• 한국항공우주학회지
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• 제38권9호
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• pp.943-954
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• 2010

본 연구에 적용된 터빈은 반경류형이며, 동익의 외경은 108 mm이다. 터빈은 1.4-4.1%의 낮은 부분분사율에서 작동하므로 익형은 축류형으로 설계되었으며 3단으로 구성되었다. 터빈에서 부분분사율과 팁간극 및 노즐유동각의 변화에 따른 성능의 변화를 측정하였다. 또한 터빈의 단수를 변경하면서 각 단수에서 발생되는 출력의 차이에 대한 측정이 이루어졌다. 본 연구의 터빈은 다양한 작동조건에서 운전되므로 넓은 작동범위에 따른 비교를 위하여 회전수를 변경하면서 탈설계 영역에서의 성능 평가가 이루어졌다. 뿐만 아니라 다양한 작동조건에 합당한 시스템의 평가를 위하여 총비오크가 얻어졌다. 아울러 소형터빈의 설계 및 성능예측을 위하여 유동해석을 수행하였으며 얻어진 예측의 결과는 실험으로 얻어진 결과와 잘 일치하였다.

• 한국가스학회지
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• 제23권6호
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• pp.90-96
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• 2019

셰일가스의 채굴량 확장과 러시아를 통한 PNG (Pipeline Natural Gas)의 도입은 천연가스가 유력한 대체 연료임을 시사해주고 있다. 따라서 향후 증대될 천연가스의 공급에 맞추어 해당 연료의 수요처 증대가 필수적인 상황이다. 이와 같은 상황에서 수송분야는 저탄소 기체 연료인 천연가스를 적용하기 적합한 분야이며, 이를 통해 이산화탄소와 입자상 물질 등의 유해 배기물질을 저감하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 천연가스는 자발화 특성이 낮고, 내노킹(Anti-knocking)성이 우수하기 때문에 전기점화 방식에 적합하다. 최근 가솔린 엔진은 연비 개선을 위해 연소실에 직접 분사하는 방식을 주로 채택하고 있으나,연소실 내로 액상 직분사를 하는 반면 천연가스의 경우 액상분사 혹은 고압 분사가 어렵다. 따라서 포트에 분사하는 방식을 사용하므로 동등 흡기압력에서 연료의 분율이 흡입공기의 체적을 대체하여 가솔린 직분 방식에 비해 출력이 저하되는 현상을 피할 수 없게 된다. 이에 본 연구에서는 터보차저를 천연가스 포트 분사 엔진에 적용하여 흡기 압력 상향을 통한 출력 보상을 도모하고자 하였다.그 결과 천연가스 적용 시 흡기압력을 기존 가솔린 대비 5-27 % 상향 시 가솔린 직분사 엔진과 동등 출력을 확보함과 동시에 향상된 제동 열효율을 확인 할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.861-869
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• 2020

대용량 유도전동기용 인버터 개발을 위한 부하 장치는 고가의 제작 비용 및 제작에 많은 시간이 필요하므로 유도전동기 및 부하 장치를 대체할 수 있는 시뮬레이터 개발에 대한 필요가 증대되고 있다. 기존의 대용량 3상 유도전동기의 인버터용 부하 시뮬레이터는 리액터와 3상 PWM 정류기를 사용하여 시험용 인버터의 전류를 제어함으로써 단지 인버터의 부하로만 작용할 뿐 유도전동기의 특성을 모사하기 어렵다. 본 논문에서는 LCL 필터와 3상 PWM 정류기를 이용하여 3상 유도전동기의 모델과 부하 특성을 모사할 수 있는 실시간 시뮬레이터를 제안한다. PWM 인버터에 흐르는 전류는 3상 유도전동기의 고정자 전류를 모사하며 LCL 필터의 인덕터에 흐르는 전류와 커패시터 전압에 의해 제어된다. LCL 필터의 커패시터 전압은 3상 유도전동기의 회전자 자속에 의해 고정자 권선에 유기되는 유도기전력을 모사하며 인덕터 전류와 PWM 정류기에 의해 제어된다. 3상 유도전동기의 회전자 전류, 고정자 및 회전자 자속, 전동기 토크, 슬립 주파수 및 회전자 속도는 인버터에 흐르는 전류와 유도전동기의 상수로부터 유도된다. MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 통하여 제안된 3상 유도전동기용 실시간 시뮬레이터의 전기적, 기계적 모델 특성 및 벡터제어 동작을 검증하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-6
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• 2007

본 연구에서는 바이오가스의 연소엔진을 이용한 에너지 전환시에 발생되는 $NO_x$와 CO의 배출특성을 분석하고 나아가 배출계수를 산정하고자 하였다. 바이오가스의 주성분인 메탄을 70%로 한 합성가스를 이용하여 실험한 결과 연소엔진의 표준상태에서 $NO_x$와 CO가 각각 4 ppm과 100 ppm의 배출농도를 나타내었고, 이는 1.29g/MMBtu와 30.86 g/MMBtu의 배출계수 값을 산정할 수 있었다. 바이오가스의 주성분인 메탄을 60%로 한 약간의 과잉공기의 상태에서는 $NO_x$와 CO가 각각 2 ppm과 200 ppm의 배출농도를 나타내었고, 이는 정격 조건에 비해 투입열량이 적어져 연소온도의 저하로 인하여 열적 반응에 의해 생성되는 $NO_x$는 줄고, CO는 증가함을 알 수 있었다. 미국 EPA의 배출계수를 비교하기 위하여 투입된 연료의 열량을 기준으로 비교해 볼 때 본 연구의 결과가 $NO_x$의 경우 근사한 값을 보여 주었고, 이는 국내 바이오 가스 연소시의 오염배출계수로 잘 적용 가능함을 보여 주었다. 본 연구에서 사용한 가스엔진이 오염배출 측면에서 대기 환경보전법상의 배출 허용기준 내에서 가동됨을 알 수 있었고, 가동조건에 따라 연소온도를 증가시킴으로서 CO의 발생을 저감시킬 수 있으리라 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권1호
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• pp.31-36
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• 2012

군용 차량은 일반 차량에 비하여 높은 기동 성능 및 정숙성을 요구한다. 또한 최소의 연료 보급으로 최대의 작전 수행 능력을 보유하고 있어야 한다. 시리즈 하이브리드 자동차의 경우 모터만을 이용하여 차량을 구동하므로, 정숙성이 뛰어나고 초기 기동 토크가 커 구동 성능이 뛰어나다. 또한 하이브리드화를 통하여 연비 향상 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 시리즈 하이브리드 차량의 경우 배터리 SOC 와 차량의 주행 상태에 따라 엔진과 발전기로 이루어진 발전 시스템에서 전기를 생산하여 차량 구동에 이용하거나 배터리를 충전한다. 발전 시스템의 작동 여부와 작동 영역을 결정하는 것이 시리즈 하이브리드 차량의 주행 전략이며 이 주행전략에 따라 연비 성능에 차이가 난다. 본 연구에서는 Thermostat, Power-Follower, Combined 주행 전략을 비교/평가 하였으며 새롭게 제안한 Combined 주행 전략을 통하여 기존 차량 대비 37%의 연비 향상 효과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제6권2호
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• pp.1-8
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• 1982

The objective of this study was to find out the technical feasibility of ethanol-diesel fuel blends as a diesel engine fuel. Fuel properties essential to the proper operation of a diesel engine were determined for blends containing several concentrations of ethanol in No. 2 diesel fuel. A single-cylinder diesel engine for a power tiller was used for the engine tests, in which load, speed and fuel consumption rate were measured. The fuels used in tests were No. 2 diesel fuel and a blend containing 10-percent ethanol and 90-percent No. 2 diesel fuel. The results of the study are summarized as follows. 1. It was not possible to blend ethanol and No. 2 diesel fuel as a homogeneous solution even though anhydrous ethanol was used. The problem of blending ethanol in No. 2 diesel fuel could be solved by adding butanol about 5% of the amount of ethanol in the blends. 2. Because ethanol had a much lower boiling point ($78.3^{\circ}C$ under atmospheric pressure) than a diesel fuel, it was necessary to store ethanol-diesel fuel blends airtight in order to prevent them from evaporation losses of ethanol. 3. The addition of ethanol to No. 2 diesel fuel lowered the fuel viscosity and the cetane rating, but a blend of 10% ethanol and 90% diesel fuel had a viscosity and a cetane rating well above the KS minimum values for No. 2 diesel fuel. 4. At the rated speed, the specific fuel consumption of No.2 diesel fuel was lower than that of the 10% ethanol blend for the almost entire range of load. However, under the overload condition the specific fuel consumption was lower for the 10% ethanol blend. 5. Under the variable-speed full-load tests, both fuels produced approximately the same torque and power. At the speeds of 1600rpm or below, the specific fuel consumption of No. 2 diesel fuel was lower than that of the 10% ethanol blend. At the speeds of 1600rpm or above, however, the specific fuel consumption was lower for the 10% ethanol blend. 6. At the ambient temperature above $15^{\circ}C$, the use of the 10% ethanol blend in the engine created a vapor lock in the fuel injection pump and stalled the engine. The vapor locking problem was overcome by chilling the surroundings of the fuel injection pump and the cylinder head with water.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.314-319
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• 2019

초기 유속과 블레이드의 회전수에 따라 변화하는 쉬라우드 시스템 내 유속 변화와 블레이드의 효율 특성을 분석을 위해 수치해석 방법을 이용한 연구를 수행했다. 해석 조건으로 0.35 m/s에서 1.0 m/s까지 초기 유속 변화와 50 rpm부터 300 rpm까지 블레이드의 회전수를 변화시키며 기계적 효율을 추정했다. 유속 변화는 유입부 대비 중심부에서 모든 경우 약 1.8배 이상 증가하는 경향을 보였으며, 초기 유속 0.5 m/s 대비 0.75 m/s에서 유속 변화율이 감소했다. 또한 블레이드의 토크를 이용한 기계적 효율 역시 0.5 m/s의 경우 가장 높은 효율을 보였으며, 모든 경우 유사한 경향성을 보였다. 한편 최대 효율은 초기 유속 0.5 m/s인 경우 TSR 4.77에서 약 20.88%로 산정됐다. 본 연구에서 수행한 블레이드의 기계적 효율 분석은 수리모형실험에 필요한 기초적 자료를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.567-573
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• 2017

자동차 부품 중 드라이브 샤프트는 엔진에서 발생하는 토크를 바퀴에 전달하는 동력 전달장치의 핵심 부품이다. 엔진에서 입력되는 비틀림 하중과 주행 중 발생하는 실동하중에 의한 부품의 파손을 방지하기 위해, 고주파 열처리로 강도 및 피로수명이 개선되고 있다. 본 연구에서는 고주파 열처리에 따른 드라이브 샤프트의 피로수명을 정량적으로 평가할 수 있는 피로수명 평가기법을 구축하였다. 드라이브 샤프트의 소재인 SAE10B38M2 강재로 모재 및 경화깊이가 서로 다른 고주파 열처리 시편 두 종을 제작하여 비틀림 하중 하에서의 전단 변형률 제어 피로시험을 진행하였고, 변형률-수명 피로수명 평가에 필요한 피로 물성값을 구하였다. 얻어진 피로 물성값을 이용하여 드라이브 샤프트의 변형률 기반 피로해석을 진행하였으며, 얻어진 피로수명 결과를 시제품 피로시험 결과와 비교하여 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제8권1호
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• pp.17-36
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• 1984

Since 1973, the competition on the development of fuel saving type internal combustion engines has become severe by the two times oil shock, and new type engines are reported every several months. Whenever these new type engines are developed, new designs are required and they will be offered in the market after performing the endurance test for a long time. But the engine market is faced with a heavy burden of finance, as the developing of a new engine requires tremendous expenses. For this reason, the computer simulation method has been lately developed to cope with it. The computer simulation method can be available to perform the reasonable research works by the theoretical analysis before carrying out practical experiments. With these processes, the developing expenses are cut down and the period of development is curtailed. The object of this study is the development of simulation computer program for the small naturally aspirated four-stroke diesel engine which is intended to product by the original design of our country. The process of simulation is firstly investigated for the ideal engine cycle, and secondly for the real engine cycle. In the ideal engine cycle, each step of the cycle is simulated by the energy balance according to the first law of thermodynamics, and then the engine performance is calculated. In the real cycle imulation program, the injection rate, the preparation rate and the combustion rate of fuel and the heat transfer through the wall of combustion chamber are considered. In this case, the injection rate is supposed as constant through the crank angle interval of injection and the combustion rate is calculated by the Whitehouse-Way equation and the heat transfer is calculated by the Annand's equation. The simulated values are compared with measured values of the YANMAR NS90(C) engine and Mitsubishi 4D30 engine, and the following conclusions are drawn. 1. The heat loss by the exhaust gas is well agree with each other in the lower load, but the measured value is greater than the calculated value in the higher load. The maximum error rate is about 15% in the full load. 2. The calculated quantity of heat transfer to the cooling water is greater than the measured value. The maximum error rate is about 11.8%. 3. The mean effective pressure, the fuel consumption, the power and the torque are well agree with each other. The maximum error is occurred in the fuel consumption, and its error rate is about 7%. From the above remarks, it may be concluded that the prediction of the engine performance is possibly by using the developed program, although the program needs to reform by adding the simulation of intake and exhaust process and assumping more reliable mechanical efficiency, volumetric efficiency, preparation rate and combustion rate.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제17권4호
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• pp.133-140
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• 2020

Traction performance of a tractor varies depending on soil conditions. Sinkage and slip of the driving wheel for tractor frequently occur in a reclaimed land. The objective of this study was to develop a tractor suitable for a reclaimed land. Traction performance was evaluated according to soil conditions of reclaimed land and paddy field. Field experiments were conducted at two test sites (Fields A: paddy field; and Field B: reclaimed land). The tractor load measurement system was composed of an axle rotation speed sensor, a torque meter, a six-component load cell, GPS, and a DAQ (Data Acquisition System). Soil properties including soil texture, water content, cone index, and electrical conductivity (EC) were measured. Referring to previous researches, the tractor traveling speed was set to B3 (7.05 km/h), which was frequently used in ridge plow tillage. Soil moisture contents were 33.2% and 48.6% in fields A and B, respectively. Cone index was 2.1 times higher in field A than in field B. When working in the reclaimed land, slip ratios were about 10.5% and 33.1% for fields A and B, respectively. The engine load was used almost 100% of all tractors under the two field conditions. Traction powers were 31.9 kW and 24.2 kW for fields A and B, respectively. Tractive efficiencies were 83.3% and 54.4% for fields A and B, respectively. As soil moisture increased by 16.4%, the tractive efficiency was lowered by about 28.9%. Traction performance of tractor was significantly different according to soil conditions of fields A and B. Therefore, it is necessary to improve the traction performance of tractor for smooth operations in all soil conditions including a reclaimed land by reflecting data of this study.