• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7878-7884
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• 2015

해수의 접촉이 많은 금속 임펠러는 해수의 염분에 의해 부식이 되므로 탄소섬유로 제작된 임펠러를 사용한 해수펌프가 개발되었다. 해수펌프의 임펠러와 와류실의 최적설계를 수치해석을 통해 수행하였고 관련인자(임펠러 두께, 표면 거칠기)의 영향을 평가하였다. 임펠러의 두께는 무게 때문에 재료에 따라 제한된다. 탄소섬유를 사용한 임펠러는 경량이므로 최대효율을 나타내는 임펠러 두께를 사용할 수 있다. 표면 거칠기의 경우 같은 운전 조건에서 펌프의 효율에 7 % 범위에서 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.70-75
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• 2006

액체로켓용 터보펌프의 설계과정에서 정확한 성능예측을 위해서 인듀서, 임펠러, 볼류트, 실 등의 펌프의 모든 부분을 포함한 유동해석을 수행하였다. 계산시간을 줄이기 위해서 인듀서와 임펠러는 주기조건을 사용하여 하나의 블레이드 통로만 해석하였으며, 인듀서와 임펠러, 임펠러와 볼류트 등의 상호작용은 정상적 해석법인 혼합면 기법을 사용하였다. 펌프의 모든 부분을 포함한 계산을 통하여 인듀서, 임펠러, 볼류트 등의 단독 유동해석을 통해서는 예측할 수 없는 펌프설계의 매우 중요한 부분인 축추력 등을 예측할 수 있었으며, 각 부품이 전체 성능에 미치는 영향을 자세히 파악할 수 있었다. 계산결과를 실험결과와 비교하였는데, 양정, 효율, 볼류트 외벽 압력분포 등에서 실험결과와 잘 일치하였다. 또한 실험으로 검증하지는 못하였지만, 축추력, 반경방향 힘 등의 예측값도 설계요구조건을 만족시키는 것으로 나타났다. 따라서 펌프의 전부분을 포함한 유동해석법은 터보펌프의 설계 및 성능예측에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.248-254
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• 2015

국내에는 아직 침수선박 구조용 대용량 배수펌프에 대한 기술개발 사례가 없는 상황이다. 현재 침수선박 구조를 위해 농업용 배수펌프가 사용되고 있으나 실효성이 현저히 떨어지며, 낮은 배수량, 이물질 걸림 현상, 겨울철 운전 오작동 등의 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 해양에서 신속한 침수선박의 구조를 위해 현재 장비가 가지는 문제점을 개선하여 분당 20 톤의 배수량을 가지는 대용량 배수펌프 시스템을 개발하고자 한다. 대용량 배수펌프 시스템은 펌프 배출구를 통해 배출되는 흡입양정 8 m에서 분당 20 톤의 해수를 배출하는 것을 목표로 배수펌프 시스템 설계 및 개발을 수행하였다. 펌프종류는 조선해양 분야에서 액체를 이송하는데 가장 많이 사용되는 원심펌프를 채택하였으며, 요구 시방을 기초로 펌프를 설계하였다. 임펠러 블레이드는 요구 시방과 Stepanoff 설계 상수를 이용하여 임펠러 제원과 블레이드 입출구각을 도출하였고, 설계된 임펠러와 하우징 형상에서 목표 유량 만족 여부를 확인하기 위해 유동해석을 수행하여, 임펠러 회전수에 따른 유량을 검토하였다. 또한 실제 운전 중에 발생할 수 있는 제품에 대한 구조적인 취약성을 판단하기 위해 임펠러 구조해석을 수행하여 안전성을 검토하여, 침수선박 구조를 위한 배수펌프 시스템 개발을 완료하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1083-1088
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• 2011

임펠러 및 플로팅 링 실의 형상이 원심 펌프의 성능에 미치는 영향을 수류 시험 결과를 토대로 연구하였다. 연구 대상이 된 펌프는 30 톤급 및 75 톤급 액체로켓엔진용으로 개발된 단단 원심형 펌프로 연소실에 추진제(액체산소, 케로신)를 공급하는 터보펌프의 일부이다. 펌프의 양정은 임펠러 출구 폭 및 날개 개수, 날개의 출구 각도의 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 개발된 펌프는 플로팅 링 실의 간극에 따라 그 효율에 차이가 있었으며, 크기 증가에 따른 효율 증가 효과는 크게 나타나지 않았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권9호
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• pp.1-10
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• 2006

본 연구에서는 낮은 비속도에서 작동하는 소형터보임펠러에서 베인의 형상을 최적화하여 출구에서 높은 양정을 얻기 위한 연구를 수행하였다. 임펠러의 설계점에서 비속도는 SI 단위로 4.0이며 임펠러의 외경은 56mm이다. 최적화를 수행할 때 임펠러의 외경을 고정하여 펌프의 부피를 제한하였으며 임펠러 내부의 설계변수를 변경하면서 목적함수인 양정을 극대화하였다. 설계변수는 베인의 형상설계와 관련이 있는 8개의 설계변수를 사용하였으며, 최적화를 위한 방법으로는 반응면법을 사용하였다. 내부유동장의 계산은 상용코드인 CFX-10을 사용였으며, 최적화된 임펠러에서 얻어진 양정은 초기설계변수에 의하여 설계되어진 임펠러에 비하여 9.7%이상 증가하였다. 이러한 증가는 내부 유로에서의 재순환영역의 감소와 직접적인 관련이 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권1호
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• pp.33-38
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• 1998

심장내 이식형 축류 혈액 펌프의 개발을 시도하였다. 이 펌프는 해부학적인 적합성이 좋고, 혈액과 접촉하는 면적이 적으며, 심장판막의 위치에 이식할 수 있어 이식술이 용이한 등의 이점이 있다. 축류혈액펌프는 입펠러와 소형 모터에 의해 구성되었으며, 모터축과 펌프의 본체의 밀봉은 자성유체 축봉이 이용되었다. 본 연구에서 개발한 혈액펌프의 펌프 특성은 4매 임펠러의 경우 회전수 7091[rmp], 6매 임펠러의 경우 회전수 6402[rpm]에서 유량 5[l/min], 차압 100[mmHm]을 얻을 수 있었으며, 자성유체 축봉의 내압 특성은 회전수 7000[rpm], 압력ㄹ 150[mmHg]에서 24시간 이상의 내구성을 얻을 수 있었다. 그리고, 용혈에 대하여 검토한 결과 4매 임펠러의 1H 는 0.0561[g/100L]이고, 6매 임펠러의 경우는 1H=0.214[g/100L]을 얻을 수 있었다. 이상의 실험결과는 심장내 이식 축류형 혈액펌프의 실현 가능성을 보여 주는 것으로 앞으로 큰 기대를 걸수 있다고 생각된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제13권2호
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• pp.18-27
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• 1988

농용양수기(農用揚水機)의 효율적(效率的)인 양수작업(揚水作業)을 실시(實施)하기 위하여 최적(最適)의 임펠러설계(設計)에 필요(必要)한 수학적(數學的) 이론분석(理論分析)을 실시(實施)하여 기본모형(基本模型)을 만들고 이 기본모형(基本模型)을 기초(基礎)로 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)을 날개곡선(曲線)을 그리는 방법(方法)(원호곡선(圓弧曲線)과 인볼류트곡선(曲線))에 의해 변화(變化)시켜 설계제작(設計製作)하여 회전수별(回傳數別) 펌프성능(性能)을 조사(調査)하여 분석(分析)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)이 증가(增加)하여도 양수량(揚水量) 및 펌프효율(效率)에는 거의 영향(影響)을 미치지 않는 것으로 나타났다. 2. 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)이 증가(增加)함에 따라 실양정(實楊程) 및 소요동력(所要動力)은 증가(增加)하는 것으로 나타났다. 3. 임펠러 날개곡율반경(曲率半徑)을 구(求)할 때 인볼류트 곡선방법(曲線方法)이 원호곡선방법(圓弧曲線方法)보다 효과적(效果的)인 것으로 나타났다. 4. 이론분석(理論分析)에 의해 설계제작(設計製作)한 본(本) 임펠러가 기존(旣存)의 임펠러보다 펌프효율(效率)이 10%이상(以上) 증가(增加)한 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1201-1207
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• 2012

본 연구에서는 15kW 모터로 구동되는 $5m^3$/min의 유량을 고효율로 공급할 수 있는 2엽 비막힘형 수중 펌프의 임펠러를 설계하는 것을 목표로 임펠러 출구 위치 변화($h_I$), 출구 폭($b_2$) 및 허브 프로파일이 펌프 성능에 미치는 영향을 상용 해석용 프로그램 ANSYS CFX를 사용한 전산해석을 통해 수행하였다. 해석 결과, 임펠러 출구 위치 변화($h_I$) 및 출구 폭($b_2$)이 증가하면 양정 및 축동력의 경우는 $h_I$, $b_2$와 함께 지속적으로 증가하지만 효율의 경우는 $h_I$=38 mm, $b_2$=55 mm 까지만 증가하며, 그 이상의 값에서는 일정한 값을 가짐을 보여준다. 그리고 허브 프로파일의 변화는 상대적으로 임펠러 성능에 큰 영향을 미치지는 않는다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.263-268
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• 2011

본 연구는 볼텍스 형태를 대신하는 원심형태의 비 막힘형 2엽 수중 슬러리 펌프 임펠러를 개발하기 위해 수행하였다. 이를 위해 먼저 펌프 설계에 있어 중요한 변수로 입구면 날개각(blade angle)과 날개 길이 각(blade length angle) $\alpha$를 선정하여 이들이 펌프의 효율에 미치는 영향을 살펴보기 위해 상용 코드인 ANSYS CFX and BladeGen을 사용하여 해석을 수행하였다. 그 결과 입구면 임펠러 날개 형상은 $\beta$값이 $30^{\circ}$ 로 일정한 값을 가질 때 가장 높은 효율을 가지게 됨을 알 수 있었으며, $\alpha$값은 효율에 비례하는 특징을 가짐을 관찰할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1141-1150
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• 2012

이 논문은 선박에서 자세 안정용 양방향 축류펌프에 대한 임펠러 블레이드의 형상최적설계를 설명한 것이다. 양방향 축류펌프용 블레이드는 대칭형 익형을 사용하므로 효율이 기존의 단방향 축류펌프보다 낮다. 이러한 양방향 축류펌프의 단점을 최소화 하고 효율을 증가시키기 위해 최적설계기법을 사용하였다. 양방향 축류펌프의 성능 개선을 위해 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX v.13 을 이용하여 유동해석을 수행하였다. 직교배열표, 분산분석과 직교다항식을 이용한 대리모델기반 최적설계방법은 최적 설계변수를 결정하고 주효과를 찾는데 사용하였다. 최적설계 결과로부터, 임펠러 블레이드의 유효한 설계변수를 확인하고 이의 최적해와 설계요구조건 만족에 대한 유용성을 설명하였다.