곡면 측정기(UA3P, Panasonic Co., Japan)와 3차원 표면조도 측정기(NewView5000, Zygo Co., USA)를 각각 사용하였다. 초정밀 가공된 성형용 코어면에 이온증착법을 활용하여 DLC 코팅을 수행하였다. 코팅 전후의 성형용코어를 활용하여 Glass소재(K-BK7, Sumita Co., Japan)를 최적의 성형조건(성형온도, 압력, 냉각속도)으로 성형하였다. DLC 코팅과 성형은 DLC 코팅기(NC400, Nanotech Co., Japan)와 Glass렌즈 성형기(Nano Press-S, Sumitomo Co., Japan)을 각각 사용하였다. Fig. 1은 초정밀 연삭가공, DLC 코팅막 구조, 코팅된 성형용 코어, 그리고, 성형된 비구면Glass렌즈를 각각 나타낸다.