• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제10권1호
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• pp.74-84
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• 1986

Ejectors, having no moving, lubricating and leaking parats, are widely used as marine pumps because of its high working confidence. For instance, uses in ships are stripping in crude oil tank, bilge discharge in engine room, ballast water pumping on are carrier, and brine discharge from fresh water generator. And it is also used as cooling water recirculating pump in boiling water type nuclear reactor and deep-well pump. It is not easy to determine the optimal dimension for designing each ejector agreed with its suggested performance condition, because complicated calculations must be repeated to obtain the maximum efficiency affected by flowrate ratio, head ratio, area ratio and so on. Therefore, it is considered that the CAD (Computer-Aided Design) for ejector is a powerful method for design according to the individual design condition. In this paper, a computer program for water ejector design is developed based on the previous paper on theoretical analysis and experimental results for water ejector. And from the theoretical approach, an equation for the working limit and an equation for determing the shape of throat are obtained. The validity of the present computer program is sufficiently confirmed through the comparison of the computed results with the main dimension of the previous manufactured water ejector. This program will be easily developed as the CAD for various kinds of ejectors, including steam ejector.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.373-378
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• 2011

해수 히트펌프를 이용한 냉동법 담수화시스템의 개발을 위한 시스템 설계 및 성능 해석을 수행하였다. 해수 히트펌프시스템의 열역학적 모델은 냉동사이클을 이용하였고, 이를 해수 담수화시스템에 적용하였다. 응축기의 유입 해수온도 및 증발기의 얼음 생성 비율에 따른 해수 히트펌프 시스템의 성능을 분석하고, 이에 따른 담수 생산량 및 담수 1kg 생산에 대한 소요 에너지 등 냉동법 담수화 시스템의 성능을 비교 분석하였다. 압축기 소요동력 및 응축기 용량은 응축기로 유입되는 해수온도가 감소함에 따라 감소하였다. 담수 1kg 생산에 따른 소요 에너지는 응축기 유입 해수온도가 $8^{\circ}C$일 때가 $20^{\circ}C$일 때에 비해 약28.9% 감소하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.576-581
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• 2011

본 논문은 $CO_2$ 히트펌프용 모세관의 기초 설계자료를 제공하기 위해서 모세관 길이 예측에 대해서 이론 및 실험적으로 조사하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수로는 증발온도, 가스냉각기 냉각압력, 냉매유량, 모세관의 관경 등이다. 몇몇 연구자들의 자료를 바탕으로 $CO_2$ 모세관 길이를 예측할 수 있는 수학적 모델식을 작성하였다. 그리고 단열 모세관 팽창장치내 $CO_2$의 증발온도, 냉매유량, 냉각압력 등에 대해서 실험한 결과, 이들 모두는 식 (3)으로 예측한 값과 0.63~10.9%이내에서 좋은 일치를 보였다. 따라 서 본 연구에서는 $CO_2$ 열펌프 단열 모세관에 대한 기초설계 자료로서, 냉각압력, 증발온도, 모세관 직경, 냉매유량 등의 조건으로부터 모세관 길이를 계산해낼 수 있는 예측 상관식을 제안하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.893-904
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• 2013

NSGA-II와 함께 크리깅 메타모델기반 다목적최적설계 전략을 3차원 CFD 시뮬레이션을 통해 액셜 피스톤 펌프의 밸브 플레이트 형상을 최적화하는데 적용하였다. 펌프의 압력 변동을 저감하고 수력 효율을 최대화하기 위한 최적설계 과정은 두 단계, 즉 (1) 밸브 플레이트 상의 6개 형상 설계 변수를 선정하고 각 설계변수의 변화에 따른 CFD 해석을 수행하며, (2) CFD 데이터를 이용한 NSGA-II에 기반한 다목적최적설계 접근방식으로 최소 맥동 압력과 펌프 효율 설계에 대해 파레토 프론트를 평가하는 것으로 구성된다. 이들 결과로부터 최소 맥동 압력을 가지며 액셜 피스톤 펌프의 목표 효율에 도달하는 최적 절충해를 선택할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.2189-2196
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• 2015

환경오염 및 유류비가 증가함에 따라 선박 에너지 절감 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PCS(Pump Control System)는 선박냉각시스템에서 해수펌프 회전속도, 청수펌프 회전속도 및 3-Way V/V 위치 제어를 통해 에너지를 절감하는 펌프제어시스템이다. 본 논문에서는 PCS의 신뢰성 확보를 위해 실 선박의 냉각시스템과 유사한 환경을 갖춘 PCS 시뮬레이터를 개발하였다. 또한 PCS 시뮬레이터를 위한 컴퓨터 기반의 제어 시스템 및 데이터 저장시스템을 개발하였다. 제어 및 데이터 저장시스템 개발에는 National Instrument 사의 cDAQ 및 LabVIEW를 사용하였다. 최종적으로 저장된 데이터를 분석하여 시뮬레이터의 동작을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권1호
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• pp.130-137
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• 2019

원심 해수냉각 펌프를 분석하기 위하여 다른 운전 유량에 대한 캐비테이션 거동을 조사하였다. 3D 2상 해석은 ANSYS-CFX 상용코드로 수행되었다. 해석에는 $k-{\varepsilon}$ 난류와 Rayleigh-Plesset cavitation 모델이 사용되었다. 수치 예측에 기초하여 세 가지 토출 유량값에 대하여 헤드 드롭 특성곡선이 작성되었다. 더 높은 유량에서 임펠러는 버블 캐비테이션에 보다 취약하다. 0.7Q, Q 및 1.3Q(Q: 설계 유량)에서 작동하는 펌프의 3 % 헤드 드롭 위치는 각각 NPSHa 1.21 m, 1.83 m 및 3.45 m에 해당한다. 증기 기포의 볼륨이 예측되고 캐비테이션의 위치는 임펠러 내에서 발생하는 캐비티를 시각화하여 예상하였다. 또한, 압력계수와 날개 부하 분포가 구체적으로 제시되어 캐비테이션이 펌프 운전에 미치는 해로운 영향을 나타냈다. 또한, 압력계수 분포와 날개부하 차트가 구체적으로 제시되어, 펌프 운전에 캐비테이션이 미치는 해로운 영향을 나타냈다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.248-254
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• 2015

국내에는 아직 침수선박 구조용 대용량 배수펌프에 대한 기술개발 사례가 없는 상황이다. 현재 침수선박 구조를 위해 농업용 배수펌프가 사용되고 있으나 실효성이 현저히 떨어지며, 낮은 배수량, 이물질 걸림 현상, 겨울철 운전 오작동 등의 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 해양에서 신속한 침수선박의 구조를 위해 현재 장비가 가지는 문제점을 개선하여 분당 20 톤의 배수량을 가지는 대용량 배수펌프 시스템을 개발하고자 한다. 대용량 배수펌프 시스템은 펌프 배출구를 통해 배출되는 흡입양정 8 m에서 분당 20 톤의 해수를 배출하는 것을 목표로 배수펌프 시스템 설계 및 개발을 수행하였다. 펌프종류는 조선해양 분야에서 액체를 이송하는데 가장 많이 사용되는 원심펌프를 채택하였으며, 요구 시방을 기초로 펌프를 설계하였다. 임펠러 블레이드는 요구 시방과 Stepanoff 설계 상수를 이용하여 임펠러 제원과 블레이드 입출구각을 도출하였고, 설계된 임펠러와 하우징 형상에서 목표 유량 만족 여부를 확인하기 위해 유동해석을 수행하여, 임펠러 회전수에 따른 유량을 검토하였다. 또한 실제 운전 중에 발생할 수 있는 제품에 대한 구조적인 취약성을 판단하기 위해 임펠러 구조해석을 수행하여 안전성을 검토하여, 침수선박 구조를 위한 배수펌프 시스템 개발을 완료하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권5호
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• pp.526-532
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• 2005

The cooling heat transfer coefficient of $CO_2$(R-744) in a horizontal tube was investigated experimentally. The experiments were conducted without oil in a closed refrigerant loop which was driven by a magnetic gear pump. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump. a mass flow meter. a pre-heater and gas cooler(test section). The test section consists of a smooth, horizontal stainless steel tube of 7.75 mm inner diameter. The experiments were conducted at mass flux of 200 to $400\;kg/m^{2}s$ and the inlet cooling pressure of 7.5 MPa to 10.0 MPa. The variation of heat transfer coefficient tends to decrease as cooling pressure of $CO_2$ increases. The heat transfer coefficient with respect to mass flux increases as mass flux increases. The pressure drop of $CO_2$ in the gas cooler shows a relatively good agreement with that predicted by Blasius's correlation. The local heat transfer coefficient of $CO_2$ agrees well with the correlation by Bringer-Smith.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권5호
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• pp.552-559
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• 2005

The evaporation pressure drop of $CO_2$ (R-744) in a horizontal tube was investigated experimentally. The experiments were conducted without oil in a closed refrigerant loop which was driven by a magnetic gear pump. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump. a mass flow meter, a pre-heater and evaporator (test section). The test section consists of a smooth. horizontal stainless steel tube of 7.75 mm inner diameter. The experiments were conducted at mass flux of 200 to $500\;kg/m^{2}s$, saturation temperature of $-5^{\circ}C\;to\;5^{\circ}C$. and heat flux of 10 to $40\;kW/m^2$. The test results showed the evaporation pressure drop of $CO_2$ are highly dependent on the vapor qualify, heat flux and saturation temperature. The evaporation pressure drop of $CO_2$ is very lower than that of R-22. In comparison with test results and existing correlations. the best fit of the present experimental data is obtained with the correlation of Choi et al. But existing correlations failed to predict the evaporation pressure drop of $CO_2$. Therefore, it is necessary to develop reliable and accurate predictions determining the evaporation pressure drop of $CO_2$ in a horizontal tube.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제27권1호
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• pp.57-64
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• 2003

The characteristics of fuel spray have an important effect on engine performance such as power, specific fuel consumption and emission because fuel spray controls the mixing and combustion process in an engine. Therefore, if the characteristics of fuel spray can be measured, they can be effectively used for improving engine performance. The major factors controlling fuel spray are injection pressure, ambient pressure and engine speed. In this study, the experiment is performed in a high temperature and high pressure chamber. In experiments, spray tip penetration, spray angle and spray tip velocity are measured at various injection pressure (10 and 14 MPa), ambient pressure(3,4 and 5 MPa), fuel pump speed(500, 700 and 900 rpm). Experimental results are useful for deriving an experimental spray equation and design an optimal engine. The results showed that injection pressure, ambient pressure and fuel pump speed are important factors influencing on the characteristics of spray. 1) Injection pressure influences on the characteristics of spray. That is, as injection pressure is increased, spray angle is decreased but spray penetration and spray tip velocity is increased. 2) Spray angle and spray penetration are increased as fuel pump speed is increased.