• 대한금속재료학회지
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• 제46권4호
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• pp.241-248
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• 2008

Gas turbine blades serviced for a period are usually repaired for reuse via "rejuvenation processes" including fluoride ion cleaning, brazing or welding, and recoating. Among these processes, the welding process is applied to rebuilt damaged parts of the blade in which welding materials being mostly Ni base superalloy are supplied in the form of powder or wire. When powder is used in the welding process, the uniform supply of powder is a very important factor for the uniformity of welding. According to our experience, the uniformity was very poor with the powder supply system only utilizing pressurized air flow. A new powder supply system was developed in which powder is supplied via air flow and simultaneously mechanically. The welding uniformity was much improved with this new system. In this study, the microstructure and mechanical properties of welded parts obtained from several kinds of powder using the new powder supply system were characterized.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.645-651
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• 2016

본 연구에서는 압력면익단소익의 폭이 터빈 동익 압력면스퀼러팁 하류의 팁누설유동 및 압력손실에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 팁간극비 h/s = 1.36%에 대하여, 흡입면스퀼러의 높이는 $h_p/s=3.75%$로 일정하게 유지하고, 압력면익단소익의 폭은 w/p = 2.64%, 5.28%, 7.92%, 10.55% 등으로 변화시키면서 실험을 수행하였다. 일반적으로 압력면익단소익의 폭이 증가할수록, 통로와류 영역에서의 압력손실은 감소하였지만 팁누설유동 영역에서는 압력손실이 오히려 증가하였다. 그 결과 익단소익의 폭이 증가할수록, 질량평균 압력손실은 매우 소폭 감소하는 경향을 보였다. 본 연구 결과, 압력면스퀼러팁에 설치된 압력면익단소익은 압력손실 저감에 거의 기여를 하지 못함을 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제11권2호
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• pp.114-121
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• 2002

가압유동층 화력발전소 운전시, 석탄 및 황산화물 흡착제 내에 존재하는 알칼리금속 성분들은 유동층 연소기 출구에서 입자나 증기 형태로 배출된다 이러한 알칼리 성분은 분진제거장치에 의해 제거될 수 있으나, 대부분의 분진 제거장치는 고온, 고압을 유지하지 못하므로 전체 발전효율이 떨어지게 된다. 또한 증기상으로 존재하는 알칼리금속 성분은 터빈날개 부식의 시발점이 되며, 그 배출정도는 석탄 및 흡착제에 포함된 광물의 특성과 조성 및 가압유동층 운전조건에 따라 달라지며 그 농도는 수십 ppm 정도인 것으로 알려져 있다. 반면 가스터빈에 유입되는 연소가스중의 알칼리금속 농도 허용치는 오일 및 석탄 연소의 경우에 50 ppb 이하로 설정되어 있다. 그러므로, 석탄의 유동층연소 및 가스화 과정에서 발생되는 알칼리금속 증기는 고체상의 흡착제를 사용하여 제거하여야만 가스터빈 부식 문제를 해결하고 전체 플랜트 효율을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 보크사이트, 고령토 및 석회석 흡착제들을 가압 알칼리증기 제거반응기 조건에 알맞도록 실린더 형태의 펠렛으로 성형 및 제조하여 실첨에 사용하였다. 연구결과에 의하면, 보크사이트가 가장 우수한 흡착제로 판단되며 고령토, 석회석 순서로 알칼리 흡착능을 보여 주었으며, 흡착제와 알칼리증기 흡착률은 반응온도, 펠렛의 다공도, 및 반응가스 중 알칼리 농도와 밀접한 관계를 보여 주었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.150-153
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• 2006

액체 로켓 엔진의 가스발생기는 터빈 블레이드의 열적 손상을 막기 위해 온도의 제한이 있으며 이를 위해 농후 또는 희박 연소를 하게 된다. 따라서 비평형 화학 반응이 주로 발생하며 이를 해석하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 가스발생기에 대하여 Dagaut이 제안한 상세 화학 반응 단계를 사용하여 완전 혼합 반응기 연소 모델의 수정을 통해 계산하였으며, Frenklach의 soot 모델을 적용하여 예측 결과의 몰 분율, 가스 물성치 등의 결과에 대한 개선 방향을 제시하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제36권2호
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• pp.105-115
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• 2020

This paper presents a numerical study on the rotordynamic analysis of a dual-spool turbofan engine in the context of blade defect events. The blades of an axial-type aeroengine are typically well aligned during the compressor and turbine stages. However, they are sometimes exposed to damage, partially or entirely, for several operational reasons, such as cracks due to foreign objects, burns from the combustion gas, and corrosion due to oxygen in the air. Herein, we designed a dual-spool rotor using the commercial 3D modeling software CATIA to simulate blade defects in the turbofan engine. We utilized the rotordynamic parameters to create two finite element Euler-Bernoulli beam models connected by means of an inter-rotor bearing. We then applied the unbalanced forces induced by the mass eccentricities of the blades to the following selected scenarios: 1) fully balanced, 2) crack in the low-pressure compressor (LPC) and high pressure compressor (HPC), 3) burn on the high-pressure turbine (HPT) and low pressure compressor, 4) corrosion of the LPC, and 5) corrosion of the HPC. Additionally, we obtained the transient and steady-state responses of the overall rotor nodes using the Runge-Kutta numerical integration method, and employed model reduction techniques such as component mode synthesis to enhance the computational efficiency of the process. The simulation results indicate that the high-vibration status of the rotor commences beyond 10,000 rpm, which is identified as the first critical speed of the lower speed rotor. Moreover, we monitored the unbalanced stages near the inter-rotor bearing, which prominently influences the overall rotordynamic status, and the corrosion of the HPC to prevent further instability. The high-speed range operation (>13,000 rpm) coupled with HPC/HPT blade defects possibly presents a rotor-case contact problem that can lead to catastrophic failure.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.108-108
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• 2009

니켈기지의 석출강화 초내열합금은 가스터빈의 고온부 부품 제조에 널리 사용되고 있다. 장시간 동안 부품의 강성 유지와 구조적 안정성을 확보하기 위해서는 니켈기지의 합금에 감마프라임 생성을 위한 원소를 첨가하는데 이에 따른 용접성의 저하 때문에 보통 초합금의 용접은 고온에서 수행하게 된다. 그러나 레이저용접의 경우는 용접변수 및 입열제어가 용이해 상온에서 초합금의 용접이 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 일반적인 재료로 연성이 좋은 STS304 판재와 실제 블레이드의 재료로 사용되는 니켈계 석출강화 합금인 GTD 111DS 모재에 $CO_2$ 레이저를 이용하여 용접을 실시하였고 적용파우더와 파워, 용접속도 및 파우더 공급량 등을 달리 하였다. STS304 판재 사용시 Rene 80과 IN 625 파우더 모두 용접부에서 균열이 발생하지 않았다. 그러나 GTD 111DS 모재의 경우 IN 625 파우더에서는 결함이 없었으나 Rene 80 파우더를 사용시에는 용접부에 균열이 발생하였다. IN 625 파우더는 모재보다 기계적 성질이 떨어지는 문제가 있으나 Rene 80은 모재와 동등 이상의 기계적 성질을 보유하고 있기 때문에 Rene 80 의 적용을 위해 균열이 발생하지 않는 용접변수의 제어를 시도하였다. 용접변수의 조정 결과 레이저 파워와 파우더 공급량을 낮추고 용접속도를 높여 균열이 발생하지 않는 최적의 용접변수를 설정할 수 있었다. 최적화된 용접변수를 적용, 용접한 시편의 인장값을 보면 GTD 111DS 모재에 Rene 80 파우더로 용접된 시편의 인장강도가 상온/고온($760^{\circ}C$)의 조건에서 각각 GTD 111DS 모재의 인장강도 보다 높은 값을 나타내었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.329-334
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• 2007

고온 환경에서 작동하는 가스터빈 블레이드의 열부하 감소를 위해 다양한 냉각법이 적용되고 있다. 블레이드 외부에서는 작은 홀을 통해 저온의 냉각유체를 분사시키는 막냉각법이 사용되는데, 블레이드 내부의 정확한 온도 예측을 위해서는 작동 조건과 위치에 따른 막냉각 효율을 정확히 산출하여야 한다. 본 연구에서는 압력에 따라 반사되는 빛의 강도를 달리하는 압력감응페인트를 이용하여 평판에서의 막냉각 효율을 측정하였다. 그 결과, 압력감응페인트를 이용한 막냉각 계수 측정법은 상세한 막냉각 계수의 분포를 측정 가능케 하였다. 0.5, 1, 2의 세 가지 분사비가 실험에 적용되었고, 분사비가 커질수록 막냉각 홀 근처의 막냉각 계수는 감소하였지만 하류의 막냉각 계수는 증가하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.7-13
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• 2001

The present study investigates convective heat/mass transfer and flow characteristics inside a cooling passage of rotating gas-turbine blades. The rotating duct has staggered ribs with $70^{\circ}$ attack angle, which are attached on leading and trailing surfaces. Naphthalene sublimation technique is employed to determine detailed local heat transfer coefficients using the heat and mass transfer analogy. Additional numerical calculations are conducted to analyze the flow patterns in the cooling passage. The present experiments employ two-surface heating conditions in the rotating duct because the exposed surfaces to hot gas stream are pressure and suction side surfaces in the middle passages of an actual gas-turbine blade. Secondary flows are generated by Coriolis and centrifugal forces in the spanwise and streamwise directions. The ribs attached on the walls disturb the mainflow resulting in recirculation and secondary flows near the ribbed wall. The local heat transfer and flow patterns in the passage are changed significantly according to rib configurations and duct rotation speeds. Therefore, the geometry and arrangement of the ribs are important for the advantageous cooling performance. The experimental results show that the ribs enhance the heat transfer more than $70\%$ from that of the smooth duct. The duct rotation generates the heat transfer discrepancy between the leading and trailing walls due to the secondary flows induced by the Coriolis force. The overal heat transfer pattern on the leading and trailing walls for the first and second passes are depended on the rotating speed, but the local heat transfer trend is affected mainly by the rib arrangements.

• 한국추진공학회지
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• 제4권1호
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• pp.93-101
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• 2000

엔진 운용 중에 유로(flow Path)에 놓여 있는 팬 블레이드(blade)들은 많은 외부하중에 노출되어 있어서 고주기 피로(high cycle fatigue)에 의한 피로 파괴의 위험성이 크다. 그 중 가장 중요하게 평가되는 것이 주기적인 가진력에 의한 공진 현상과 그에 따른 피로파괴 가능성이다. 본 논문에서는 유동장 (flow field)이 지주(struts)에 의해 영향을 받게 되고, 이러한 유동장의 분포가 지주 후방에서 주기함수 형태로 팬 블레이드를 가진 할 때, 팬 블레이드에서의 진동 응답 특성과 구조적인 안정성을 평가하였다. 팬 블레이드의 피로강도를 시험적으로 평가하고, 팬 블레이드 전방 지주에 의한 공기 가진력을 가정하여 유한 요소 해석을 통한 구조적 안정성을 평가하였다. 그리고 엔진 시험에서 측정된 서지 압력 하중을 팬 블레이드의 유한요소 모델에 적용하여 구조적 영향을 평가함으로써 팬 블레이드의 구조적인 안정성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.202-212
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• 2008

A three-dimensional computation was conducted to understand effects of the low Reynolds number on the loss characteristics in a transonic axial compressor, Rotor67. As a gas turbine becomes smaller in size and it is operated at high altitude, the operating condition frequently lies at low Reynolds number. It is generally known that wall boundary layers are thickened and a large separation occurs on the blade surface in axial turbomachinery as the Reynolds number decreases. In this study, it was found that the large viscosity did not affect on the bow shock at the leading edge but significantly did on the location and the intensity of the passage shock. The passage shock moved upstream towards leading edge and its intensity decreased at the low Reynolds number. This change had large effects on the performance as well as the internal flows such as the pressure distribution on the blade surface, tip leakage flow and separation. The total pressure rise and the adiabatic efficiency decreased about 3% individually at the same normalized mass flow rate at the low Reynolds number. In order to analyze this performance drop caused by the low Reynolds number, the total pressure loss was scrutinized through major loss categories such as profile loss, tip leakage loss, endwall loss and shock loss.