• Strategy21
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• 통권41호
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• pp.261-293
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• 2017

Nuclear power is a way of attaining an enormous amount of energy with relatively small amount of resources and after it has been introduced to the submarine since 1954, there are approximately 150 of nuclear powered submarine currently on a mission around the world. This is due to the maneuverability, mountability and covertness of nuclear submarines. However, there are other tasks, not only the high level of nuclear technology that are needed to be dealt with in order to construct nuclear powered submarine. The biggest task of all is to secure the enriched uranium. Accordingly, this research is about the way of enriching and securing the nuclear fuel that are used in the nuclear submarine with the characteristics, merits and demerits of the nuclear submarine. Due to the fact that the pressurized water reactor in South Korea is the reactor that was originally built for the development of nuclear powered submarine, many parts is designed to be suitable for the submarine propulsion. However, in order to apply this to submarine it is needed to consider additional requests such as the position of reactor, accident-coping system, radioactive covering, reactor output adjustment and ship's pitch and roll in order to apply this to submarine. Nuclear submarines have much higher speed based on the powerful propulsion in comparison with diesel-electric submarine and also have bigger loading area. Besides, there is no need to snorkel and they also have advantages in covertness with the multi-noise proof system. The nuclear technology in South Korea has seen the dramatic development since 1962 and in 1998 reached to the level that we have succeeded in the localization of nuclear plant and exported the world-class one-piece small-sized reactor (SMART) to UAE. To operate these reactors, we import the whole quantity of low-enriched uranium and having our own uranium enrich facility is not probable because of the budget and international regulations. With the ROK/US nuclear agreement revised on 2015 November, the enrichment of uranium that are available without special permission has changed up to 20%. According to the assumption that we use the 20% enrichment of Uranium on U.S. virginia class submarine, it is necessary to change the fuel after 11 years and it will cause additional cost of 1 billion dollars. But the replace period by the uranium's enrichment rate is not fixed so that it is possible to change according to the design of reactor. Therefore, I would like to make a suggestion on two types of design concepts of nuclear submarine that can be operated for 30 years without nuclear fuel change by using the 20% enriched uranium from ONNp.First of all, it is possible by increasing the size of reactor by 3 times and it results in the 1,000t increase of the weight. And secondly, it is by designing the one piece reactor to insert devices such as steam turbine, condenser into the inside of nuclear core like the Rubis class submarines of France.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권2호
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• pp.107-120
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• 2021

전기동력 분산추진 비행체는 다수의 프로펠러로 인하여 복잡한 프로펠러 후류 유동 및 기체와의 상호간섭이 발생한다. 이에 따라 초기설계 단계에서는 다양한 형상과 비행 조건에 대하여 프로펠러 구동 효과를 반영한 신속 공력 및 하중 해석이 요구된다. 본 연구에서는 프로펠러 효과를 고려할 수 있는 패널 기반의 효율적인 공력해석 기법을 개발, 검증하였다. Actuator Disk Theory(ADT)에 기반하여 프로펠러 후류 영역의 유도 속도장을 계산하고, 이를 3차원 정상 용출-중첩 패널기법의 비행체 표면 경계조건에 반영하였다. 한국항공우주연구원의 Quad Tilt Propeller(QTP) 비행체 단독 프로펠러와 선행 실험 연구의 프로펠러-날개 형상을 벤치마크 문제로 선정하여 해석을 수행하였다. Actuator 기법 기반의 전산유체역학(CFD) 결과와의 비교를 통해 프로펠러의 후류 속도장과 프로펠러 구동에 따른 날개의 공력하중 분포 변화를 검증하였다. 자율비행 개인용 항공기(Optional Piloted PAV, OPPAV)와 QTP 공력해석에 기법을 적용하고, CFD와의 해석 소요 시간 및 결과 비교, 분석을 통해 기법의 실용성과 타당성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.666-671
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• 2023

국제적인 선박 배출 가스에 대한 환경 규제가 점차 강화됨에 따라 전기추진 및 하이브리드 추진선박에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이러한 선박에 적용하기 위한 다양한 솔루션이 개발 및 적용되고 있는데 특히 전력계통의 안정화, 시스템의 효율성을 높이기 위한 방안으로 직류배전시스템이 적용되고 있다. 또한, 선박용 직류배전시스템에 대한 안전 및 성능에 대한 검증 및 시험의 중요성이 요구되고 있다. 본 연구는 직류배전 테스트베드 구축 및 직류배전(가변속 발전)시스템에 대한 성능을 검증하고 연료소모량 분석한 결과로서 선박용 직류배전에 적용되고 있는 가변속 발전시스템을 적용하였으며, 발전기에서 출력되는 전력을 정류기를 통해 직류전력으로 변환하여 시스템에 연계하고 이러한 장치들을 감시 및 제어하기 위한 시스템을 개발하였다. 이러한 직류배전 시스템을 적용한 시험을 통해 최대 전압은 751.5V이고 최소전압은 731.4V가 계측되어 전압변동률은 2.7%로 3% 이내에서 안정적으로 전압이 공급되는 것을 확인하였고 부하변동에 따라 가변속 발전시스템을 적용하였을 경우 연료소모량이 기존 정속발전시스템과 비교하여 구간에 따라 최대 20%이상 연료절감이 되는 것을 시험을 통해 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권6호
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• pp.593-600
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• 2012

대형 선박의 추진용 디젤엔진에서 버려지는 배기가스의 열을 회수하기 위한 랭킨사이클이 적용된 발전시스템에 대하여 R245fa 및 water의 작동유체에 따른 그 엑서지 특성을 분석하였다. 그 이론적인 계산 결과로, R245fa에 대하여 터빈입구의 압력이 증가할수록 엑서지 효율 및 시스템의 엑서지 효율이 증가하였고, 엑서지 파괴율은 주로 응축기 및 증발기에서 상대적으로 높게 나타났다. 그리고 질량유량의 증가에 따라 시스템의 엑서지 효율이 증가하는 특성을 보였다. Water의 경우에, 증발기에서의 엑서지 파괴율은 R245fa의 경우와 유사하게 나타났지만, 터빈입구의 압력 및 질량유량 비율의 변동에 대하여 열원에 대한 엑서지 손실률이 가장 큰 폭으로 변동하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.180-184
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• 2016

국제기구 및 각국의 정부는 인간의 건강 및 환경을 보호하기 위해 선박의 배기가스 규제를 엄격히 적용하고 있다. 함정은 이러한 배기가스 규제 적용 대상에서 제외되고 있지만 최근 미국, 영국 등 일부 선진국에서는 함정으로 야기되는 대기환경오염을 방지하기 위해 전기추진체계 시스템을 도입하는 등 다양한 개선 방법을 적용하고 있다. 본 연구에서는 함정용 디젤엔진의 매연 발생 문제 해결을 위해 노즐 직경을 축소 변화시키고 분사압력을 증가시켜 배기가스 발생량 측정과 오염물질조사 방법론을 이용해 저부하시 매연 문제가 개선된 것을 확인하였다. 동시에 그 영향을 유량방정식과 함정시험평가서를 통해 노즐 직경 축소 결과 연료 소비량이 감소되는 것을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.76-82
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• 2017

최근 전자제어엔진 및 전기추진선박이 도입된 이래, 배터리를 사용하는 비상 전력공급시스템에서 무정전 전원공급장치의 중요성이 강조되어왔다. 비상 전력공급시스템에서 양방향 컨버터는 중요한 구성요소이다. 본 연구에서는 개선된 DC-DC 양방향 컨버터의 토폴로지를 제시한다. 이것은 기존의 컨버터에 비해 전압변환율은 증가되고 스위치에 인가되는 전압 스트레스는 감소되는 장점을 지닌다. 제안된 컨버터의 성능을 확인하기 위해 소프트웨어 PSIM을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 이 컨버터의 변환율은 기존의 컨버터에 비해 승압모드에서 4배, 강압모드에서 1/4배 이었고 스위치에 걸리는 전압은 고압 측의 1/4배 이었다. 또한 블로킹 커패시터가 전하를 균등하게 분배하기 때문에 다른 추가 제어회로 없이 인터리브 모듈 사이에서 전하가 균등하게 분담된다는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권11호
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• pp.908-914
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• 2013

본 연구에서는 소형 태양광 무인항공기를 개발하여 비행시험을 수행하였다. 태양광 무인기는 날개에 설치된 태양전지로부터 전력을 생산하고, 생산된 전력의 일부를 비행동력으로 사용하며, 나머지를 일몰 후 비행을 위해 배터리에 저장을 한다. 태양광 무인항공기는 공기역학적으로 매우 효율이 높아야 하며, 구조적으로 경량이면서 고강도를 가져야 한다. 또한, 태양광 무인기의 전기추진시스템과 태양광 발전시스템도 높은 효율을 가져야 한다. 본 연구에서는 12시간 이상의 연속 비행을 위한 태양광 무인항공기 및 태양광 시스템을 개발하고, 그 성능을 파악하기 위해 비행시험을 수행하였다. 가을과 겨울철의 비행시험 결과 본 연구에서 개발한 태양광 무인항공기의 사계절 모두 12시간 이상의 연속비행이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권1호
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• pp.40-47
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• 2011

Mobile harbor which is a novel concept of ocean transportation to bring the containers from the cargo ship waiting on the ocean away is being focused now. To provide the mobile harbor with the stable loading/unloading condition, it is necessary to develop the oscillation mitigation technologies such as anti-rolling system. Anti-rolling system using AMD(Active Mass Driving) has merits that it can handle the disturbances more actively and mitigate the rolling oscillation faster than other type anti-rolling system. However, rack-and-pinion type AMD has problems such as big friction noise from gears and motor, wear and tear, and continuous maintenance. In this paper, novel anti-rolling system using Maglev type AMD for mobile harbor is suggested in order to resolve the problems caused by the friction. This novel anti-rolling system doesn't make any friction because it supports the moving mass by using magnetic levitation force and moves it by using propulsion force from the linear motor. The demo system of the novel anti-rolling system using maglev type AMD has been developed in order to investigate its feasibility. This paper presents the procedures and results of development of this demo system.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.974-980
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• 2014

소형 인공위성에 적용하기 위해 홀 추력기의 음극 전원공급기가 개발되었다. 이 전기추력기에는 마이크로웨이브 음극을 적용하였고 음극전원은 안정적인 동작을 위해서 필수적이다. 유량을 조절함에 따라 양극전류는 변하게 되고 이때 음극전류는 양극전류에 비례하여 제어되어야 한다. 그래서 양극전류에 비례하여 음극전류를 공급하도록 음극전원을 설계하였다. 또한 음극전원은 음극의 안정성을 위해 음극전류가 약 0.03A 이내에서 양극전류보다 더 흐르도록 세부 조정되었다. 음극전원에 대한 기능시험은 양극과 음극을 등가적인 부하로 구성하여 수행되었다. 안정적인 추력기 동작을 확인하기 위해서 진공 챔버에서 검증되었고 발사 이후에 우주환경에서도 정상적으로 동작하는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권9호
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• pp.937-944
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• 2012

선박의 주 추진용 디젤엔진에서 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하는 발전시스템에 대하여, 작동유체로서 물이 적용된 3 변 사이클에 대한 열역학적 특성을 이론적으로 조사하였다. 그 결과로, 하나의 열원이 주어지면, 에너지 및 엑서지 효율은 터빈입구에서 작동유체에 대한 압력 및 온도의 특정한 조건에 의하여 최대화될 수 있었다. 그러한 조건에 대하여 응축온도의 증가에 따라, 터빈의 체적 팽창비를 적절하게 감소시킬 수 있었는데, 열원의 엑서지 손실률 및 응축기에서 엑서지 파괴율이 크게 증가되었다. 따라서, 상부 사이클에서 버려지는 엑서지를 회수하기 위하여, 저온 열원에 적합한 유기랭킨사이클을 하부 사이클로 적용하는 복합 사이클이 유용할 수 있다.