• Current Optics and Photonics
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• 제1권4호
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• pp.364-371
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• 2017

Compared to one made of glass, an aluminum mirror features light weight, compact design, low cost, and quick manufacturing. Reflective mirrors and supporting structures can be made from the same material, to improve the athermal performance of the system. With the rapid development of ultraprecise machining technologies, the field of applications for aluminum mirrors has been developed rapidly. However, most of them are rotationally symmetric in shape, and are used for infrared applications. In this paper, the design and manufacture of an off-axis aluminum mirror used for a three-mirror-anastigmat (TMA) optical system at visible wavelengths is presented. An optimized, lightweight design provides a weight reduction of more than 40%, while the surface deformation caused by earth's gravity can meet the required tolerance. The two pieces of an off-axis mirror can be diamond-turned simultaneously in one setup. The centrifugal deformation of the off-axis mirror during single-point diamond turning (SPDT) is simulated through the finite-element method (FEM). The techniques used to overcome centrifugal deformation are thoroughly described in this paper, and the surface error is reduced to about 1% of the original value. After post-polishing, the form error is $1/30{\lambda}$ RMS and the surface roughness is better than 5 nm Ra, which can meet the requirements for visible-light imaging.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1067-1073
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• 2011

본 연구에서는 생활폐기물 관로이송 설비에 사용되고 있는 원심송풍기의 성능향상을 위해 임펠러날개 압력면과 부압면 측에 스플리터를 각각 설치하고, 스플리터의 코드길이 변화에 따른 성능특성을 삼차원 나비어-스톡스 방정식을 이용한 수치해석으로 분석하였다. 수치해석을 통한 기초연구를 바탕으로 날개 부압면측에서 발생하는 역류현상을 억제할 수 있는 스플리터의 익간설치를 고려하였으며, 주요설계 변수로는 코드길이를 설정하였다. 이를 통해 날개 부압면 측에 설치한 스플리터의 코드길이가 길어질수록 원심송풍기 압력 및 효율특성이 설계유량 조건 뿐만 아니라 유량증가에 따라 향상됨을 알수 있었다. 설계유량 조건에서 스플리터 부착 원심송풍기에 의해 효율 및 압력은 기존대비 각각 4% 및 18% 향상되었다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제7권2호
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• pp.42-53
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• 2014

Phase resonance in Francis type hydraulic turbine is studied. The phase resonance is a phenomenon that the pressure fluctuation in the penstock of hydraulic turbine installation can become very large when the pressure waves from each guide vane caused by the interaction with the runner vane reach the penstock with the same phase. Experimental and numerical studies have been carried out using a centrifugal fan. In the present study, comparisons between the pump mode and the turbine mode operations are made. The experimental and numerical results show that the rotational direction of the rotor does not affect characteristics of the pressure fluctuation but the propagation direction of the rotorstator interaction mode plays an important role. Flow rate fluctuations through the stator are examined numerically. It has been found that the blade passing flow rate fluctuation component can be evaluated by the difference of the fluctuating pressure at the inlet and the outlet of the stator. The amplitude of the blade passage component of the pressure fluctuation is greater at the stator inlet than the one at the stator outlet. The rotor-stator interaction mode component is almost identical at the inlet and the outlet of the stator. It was demonstrated that the pressure fluctuation in the volute and connecting pipe normalized by the flow rate fluctuation becomes the same for pump and turbine mode operations, and depends on the rotational direction on the interaction mode.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.3722-3730
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• 2015

하수 처리용으로 사용되는 소형 원심 압축기의 베인 없는 디퓨져와 볼류트 케이싱의 성능 개선을 수행하였다. 기존의 두 모델은 임펠러가 동일하나, 베인 없는 디퓨져의 폭과 길이 및 볼류트 케이싱의 형상은 서로 다르다. 기존 모델에 대한 실험과 유동해석 결과를 바탕으로 베인 없는 디퓨져와 볼류트 케이싱의 설계를 변경하였다. 세 모델에 대한 연구 결과로부터, 볼류트 케이싱의 단면적 및 입구 반경 길이는 볼류트 혀와 베인 없는 디퓨져 및 임펠러와의 상호작용 강도에 영향을 주었고, 시스템 손실량에 변화를 나타내었다. 베인 없는 디퓨져 폭이 감소하면 임펠러의 효율은 증가했지만 디퓨져에서의 손실도 증가하였다. 결과적으로 개선된 모델의 효율이 설계 점에서 기존 대비 약 2.88%p 향상된 것이 유동해석 결과로 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1065-1072
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• 2014

본 연구에서는 양흡입 원심블로어의 성능향상을 위하여 임펠러 스플리터의 형상 최적화 연구를 수행하였다. 두 개의 스플리터 형상 설계 변수(스플리터 코드 및 피치)를 선정하여 블로어 성능 및 내부 유동장 특성을 평가하였다. 수치해석에 의한 블로어 성능은 설계유량 조건에서 실험결과와 최대 4 % 이내로 잘 일치하였다. 스플리터 형상 최적화를 통하여 설계조건에서의 블로어 효율 및 압력은 기준 블로어 보다 3.65 % 및 1.14 % 각각 향상되었다. 스플리터 최적설계로 임펠러 날개 부압면의 유동박리를 억제시켜 익간 저속 유동에 의한 압력손실을 줄임으로써 블로어 전체의 성능이 향상되었다. 익간 내부유동 균일화는 임펠러 출구속도 분포에도 영향을 주어 볼류트케이싱 출구압력도 향상되었다.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권7호
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• pp.840-845
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• 2015

최근 빅데이터는 전사적 자원관리 분야뿐만 아니라 해양플랜트내 생산 및 운영 작업 분야에서도 큰 관심을 받고 있다. 이력데이터를 기반으로 미래의 설비에 대한 성능을 예측하는 것은 설비들의 생산성을 향상 시킬 수 있다. 특히 해양플랜트의 주요설비 중 하나인 원심압축기는 고장 시 폭발 할 수 있는 위험한 설비이기 때문에 실시간으로 설비성능을 모니터링 해야 한다. 본 논문에서 원심압축기의 성능을 계산하기 위한 스트림 데이터 처리 구조를 제안한다. 제안하는 시스템은 크게 가상태그 스트림 생성기와 실시간 데이터 스트림 관리자와 같이 두 가지 컴포넌트로 구성된다. 시스템 성능 확장성을 제공하기 위해, 멀티 코어 CPU를 사용하여 대용량 스트림 데이터를 처리할 수 있는 병렬 프로그래밍 접근 방식을 이용하였다. 또한, 실험을 통해 원심압축기의 스트림 데이터 처리에 대한 성능 개선을 보여주었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.775-780
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• 2008

This paper reports on the internal flow of a centrifugal mini pump working at the low flow rate operating conditions. The RNG $\kappa-\varepsilon$ turbulence model was employed to simulate the three-dimensional turbulent flow in the pump. To examine and certify the simulation results, a transparent acrylic centrifugal mini pump model which is suitable for PIV measurement has been developed. The tongue region and the passages region between blades were investigated using PIV. In order to eliminate the effect of refraction on the area closed to the wall and increase the measurement accuracy, the fluorescent particles were scatted into the working fluid with the tracing particles. It is found from the calculation and PIV measurement results that there is a large area of recirculation flow near the tongue at low flow rate operating conditions. The computationally predicted water head using the $\kappa-\varepsilon$ turbulence model at low flow rate operating conditions are in very good agreement with the experimentally measured water head and the mean velocity distributions at investigation area obtained by PIV and calculation showed a satisfactory agreement as well. Meanwhile, the results of PIV measurements show that the flow status in one passage is different to another. And for capturing the internal flow detail information, the $\kappa-\varepsilon$ turbulence model is not very suitable.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.26-35
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• 2017

원심압축기 운전 중에 발생하는 고주기 피로균열이나 공진 등은 임펠러 파손의 주된 원인이다. 이러한 파손을 회피하기 위해 공진영역 운전에서도 견딜 수 있는 충분한 강도의 임펠러를 설계하거나, 공진이 발생하지 않도록 임펠러를 튜닝 한다. 이러한 회피설계는 임펠러 내부유동 및 성능특성 변화를 야기하게 된다. 본 연구에서는 밀폐형 임펠러에 대해 블레이드 두께를 증가시킨 모델과 스켈럽을 적용한 모델에 대한 유동 및 성능특성을 파악하기 위해 전산해석을 수행하였다. 전산해석 결과, 블레이드 두께 증가 모델 경우는 기본모델 대비 압력계수가 0.5% 감소하였으며, 전효율은 0.1% 감소하였다. 스켈럽 적용모델은 압력계수가 0.4% 증가하였으며, 전효율은 1.6% 감소하였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권3호
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• pp.321-327
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• 2019

본 연구의 목표는 의류 건조기용 원심팬과 덕트 및 하우징 등을 포함한 공기배출 시스템의 유량 성능 향상 및 공력소음을 저감하기 위한 것이다. 전산유체역학과 FW-H(Ffowcs-Williams and Hawkings) 방정식에 기초한 음향상사법을 이용하여 유동 및 소음 특성을 고찰하였다. 유량과 소음성능 최적화 설계를 위해 반응표면기법을 활용하였다. 설계 인자로 원심팬의 날개 입구각, 출구각을 고려한 2인자 중심합성계획법을 채택하였다. 도출된 최적설계안은 덕트와 하우징에서 감소된 난류에너지 분포를 나타냈으며 결과적으로 유량의 증가와 공력소음이 감소됨을 확인하였다. 최종적으로 최적설계안을 기초로 제작한 시제품에 대한 실험을 통하여 4.2 % 유량이 증가함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.39-50
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• 2021

최근 국내에 리히터 규모 5.0 이상의 지진의 빈도수가 늘어남에 따라 지진피해가 늘어나면서 내진설계에 대한 많은 연구와 관심이 높아져 가고 있는 실정이다. 최근 발생한 포항지진에 의해 많은 피해가 발생하였고, 항만시설물 또한 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 항만구조물 중 외곽시설인 직립식 방파제의 지진 시 발생하는 동적 거동을 원심모형실험을 통해 분석하였다. 이를 위하여 상사법칙을 적용한 직립식 방파제 모형에 포항지진파, 인공지진파 I, II의 총 세 가지 지진파를 적용하고, 지반에 대하여 DCM보강, 사석치환의 두 가지 방식의 보강을 한 경우를 고려하여 원심모형실험을 수행하였다. 그 결과 획득한 지진 시 직립식 방파제의 동적 거동에 대하여 가속도, 수평·수직 변위를 분석하여 내진안정성을 검토하였다. 검토 결과 방파제 기초지반이 DCM보강 및 사석치환을 통해 지지력 및 강성이 높아짐에 따라 가속도 증폭이 억제되는 경향을 나타내었다.