• 한국음향학회지
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• 제16권6호
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• pp.68-75
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• 1997

본 연구에서는 맥동류에 의한 파이프 계의 진동응답을 고찰하기 위해 전달행렬법을 사용하였다. 유속과 압력을 시간과 위치의 함수로 다루어 유체와 파이프간의 상호작용을 파동방정식으로 정립하고, 각 파동방정식으로부터 전달행렬을 직접 유도하였다. 맥동류로부터 유발되는 파이프 계의 동적응답은 맥동으로부터 발생하는 변동유속과 압력에 의존되는 것으로 나타났으며, 공진 근처에서 맥놀이 현상이 관찰되었다. 파이프 계의 동적거동은 파이프 내부의 유동양상과 동일한 응답특성을 나타내고, 내부 유동유체에 의해 결정된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.1861-1871
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• 1991

본 연구에서는 아직까지 연구가 미진한 내용 즉, 유속과 압력이 시간과 위치 의 함수인 유동특성과 파이프의 운동이 상호 연계되어 영향을 주는 일반적인 경우의 운동방정식을 유도하였고 단순지지된 직선 파이프를 모델로 설정하여 동적 안정성 (dynamic stability)과 진동응답을 수치적으로 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.2100-2105
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• 2013

본 연구에서는 유체 유동에 의한 유연한 파이프의 진동 억제를 목적으로 하는 MR댐퍼를 포함한 새로운 형태의 파이프 지지대를 제안하고 평가하였다. 이를 위하여 파이프의 진동 특성에 적합한 새로운 형태의 MR댐퍼를 고안하였으며, MR댐퍼의 성능을 해석할 수 있는 수학적 모델을 구축하였다. 이를 이용해 MR댐퍼의 성능을 평가하였다. 또한, MR댐퍼를 갖는 파이프 지지대가 적용된 외팔보 형식의 파이프 시스템을 모델링하고, 이에 대하여 스카이훅 제어기를 적용하여 진동 제어 성능에 대한 해석을 수행하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 26 Nov. 1993
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• pp.35-41
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• 1993

산업사회가 발전함에 따라 거대한 플랜트(plant)를 포함하여, 원자력 발전소 와 로켓트 등과 같이 구조적 안전성과 정확한 성능의 확보가 극히 중요시되 는 설비들이 많이 등장하고 있다. 이들 설비를 구성하고 있는 파이프계 (piping system)는 강성 또는 연성재료 및 각종 valve등으로 구성되어 있기 때문에, 고온 고압 고속의 유체가 파이프 내부를 흐를 때 일으키는 진동현상 및 플랜트의 과도운전 상황에서의 일어나는 수격현상(water hammer 또는 steam hammer)과 이로 기인한 제반 진동문제는 안전성확보 측면에서 많은 관심이 고조되고 있다. 이와 관련되어 유체유발진동에 관한 많은 연구들이 수행되었으며, 파이프계에 장착된 밸브에 대한 연구는 Weaver등에 의하여 실험적, 이론적으로 수행되었다. 그들은 유동방정식에서 비정상 베르누이 방 정식을 사용하여 내부유동방정식을 간략하게 유도하였으나, jet flow에 의한 유체의 운동량변화를 고려하지 않고 해석되어 그 결과에 의문이 제기된다. 그러므로 본 연구에서는 체크밸브(check valve)가 부착된 파이프계에서 일어 나는 유체유발진동 및 안정성에 관한 이론적 연구를 수행하여, 파이프계의 설계에 필요한 파라미터의 영향을 파악하고자 한다. 원자력 발전소와 같이 구조적 안정성이 요구되는 플랜트를 국내 기술로 설계 시공하려는 국내 실 정에서 이로 인한 파이프계에 발생할 수 있는 유체유발진동과 안정성을 예 측할 수 있는 해석이론은 파이프계의 설계 및 운전조건의 선정에 있어서 그 의의가 크다고 할 수 있겠다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권10호
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• pp.649-657
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• 2017

고압의 파이프 파단 시 파이프 내에 있던 유체가 고속으로 대기로 분출될 때 압축성유동을 동반하는 초음속제트가 발생한다. 이러한 초음속제트는 일반적으로 복잡한 비정상거동을 보여줄 수 있다. 본 연구는 이러한 고압파이프에서 분출되는 초음속제트에 의해 생성되는 압축성유동을 고찰하기 위하여 전산유체역학 해석이 수행되었다. 분출기체의 종류 및 파이프직경 변화에 따른 비정상유동 특성을 해석하기 위해 SST $k-{\omega}$ 난류모델이 채택되었다. 전산해석 시 기본 경계조건은 파이프직경 10 cm, 제트 압력비 5, 기체온도 300 K로 가정하였다. 그 해석결과로 초음속제트로 인해 생성되는 충격파의 거동이 관찰되었고, 간접적인 영향으로 폭풍파도 발생됨을 알 수 있었다. 기체의 분자량이 가장 작은 $H_2$의 압력파 특성은 안전영역까지의 거리가 가장 짧았으며, 분자량이 비슷한 $N_2$, 공기 및 $O_2$는 큰 차이가 없었다. 또한 파이프직경이 커져 제트에 의한 영향범위도 더욱 증대됨을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.325-332
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• 1999

회전 히트파이프가 작동할 때 응축 액막은 중력과 원심력에 의해 관 내벽을 따라 응축부에서 증발부로 이송된다. 회전 히트파이프의 성능은 응축 액막의 두께와 응축 액막 유동율에 의해 좌우된다. 따라서 기존의 많은 연구자들은 회전 히트파이프의 성능을 향상시키기 위하여 테이퍼, 계단식 벽면, 코일 삽입등 관 내부의 형상에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 회전 히트파이프의 새로운 관 내벽 형상으로써 응축부에 축 방향으로 사각 그루브(groove)를 갖는 구조이다. 히트파이프가 회전하면 원심력에 의해 응축 액막이 그루브로 유동하며 따라서 응축부의 전체적인 액막 두께를 감소시킬 수 있다. 실험 결과 그루브에 의한 액막 유동 효과로써 열전달 계수가 향상되었다. 또한 응축 액막 유동 해석 결과는 본 실험치와 정량적으로 다소 차이를 나타내었으나 회전수 및 열속 변화에 대하여 정성적으로 유사한 경향을 나타내었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.201-205
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• 2015

극지와 해양에서 파이프라인은 최저 약 $-40^{\circ}C$의 매우 낮은 극한 온도에 노출된다. 이 경우 내부 유체는 상온에서와는 다른 유동특성을 나타내며, 3차원 유동해석을 통해 극한온도에 의한 내부유체의 압력, 온도, 속도, 액적분포 등의 특성 변화를 분석해야 한다. 또한 영하의 온도로 인해 내부 유체의 액적이 응결되며, 이로 인해 곡관부에서 충돌침식이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 충돌침식은 장기간 운용되는 자원 이송망 등의 파이프라인의 안정성에 영향을 준다. 본 논문에서는 다성분 다상 유동 해석을 통해 극한 온도조건의 극지 및 해양 파이프라인에서 내부유체의 유동특성 및 충돌 침식에 대한 분석을 수행하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.314-322
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• 2003

콘크리트 구조물의 수화열 저감 방안으로 사용되는 파이프 쿨링 시스템을 적용할 경우 파이프 관 주변의 내부유동에 의한 열전달이 발생하게 된다. 이와 같은 내부유동에 의한 열전달 효과를 정확히 규명하기 위해서는 유수대류계수를 산정하여야 한다. 파이프 쿨링 효과의 규명에 필요한 유수대류계수의 영향인자로는 냉각수의 층난류 여부, 냉각수의 유동속도, 관의 형상 및 열특성 등이 있다. 본 연구에서는 유수대류계수를 산정하기 위한 실험장치를 개발하였으며, 이를 이용하여 강재 및 PVC 파이프에 대한 실험을 수행하였다. 이들 실험결과를 토대로 관의 내부표면이 매끈한 원형관이며 난류흐름을 갖는 내부유동에 대한 유수대류계수 모델식을 제안하였으며, 제안된 모델식은 냉각수의 유속뿐만 아니라 유동관의 재질 및 형상을 고려할 수 있다. 유수대류계수는 관을 흐르는 냉각수의 대류에 의한 열전달 효과를 나타내는 값으로 관의 열전도율 및 관의 직경과는 비례관계에 있으며, 관의 두께와는 반비례관계를 갖는다. 본 연구에서 개발된 유수대류계수 모델식은 이러한 영향을 잘 반영하고 있으나, 강재 파이프에 대해서만 관의 두께 및 직경에 관한 보정계수를 제시하였다. 제안된 모델식에 의한 유수대류 계수와 실험으로부터 구한 유수대류계수를 비교한 결과, 제안된 모델식이 실험값을 정확히 추정하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.17-24
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• 2018

본 논문은 화재의 발생 및 전파를 억제하기 위해 방수총의 내부 유체유동특성을 파악하는 것을 목적으로 한다. 본 연구를 위해 개발 중인 워터노즐을 모델링하였고, 필드실험에서 얻은 경계조건(펌프의 가압력 : 4 bar, 방수총 출구압력 : 대기압)을 적용하였으며, 유동에 대한 운동량 지배방정식을 이용하여 방수총 내부 유동에 대한 속도 및 압력분포를 얻었다. 서브파이프의 유무와 길이를 기준으로 방수총 출구의 노즐에서의 성능 특성에 영향을 미치는 2가지 주요 인자로 고려하였다. 해석 결과 기존 모델의 경우에는 서브파이프의 길이가 변하더라도 방수총의 출구영역에서 성능특성에 그다지 영향을 미치지 않았다. 이에 반해서, 서브파이프를 단관형으로 교체한 경우에는 서브파이프의 입구에서 역류가 발생하였고, 이를 제거하기 위해 서브파이프의 길이를 2배로 변화시켜 역류를 제거할 수 있었다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.303-304
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• 2022

파이프는 기계, 전자, 전기, 플랜트 등 많은 산업 분야에서 응용기기로 널리 사용되고 있으며, 소방, 화학 등 안전 관련 분야에서도 널리 사용되고 있다. 제품의 다양화에 따라 배관 분야에서도 기술의 중요성이 높아지고 있다. 특히 기존 동관을 스테인리스강으로 변경하는 경우 구조해석이나 유동 해석을 통해 안전성과 유동특성을 평가할 필요가 있다. 자체 개발한 일체형 인서트형 커넥터인 6.35 소켓 모델의 유동 안전성은 CFD 해석을 이용하여 유동유발진동(FIV)평가 과정의 4단계를 통해 진행하였다. 배관계 벽면에 작용하는 압력변동의 진폭은 3,780Pa이하의 수준으로 형성되며, 이는 냉매 배관의 운전압력이나 설계응력과 비교했을 때 매우 작은 수준의 압력으로, 난류에 의한 진동이 배관의 구조안전성에 미치는 영향은 미미한 수준인 것으로 나타났다.