• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.300-309
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• 2012

Long endurance is a key issue in the application of unmanned aerial vehicles. This study presents feasibility test results when fuel cell system as an alternative to the conventional engine is applied for the power of the UAV after the 150W fuel cell system is developed and packaged to the 1/4 scale super cub airplane. Fuel cell system is operated by dead-end method in the anode part and periodically purged to remove the water droplet in flow field during the operation. Oxygen in the air is supplied to the stack by the two air blowers. And fuel cell stack is water cooled by cooling circuit to dissipate the heat generated during the fuel cell operation. Weight balance is considered to integrate the stack and balance of plant (BOP) in package layout. In flight performance test, we demonstrated 4 times standalone take-off and landing. In the laboratory test simulating the flight condition to quantify the energy flow, the system is analyzed in detail. Sankey diagram shows that electric efficiency of the fuel cell system is 39.2%, heat loss 50.1%, parasitic loss 8.96%, and unreacted purged gas 1.67%, respectively compared to the total hydrogen input energy. Feasibility test results show that fuel cell system is high efficient and appropriate for the power of UAV.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.163-172
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• 2002

액체로켓용 터보펌프시스템의 주요한 구성품의 하나로서 고압 터보펌프의 구동에 사용되는 터빈시스템 설계에 대한 연구가 수행되었다. 터빈시스템은 가스발생기에서 발생된 고온/ 고압의 연소가스의 운동에너지를 펌프를 구동시킬 수 있는 기계적 에너지로 전환하는데, 노즐을 통해 연소가스의 운동 에너지를 증가시켜 펌프와 동일 축으로 연결된 동익을 회전시킨다. 액체로켓엔진의 시스템설계의 결과로 주어지는 압력비, 일량, 입구온도, 입구압력 등의 요구조건하에, 이를 만족시키는 터빈 시스템(노즐 및 동익)의 설계연구가 수행되었다. 터빈시스템은 입/ 출구 압력비에 따라서 개방형(Open Type)과 밀폐형(Closed Type)으로 나눌 수 있는데, 개방형의 경우 높은 압력비와 소량의 유량을 필요로 하며 충격형(Impulse Type)의 동익이 사용되며, 낮은 압력비와 다량의 유량을 필요로 하는 밀폐형의 경우 반동형(Reaction Type)의 동익이 사용된다. 시스템의 단순화 및 효율화를 위해서 본 연구에서는 개방형 터빈시스템이 채택되었으며, 특히 개방형 터빈의 특징인 소량의 유량이 터빈을 구동하므로 효율을 증가시키기 위해서 부분분사노즐(Partial Admission Nozzle)이 채택되었으며, 이의 효율에 미치는 영향이 연구되었다. 공기역학적 이론과 실험에 근거한 이론이 사용되었으며, 차후에 항공우주연구원에서 터빈 상사시험을 통하여 본 연구에 적용된 설계를 검증하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.905-911
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• 2017

공기와 물을 사용하여 인젝터의 위치와 운동량 플럭스 비가 수직유동이 횡단유동장내의 수직분사 제트에 미치는 영향을 정성적으로 연구하고 도시하였다. 운동량 플럭스 비를 고정하고 인젝터 홀의 위치를 변화시키고 역으로 인젝터 홀의 위치를 고정하고 운동량 플럭스 비를 변화시켰다. 이미지 가시화는 고속카메라를 이용하여 Shadowgraph 기법을 사용하였다. 가시화된 이미지는 밀도구배강도 이미지를 통하여 분무의 차이를 비교하였다. 장치의 x/d가 증가할수록 제트의 분열 높이가 낮아지며 분무 각도 또한 감소하는 것을 관측하였다. x/d가 0일 때는 어떠한 운동량 플럭스 비에서도 분무가 바닥과 천장에 닿게 되는 결과를 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권5호
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• pp.571-592
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• 2010

An energy-based fatigue life prediction framework was previously developed by the authors for prediction of axial, bending and shear fatigue life at various stress ratios. The framework for the prediction of fatigue life via energy analysis was based on a new constitutive law, which states the following: the amount of energy required to fracture a material is constant. In the first part of this study, energy expressions that construct the constitutive law are equated in the form of total strain energy and the distortion energy dissipated in a fatigue cycle. The resulting equation is further evaluated to acquire the equivalent stress per cycle using energy based methodologies. The equivalent stress expressions are developed both for biaxial and multiaxial fatigue loads and are used to predict the number of cycles to failure based on previously developed prediction criterion. The equivalent stress expressions developed in this study are further used in a new finite element procedure to predict the fatigue life for two and three dimensional structures. In the second part of this study, a new Quadrilateral fatigue finite element is developed through integration of constitutive law into minimum potential energy formulation. This new QUAD-4 element is capable of simulating biaxial fatigue problems. The final output of this finite element analysis both using equivalent stress approach and using the new QUAD-4 fatigue element, is in the form of number of cycles to failure for each element on a scale in ascending or descending order. Therefore, the new finite element framework can provide the number of cycles to failure at each location in gas turbine engine structural components. In order to obtain experimental data for comparison, an Al6061-T6 plate is tested using a previously developed vibration based testing framework. The finite element analysis is performed for Al6061-T6 aluminum and the results are compared with experimental results.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권3호
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• pp.175-180
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• 2009

본 연구에서는 슈퍼요트의 쾌적한 실내환경조성을 목적으로 기초자료를 수집하였으며, 요트가 주로 운항되는 여름철 실내공간에 형성되는 실내환경성능에 대해 실측을 통해 분석함으로써 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 외부와 연결된 살롱의 문을 닫을 경우 선박배기가스의 실내유입은 거의 없으나 문을 여는 경우에는 급속히 실내공기가 오염되므로 쾌적한 실내공기환경을 유지하기 위해 실내환기방법 및 환기량에 대한 대책이 필요하다. 2) 운항 시에는 모든 실이 선원보호 소음규제치인 60dB을 넘고 있어 실내의 소음대책이 시급하다. 3) State cabin과 Guest cabin은 에어컨가동에 의해 과냉됨으로써 실내 환경이 쾌적범위를 벗어나고 있어 이에 대한 대책이 필요하다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제25권5호
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• pp.369-378
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• 2000

The purpose of this study is to developed high-efficient rotary tillage system for a power tiller by improving the rotary blade. A kind of the rotary blade with single-edged blade(DS) was developed that requires lower tillage energy than conventional double-edged blade(CD) on the design theory for Japanese rotary blade. In order to find out the tillage characteristics between the single-edged blade and the double-edged blade for power tiller, experiments were performed in soil-bins which were filled up clay loam, loam and sandy loam, and then analyzed the effects of the factors such as soil texture, travelling speed, rotational speed, and tillage depth to each of the blades. And field tests were carried out to compare tillage performances of the two blades using rotary cultivator driven by conventional power tiller. The results of this study were summarized as follows; 1) On the soil bin experiment, it was found that tillage torque of the single-edged blade was less than the ones of the double-edged blade. The decreasing ratios of maximum tillage torque of the single-edged blade to the ones of the double-edged blade were 1 to 8% at clay loam, 5 to 20% at loam and 9 to 31% at sandy loam, respectively. 2) By the field tests, that the tillage performances with the single-edged blade compared with the double-edged blade was improved about 19% in field capacity, about 34% in fuel consumption, and 12.5% in soil breaking ratio. Furthermore, the fluctuation of engine speed, the variation of exhaust gas temperature, and the amount of soil clogging on the blade and straw wound on the rotary shaft showed lower values with the developed blade than the conventional blade. So, it may be concluded that tillage performance by the developed single-edged blade was improved compared with the one by the conventional double-edged blade.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.1575-1580
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• 2017

전기자동차 사업은 수도권에 발생하는 미세먼지의 30%를 감소시킬 수 있는 중요한 사업이고, 인체 위해도가 높은 자동차 배출가스를 내연기관에서 친환경 전기자동차로 대체하여 대기오염 문제를 획기적으로 해결할 수 있다. 이러한 전기자동차 사업의 핵심인 충전인프라 구축과 관련하여 서울시 내의 전기자동차 충전소 최적의 위치를 선정하고자 한다. T-Map 네비게이션 사용자 데이터 (위도, 경도, 위치) 분포와 서울시 교통정책과의 교통량 통계를 이용하였고, 최적의 위치에 전기자동차 충전소를 배치하고, 효율을 높이는 것에 본 논문의 목적이 있다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 두 가지 충전소 위치 선정 방식을 포함한다. 첫 번째는 교통량 및 권역을 이용한 방식이고, 두 번째는 T-Map 데이터 분포를 이용한 방식이다. 실제 충전소 위치 선정 시 두 가지 방식을 모두 고려하여 선정하게 된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1489-1495
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• 2013

유체의 고압유동은 여러 산업현장에 활용되고, 특히 그 중 내연기관의 연료분사 인젝터가 대표적이며 디젤엔진의 커먼레일 시스템의 경우 1000bar 이상의 압력이 사용된다. 이와 같이 고속으로 분출되는 유체유동의 경우, 노즐을 통해 분사되는 고속의 유체는 주위기체와의 상호작용으로 분열과정을 거치게 된다. 이 분열과정은 연소실 혼합기형성기과정에 영향을 주게 되며, 그 결과 엔진의 연소상태에 까지 영향을 미치게 된다. 따라서 연료분무의 분열과정에 대한 해석은 중요하며, 본 연구에서는 연료분무의 분열을 위한 수치해석 서브모델로 Reitz&Diwakar 및 CAB(Cascade atomization and breakup)모델을 사용하였다. 본 연구의 목적은 분사된 분무의 분열과정의 정확한 해석이며, 분사연료의 분열발생 형태의 빈도 등을 조사하였다. 결과로서 본 연구는 상용 CFD 프로그램(CFX)을 이용하여 디젤분무의 분열과정해석을 위한 적합한 분열모델을 제안한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.641-647
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• 2017

디젤 엔진은 가솔린기관에 비해 강력한 파워와 연료의 경제성 및 $CO_2$ 배출양이 적어 상용차뿐만 아니라 일반승용차에서도 시장의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 디젤 엔진의 연소특성상 국부적인 고온반응 영역에서 질소산화물과 확산연소 영역에서 입자상물질이 많이 배출되므로 엄격해진 배기규제를 충족시키기 위해서 자동차와 선박등 촉매후처리장치 장착의 비중이 점차 증가하고 있다. 그 중 입자상물질 저감장치로써 입자상물질필터가 장착되어 왔으나 PM중 약 50%가 연료와 엔진오일에서 석출된 재 성분이 침적되면 필터를 손상시키므로 고온의 연소방식이 아닌 세정제를 이용한 제거기술이 절실히 필요하다. 이 연구의 목적은 디젤 엔진용 촉매코팅된 디젤입자상물질필터에 침적된 재를 세정을 함에 있어서 촉매의 물질의 물리화학적인 특성을 연구하는 것이다. 30분 동안 세정제에 담근 S4 샘플은 침투력이 강한 성분으로 인하여 입자들끼리 응집되고 수축되었다. 재에 침투력이 강한 침투제와 물과 기름을 혼합시켜주는 계면활성제 성분이 적절하게 제조된 S1 샘플의 세정특성이 가장 좋았다. 침투제인 수산화칼륨과 규산나트륨 성분이 첨가된 S4 샘플의 와쉬코트 손실률은 약 13%로 증가하였다. 촉매코팅된 디젤입자상물질필터의 와쉬코트 손실률이 약 13% 이하조건에서 유해가스 성분을 저감시킬 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제40권4호
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• pp.175-179
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• 2007

An Fe-Ni-Co based superalloy Incoloy 909 (Incoloy 909) has been used for gas turbine engine component material. This alloy is susceptible to high temperature oxidation and corrosion because of the absence of corrosion resistant Cr. For the improvement of durability of the component of Incoloy 909 aluminizing-chromate coating by pack cementation process has been investigated at relatively low temperature of about $550^{\circ}C$ to protect the surface microstructure and properties of Incoloy 909 substrate. As a previous study to aluminizing-chromate coating by pack cementation of Incoloy 909, the optimal aluminizing process has been investigated. The size effects of source Al powder and inert filler $Al_O_3$ powder and activator selection have been studied. And the dependence of coating growth rate on aluminizing temperature and time has also been studied. The optimal aluminizing process for the coating growth rate is that the mixing ratio of source Al powder, activator $NH_4Cl$ and filler $Al_O_3$ are 80%, 1% and 19% respectively at aluminizing temperature $552^{\circ}C$ and time 20 hours.