• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.1338-1345
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• 2009

Although rock excavation is necessary for the effective utilization of urban space, most conventional rock excavation methods, including the blasting method, cause high noise and vibration. Meanwhile, if a high pressure waterjet system is applied to excavate underground spaces in urban areas, the public grievance can be reduced by low noise and vibration. In this study, an abrasive waterjet system is designed and developed to study the influence of various performance parameters such as jet pressure, nozzle traverse speed, stand-off distance, or abrasive feed rate on waterjet excavation performance in laboratory. Using the developed waterjet system, rock drilling characteristics are identified by measuring drilling depths as a function of the jet exposure time. The drilling depth linearly increases with increasing the jet exposure time(under 60sec). Rock cutting characteristics are also obtained with various jet pressures(1600~3200kg/$cm^2$) and nozzle traverse speeds(1.9~14.1mm/s): The cutting depth is nonlinearly related to the jet pressure and traverse speed. Indeed, the cutting depth increases with an increase in the jet pressure and a decrease in the nozzle traverse speed. This trend can be explained by energy transferring/loss mechanism.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.585-598
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• 2021

The course-keeping stability of a high speed planing boat should be considered at the design stage for its safe operations. The shape of waterjet intake plane is one of important design parameters of a waterjet propelled planing boat. That has significant influences on the stern flow patterns and pressure distributions. In this study, the effects of the waterjet intake shapes of planing boats on the course-keeping stabilities are investigated. Two kinds of designed planing boats have the same dimensions, but there are differences in waterjet intake plane shapes. Captive and free-running model tests, Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses are carried out in order to estimate their hydrodynamic performances including course-keeping stabilities. The results show that the flat and wide waterjet intake plane of the initially designed boat makes the course-keeping stability worse. The waterjet intake shape is redesigned to improve the course-keeping stability. The improved performances are confirmed by free-running model tests and full-scale trials.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.922-927
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• 2004

Abrasive waterjet (AWJ) cutting is an emerging technology for precision cutting of difficult-to-machining materials with the distinct advantages of no thermal effect, high machinability, high flexibility and small cutting forces. This paper investigated theoretical and experimental cutting characteristics associated with abrasive waterjet cutting of quartz GE214. It is shown that the proper variations of several cutting parameters such as waterjet pressure, cutting speed and cutting depth improve the roughness on workpiece surfaces produced by AWJ cutting. From the experimental results by AWJ cutting of quartz GE214, the optimal cutting conditions to improve the surface roughness were proposed and discussed.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.118-126
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• 2005

Abrasive waterjet (AWJ) cutting is an emerging technology for precision cutting of difficult-to-machining materials with the distinct advantages of no thermal effect, high machinability, high flexibility and small cutting forces. This paper investigated theoretical and experimental cutting characteristics associated with abrasive waterjet cutting of quartz GE214. It is shown that the proper variations of several cutting parameters such as waterjet cutting pressure, cutting speed and cutting depth improve the roughness on workpiece surfaces produced by AWJ cutting. From the experimental results by AWJ cutting of quartz GE214, the optimal cutting conditions to improve the surface roughness and precision were proposed and discussed.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.533-551
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• 2015

암석은 인공적인 재료(금속, 유리)에 비해 불균질하고 이방성을 가지고 있기 때문에 워터젯 절삭시 매우 복잡하게 파쇄되는 특성을 가진다. 워터젯 절삭시 암석특성에 따라 절삭성능이 결정되므로 물성에 대한 영향을 파악하는 것은 매우 중요하다. 워터젯 절삭효율에 영향을 미치는 물성은 선행문헌의 실험조건(수압, 연마재 투입량, 이격거리 등) 및 암종에 따라 다양하게 제시되고 있다. 본 연구에서는 워터젯 시스템을 이용한 암석절삭에 있어서 물성영향에 대해 문헌연구를 실시하고 중요 물성을 분석하였다. 선행문헌 연구를 통해 암석의 공극율, 일축압축강도, 경도가 워터젯 암석 절삭에 있어서 중요한 물성으로 도출되었다. 분석결과는 향후 워터젯 절삭 기술을 이용한 터널공사시, 암반특성에 따른 굴착효율을 예측하기 위한 기초지식을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.183-190
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• 2007

It is well known that abrasive waterjet(AWJ) was developed as a kind of high-density energy processing technologies. AWJ is used to obtain the better cutting quality of various materials such as metals, ceramics, glass and composite materials within a short manufacturing time because of the characteristics of heatless and noncontact processing. However, AWJ device still has some problems to obtain the high quality of thin workpiece. In this paper, we investigated the optimal microcutting conditions of AWJ, such as maximum pressure, cutting speed and standoff distance of thin multi-layered materials. The experimental results show that AWJ has possibilities and potential to apply to the microcutting of thin multi-layered materials for IT industrial applications.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.817-823
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• 2020

In recent, the machining of difficult-to-cut materials such as titanium alloys, stainless steel, Inconel, ceramic, glass, and carbon fiber reinforced plastics (CFRP) used in aerospace, automobile, medical industry is actively researched. Abrasive waterjet is a non-traditional processing method in which ultra-high pressure water and abrasive particles are mixed in a mixing chamber and shoot out jet through a nozzle, and removed by erosion due to collision with a material. In particular, the nozzle of the abrasive waterjet is one of the most important parts that affect the machining quality as with a cutting tool in general machining. It is very important to monitor the condition of the nozzle because the workpiece is uncut or the surface quality deteriorates due to wear, expanding of the bore, damage of the nozzle and clogging of the abrasive, etc. Therefore, in this paper, we propose a monitoring system based on Acoustic Emission(AE) sensor that can detect nozzle condition in real time during AWJ processing.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.65-76
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• 1996

현재 다양한 형태의 선박에서 채용되고 있는 프로펠러에 의한 추진 방법은 선박의 속력이 고속이 되면 프로펠러 날개 상에 발생하는 캐비테이션을 피할 수 없기 때문에 이로 인하여 프로펠러의 효율이 저하 되거나 날개 자체에 손상이 발생하게 된다. 이러한 현상을 예방하고자 고속으로 항해하는 선박에서는 초월공동 프로펠러나 워터제트 등이 많이 사용되고 있다. 본고에서는 현대선박해양연구소에서 초고속선 개발의 일환으로 추진되고 있는 워터제트 추진 모형시험에 대하여 간략하게 논하고자 한다. 대상 모형선박은 길이가 5.3cm인 쌍동선으로서 내부에 워터제트를 설치하였다. 모형시험시 흔히 발생할 수 있는 오차를 최소화 하기 위하여 하나의 모터에 2개의 축을 연결하여 워터제트 내부의 임펠라를 구동하는 방식을 채용하였으며 워터제트 출구에서의 압력을 계측하여 유량으로 환산한 후 발생하는 추력을 계산하였다. 압력은 출구 주위에 pressure tab을 설치한 후 이를 비닐튜브를 사용하여 압력센서에 연결하여 계측하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.9-21
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• 1999

물분사 추진장치(waterjet)는 현재 고속선의 추진기로 폭넓게 사용되고 있으나, 입구면(inlet) 형상에 따른 효율 문제와 제작상의 어려움으로 인해 제작사는 한정되어 있다. 입구면 형상 설계에 있어서 가장 중요한 문제는 효율에 크게 영향을 주는 공동(cavitation) 발생을 최소화하는 것이다. 본 논문에서는 포텐셜 유동해석에 의해 공동발생이 최소화되는 최적 형상을 찾기 위해, 평접형(flush type) 이차원 물분사 추진장치의 입추면 형상을 수치계산 모델로 택하여 이차원 단면으로 가정하고, 유동해석을 수행하였다. 형상 파라미터의 변화를 통해 얻어진 다양한 입구면 형상에 대해 수치계산을 수행하여, 공동 발생에 미치는 입구면 형상의 영향을 조사하였고, 이를 바탕으로 최적 형상을 얻을 수 있는 형상해석 기법을 확립하였다. 또한 주어진 입구면 주위의 압력분포를 입력자료로 하여 입구면 형상이 찾아지도록 하는 형상 설계법을 확립하였다. 입구면의 형상 해석 및 형상 설계시 이용한 포텐셜 유동해석은 최근 공동문제 해석에 적용되어 좋은 결과를 주고 있는 포텐셜을 기저로 한 패널법[1,2]을 적용하였다. 형상 해석을 수행하여 얻어진 결과와 Kashiwadani[3,4]의 결과를 비교하여 근사한 결과를 얻은 것으로 본 논문의 형상 해석 기법의 우수성을 알 수 있었다. 형상 해석 결과로 얻어진 압력분포를 입력자료로 하여 입구면의 lip과 ramp에 대한 형상 설계를 수행한 결과 모두 만족스러운 결과를 얻었다.