• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.72-72
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• 2015

최근 이상기후로 집중호우와 강우패턴이 변화하고 있다. 하지만 변화하는 환경을 고려하지 않은 내배수시설 설계로 내수 침수 피해가 증가하여 인명 및 재산 피해가 급증하고 있다. 이에 도시지역의 내수침수에 대한 대책으로 재내지의 초과 우수를 하천으로 강제 배수시키기 위한 빗물펌프장의 역할이 점점 중요해지고 있다. 도심지역의 집중호우에 대응하기 위해서는 빗물펌프장의 목표 배수량을 실제 배수할 수 있는지에 대한 여부가 도시지역의 내수침수를 효율적으로 방어하는데 있어 중요한 요소가 될 것이다. 하지만 현재 빗물펌프장의 설계 시 펌프 흡입부 내 흐름특성을 고려하지 못하고 있어 펌프의 효율에 대한 불확실성이 큰 것이 사실이다. 따라서 펌프 가동 시 흡입부 주변의 흐름특성에 대한 연구가 필요하다. 기존 펌프 흡입부의 실험적 연구에서는 색소를 이용한 vortex의 생성 위치 및 경향을 정성적으로 파악하거나 ADV등의 유속계를 이용하여 흡입부 주변의 흐름특성을 지점별로 분석하는 연구들이 수행되었다. 하지만 빗물펌프장의 펌프 흡입부 주변의 흐름은 펌프 가동에 따라 매우 복잡한 와류가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해서는 정량적인 유속장 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 비접촉식 유속 측정이 가능하고 유속장 측정이 가능하다는 장점을 갖고 있는 입자영상유속계(PIV: Particle Image Velocimetry)를 이용하여 펌프 흡입부 주변의 흐름특성을 분석하였다. 펌프 흡입부의 흐름특성을 분석한 결과 흡입관 내 유속분포의 편중 현상에 접근유속의 영향이 큰 것으로 나타났다. 또한 흡입유속에 비해 접근유속이 빠른 경우 흡입관 내 유속분포는 상류측에서 횡방향 와류가 발생하여 흡입에 방해가 되는 것을 확인하였고, 하류측으로는 흡입 방향으로 유속이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 향후 펌프 흡입관내 상류측부분의 와류를 감소시키기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.60-60
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• 2018

최근 도시지역의 불투수율 증가로 인한 유역의 도달시간 감소와 첨두유출량이 증가함에 따라 내수침수 잠제 위험성이 증가하고 있다. 이에 우수배제 시스템의 수방능력 향상을 위한 빗물펌프장의 신설 및 증설에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만 빗물펌프장의 신설 및 증설에는 건설부지 확보의 문제와 비용적인 문제 등의 현실적인 현계들이 있다. 따라서 기존에 설치되어 있는 빗물펌프장의 배수효율을 증대시킬 수 있다면 빗물펌프장의 신설 및 증설에 따른 과도한 예산지출을 줄일 수 있을 것이다. 빗물펌프장의 배수효율은 흡입부 내에서 발생하는 와류를 얼마나 잘 제어하느냐에 따라 크게 달라진다. 만약 흡입부 내에 강한 와류가 존재한다면, 흡입관 주위에서 선회류를 유발시켜 펌프 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 따라서 펌프 운영 시 흡입부 내에서 발생하는 와류를 제어하기 위하여 와류발생 저감장치(Anti Vortex Device)를 설치하여 와류를 제어하는 방법을 이용하고 있다. 하지만 국 내외 빗물펌프장 설계기준에서 와류발생 저감장치에 대한 정량적인 효과는 제시되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 PIV(Particle Image Velocimetry)를 이용하여 와류발생 저감장치가 펌프 흡수조에 설치되었을 때 흐름특성 및 와도분포 분석을 통해 와류발생 저감장치의 형태에 따른 효과를 정량적으로 분석하고자 한다. 그 결과 와류발생 저감장치를 설치 한 후 흐름개선효과를 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.103-103
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• 2016

최근 기후변화에 따른 집중호우로 도시홍수의 피해가 급격히 증가하고 있다. 특히 인구가 밀집하고 교통량이 많은 대도시의 경우 동일한 호우에 대하여 녹지나 농경지 등에 비해 그 피해가 더 심각하다. 일반적으로 홍수 피해의 직접원인은 외수로 인한 피해와 내수로 인한 피해로 크게 구분할 수 있다. 외수피해는 주로 소하천 및 지천의 범람, 제방의 붕괴 등으로 발생한 것이며 내수피해는 배수로, 하수도 및 펌프장의 내수배제능력 부족이 주된 원인이다. 따라서 도시홍수를 효과적으로 방어하기 위해서는 우선적으로 내배수시설의 성능개선이 선행되어야 할 필요가 있다. 이러한 내배수 시설의 성능 개선을 위해서는 현재 기 설치되어 있는 빗물펌프장의 설계 및 내배수 효율에 대한 성능평가가 필요하다. 하지만 현재 국내 펌프설계기준에는 빗물펌프장의 설계 및 운영에 대한 구체적인 성능 평가 방법이 제시되어 있지 않은 실정이다. 만약, 펌프 흡입수조 및 흡입파이프의 형상이 적절하게 설계되지 못한다면 물이 파이프 입구로 부드럽게 흡입되지 못하고 볼텍스 및 스월이 발생하게 된다. 이러한 볼텍스 및 스월은 펌프 입구 쪽으로 물 뿐 아니라 공기를 함께 흡입시킴으로써 펌프의 효율저하, 소음, 진동을 발생시키며 펌프 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 펌프를 설치하기 전 펌프 설치 후에 발생되는 펌프 흡입부 주변의 흐름특성 변화 및 흐름특성이 구조물에 미치는 영향 등을 고려하기 위하여 수리모형실험이 필요한데, 수리모형실험은 많은 시간과 비용이 들어가기 때문에 이를 대체할 수 있는 방안이 요구된다. 그런 이유로 최근에는 수리모형실험 대신 수치모의를 이용하는 경우가 많다. 수치모의의 결과는 수리실험의 결과와 비교, 검증을 거쳐 신뢰성을 얻는다. 본 연구에서는, 3차원 수치모형의 다양한 난류모델을 이용하여 흡입파이프로 물이 유입될 때 흡입부 내, 외의 수심 별 유속 변화를 분석하고, 그 결과를 이용하여 FLOW 3D 모형의 검증을 수행하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1990년도 제11회 학술강연회초록집
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• pp.32-44
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• 1990

유압 Vane pump는 carming, rotor, vane에 의하여 둘러싸인 공간체적이 rotor의 회전과 함께 변화하면서 pump 작용을 한다. 즉 공간체적이 증가하는 동안은 유압이 저압으로 되어 흡입구에서 유압유를 흡입하고 vane의 존환점 (vane이 가장 많이 출한 점)을 지나면 공간용적이 감소하여 유압류는 고압으로 될 수 있도록 되어있다. 이때 vane은 관성력과 점성력 그리고 유압류의 압력에 의한 힘으로 vane 선단이 캠링의 내면에 밀착되어 회전하도록 되어있다. 유압 vane pump 베인 선단부의 윤활문제와 관련된 지금까지의 연구로서는 Hibi 등에 의한 압력평형형 베인모터, W.D Beck, T.C Edwards에 의한 베인형 콤푸렛셔 Ujiie 등에 의한 베인형 진공펌프, Ueno 등에 의한 가변용량형 베인펌프의 마찰특성에 관한 연구 및 베인 이간 현상에 관한 실험적 연구가 있다. 그러나 이와 같은 연구들의 베인과 캠링 슬라이딩 부분에 관한 취급들은 베인선단 슬라이딩 부분에 가해지는 변동가중이 불명확했기 때문데, 단순히 슬라이딩 부분의 면적이 작다는 이유로 단성유체 윤활상태일 것이라는 확정을 하였을 뿐, 실제적으로 어느 정도의 윤활 상태를 파악하기 위하여 회전하는 vane의 가학적인 거동을 확실하게 규명하고자 함이 본 연구의 목적이다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.63-74
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• 2016

본 연구는 돈분 퇴비화 시 공기흡입 시스템을 적용한 반응기 내 퇴비의 이화학적 성상을 조사하기 위하여 실시되었다. 본 연구에서는 톱밥을 수분조절재로 이용하여 돼지분뇨와 적절하게 혼합한 후, 총 용적 30 L 크기의 플라스틱 재질 반응기에서 실험을 수행하였다. 공기펌프를 이용하여 반응기 하단부에서 공기를 주입하였으며, 진공흡입펌프를 이용하여 반응기 상단부, 중앙 측면부, 하단부에서 각각 공기를 흡입 할 수 있게 설비하였다. 온도의 경우, 퇴비화 개시 후 3일 째에 $58^{\circ}C{\sim}62^{\circ}C$로 가장 높게 관찰되었으며, 모든 시험구가 3일간 $50^{\circ}C$ 이상의 온도를 유지하는 것을 관찰할 수 있었다. 퇴비의 온도는 점차 안정화 되어 60일 이후 대기 온도와 비슷하게 감소했다. 퇴비단 표면에서 발생하는 암모니아는 대조구를 제외하고 퇴비화 개시 4일 째에 각각 상부흡입조건 : 500 ppm, 하부흡입조건 162 ppm, 중앙 측면흡입조건 120 ppm 순으로 가장 높은 발생량이 조사되었다. 퇴비 표면에서 발생한 암모니아의 경우, 상부흡입 처리구가 타 처리구에 비해 상대적으로 높은 암모니아 발생량을 보였다. 총 켈달질소 함량 (TKN)은 퇴비단의 질량 감소에 의해 점점 증가하는 것을 관찰할 수 있었고, C/N비는 초기 퇴비단이 23 이었으며, 퇴비화가 진행되면서 점차 감소해 최종적으로는 상부흡입조건 13, 중앙 측면흡입조건 12, 하부흡입 13으로 관찰되었다. $NH_4-N$ 과 $NO_3-N$의 비율은 퇴비화 개시 시 10.52였으며, 점차 감소하여 퇴비화 종료일에 상부흡입조건 0.97, 중앙 측면흡입조건 0.70, 하부흡입조건 3.2로 관찰되었다. 결과적으로 상부흡입조건과 중앙 측면흡입 조건이 양질 퇴비를 만들기 위한 최적의 조건인 것으로 관찰되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권11호
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• pp.1022-1027
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• 2007

베어링 지지부가 터보펌프용 인듀서의 성능에 미치는 영향에 대하여 실험적 및 계산적 연구가 수행되었다. 양정, 효율, 인듀서 슈라우드 압력 분포 등을 측정하였으며 유동해석 계산결과와 비교하였다. 유동해석결과는 실험결과와 비교하여 전체적으로 잘 일치하는 결과를 얻었다. 그러나 입구의 역류가 심해지는 저유량 작동조건에서는 계산값과 시험값이 다소의 차이를 보였다. 역류가 심해지는 저유량에서 베어링 지지부가 역류의 발달을 방해하여 인듀서의 수력성능을 향상시키는 것을 관찰하였으며, 베어링 지지부의 설치는 흡입성능에 큰 영향을 미치지 못함을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.47-53
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• 2015

이 논문은 굴삭기 엔진용 저압연료 펌프의 연료 유동에 대한 유동장 및 속도, 압력에 관하여 수치해석 방법을 적용하여 연구한 것이다. 연료 펌프의 압력 분포는 로터의 회전각도에 따라 연속적으로 변하며, 특히 회전각도 $40^{\circ}$에서 상대적으로 매우 높은 토출부 압력과 낮은 흡입부 압력이 동시에 발생함을 확인하였다. 또한, 이 각도에서 누설유동 유속이 가장 증가함을 알 수 있었다. 그리고 연료 펌프의 로터 회전수의 증가에 따라 평균토출유량이 선형적으로 증가하였고, 간극크기가 감소함에 따라 토출유량이 로터 기어 사이의 배제용적으로부터 계산된 이론적 토출유량 0.0712kg/s 으로 접근하는 것을 확인할 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.193-198
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• 2004

펌프장 흡입수조에서 발생되는 보텍스의 구조를 Sump Model Test와 PIV 방법을 수행하여 보텍스 발생여부를 검증한 결과는 아래와 같다. 1) 현장조사의 결과 취수장 대부분의 흡수정 구조가 유체역학적으로 보텍스를 발생시키는 구조였음을 알 수 있었으며 흡수정의 형태를 흡입구와 수문이 일직선으로 되어 있는 토목구조를 가진 펌프장이 경유는 보텍스 발생이 비교적 적었음을 알 수 있었다. 이는 토목구조의 설계가 펌프과정에 따른 흡수정 내의 유동장을 고려하여 볼 때 매우중요하다는 것을 알 수 있다. 2) JSME S 004-1984를 토대로 1/8 모델내에서 모형수리실험을 수행한 결과 현장에서 발견된 결과와 같이 예측되었다. 또한, 모든 상사조건 일치에서 수위나 운전대수 및 호기조합에 따라 정도의 차이는 있으나 모든 경우에 보텍스가 심하게 발생하고 있음을 알 수 있었다. 3) PIV 실험에서 볼 수 있듯이 자유표면 보텍스는 $\sharp$1 호기와 $\sharp$3 호기에서 주로 발견되었는데 이는 $\sharp$3 호기 흡입구 바로 전방에 있는 취수구의 영향으로 강한 회전흐름이 수조 내에서 형성되기 때문으로 보여진다. 4) 보텍스의 발생은 펌프 소음발생 임펠러 수명 및 성능에 나쁜 영향을 주기 때문에 반드시 Anti Vortex Device를 설치하여 보텍스의 발생을 저감시켜야 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.101-101
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• 2012

본 논문은 현재 제품화 단계로 진행 중인 터보 분자펌프(turbo-molecular pump, TMP)와 극저온 펌프(cryopump)의 고장 방지 및 예지 보수를 위한 상태 진단 시스템에 대하여 소개를 한다. 본 상태 진단 시스템은 고진공 펌프들의 다중 상태변수 즉 흡/배기부의 진공 압력, 부위별 온도, 소비 전류(혹은 전력), 그리고 부위별 진동 신호들을 실시간으로 측정하는 상태변수 수집장치, 수집된 시계열 상태변수들이 저장된 database, 그리고 저장된 상태변수를 이용한 고진공펌프의 상태진단 프로그램으로 구성되어 있다. 금번 연구에서 구축한 상태변수 체계의 특징 중 하나는 진동신호를 상태변수로 측정하여 이를 상태진단에 활용하는 점이 기존의 접근방법과 상이한 점이다. 실시간 신호 수집장치는 NI사 PXI 시스템 기반의 16채널 24-bit 동시 전압신호 측정 모듈, 8부위의 온도 측정장치(Lakeshore 218S, RS-232C 통신), 그리고 펌프의 소비전류/전력 측정장치(Hioki 3169, RS-232C), 그리고 고진공 펌프의 흡입 및 배기구의 진공도 측정장치로 구성하였다. 신호 수집용 프로그램은 NI사 Labview를 이용하여 작성하였다. 본 장치는 Nano-Fab 센터의 협조 하에 turbo-molecular 펌프와 cryopump측정 단에 각각 1대를 설치 완료하였으며 현재까지 운용 중이다. PC에 저장된 시계열 상태변수 database는 기 개발된 적응형 인자모델을 이용한 매개변수로 변환되며, 상태진단은 변환된 매개변수를 이용하여 수행할 예정이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.455-461
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• 2015

고압연료펌프는 GDI 엔진의 핵심 구성요소로써, 엔진출력 및 연료 효율을 향상시키기 위해서는 고압연료펌프의 유동특성을 연구하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 유압해석툴인 AMEsim을 이용하여 고압연료펌프의 통합 모델을 생성하여 유동해석을 수행하였다. 하지만, AMEsim은 시스템 해석을 위한 1차원 모델이므로 복잡한 유동현상이 발생하는 부근에서의 해석 결과는 정확하지 않은 단점이 있으므로 본 연구에서는 전산해석프로그램인 Fluent를 이용하여 난류유동이 발생하는 체크밸브의 흡입부와 토출부에서 유량과 알짜힘을 계산하였다. 다양한 압력조건과 밸브 간극변화에 따른 CFD 해석 결과는 AMEsim모델에 대한 룩업테이블로 사용되어 AMEsim의 결과를 보완함으로써 고압연료펌프에 대한 성능 분석결과의 정확성을 향상시키는 결과를 얻을 수 있었다.