• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.11-11
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• 2010

고도의 진공 환경을 요구하는 반도체 생산 라인에 적용되는 고진공 펌프는 주로 복합 분자펌프와 크라이오 펌프가 사용되고 있다. 이 중 크라이오 펌프는 극저온으로 냉각되는 냉각판에 기체 분자를 응축 또는 흡착시켜 기체를 제거하는 방식으로 복합 분자 펌프로 무게가 가볍고 증발 온도가 낮은 네온, 수소, 헬륨 기체 제거에 장점이 있다. 본 연구에서는 현재 상용화된 크라이오 펌프에 적용되는 GM 극저온 냉동기를 대체하기 위한 2단 GM형 맥동관 냉동기를 개발하여 기초 성능 시험을 수행하였다. 1단과 2단 모두 U-자형 형상으로 제작되었으며, 압력과 질량 유동 사이의 위상 조절을 위하여 오리피스 밸브와 이중 유입 밸브를 사용하였다. 개발된 맥동관 냉동기의 냉각 성능 목표는 1단(80 K)과 2단(20 K)에서 각각 45 W와 5 W이다. 기초 시험에서는 위상 조절용 밸브들의 개도와 작동 조건에 대한 냉각 특성과 부하 특성 시험을 수행하였다. 특히, 본 연구에서는 로터리 밸브 및 위상 조절 기구의 배치로 인해 고온부 형상이 복잡한 맥동관 냉동기를 크라이오 펌프로의 적용 편의성을 위하여 고온부 외형 구조를 단순화하였으며, 개발된 맥동관 냉동기와 기존에 크라이오 펌프에 적용되는 GM 극저온 냉동기를 비교, 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1293-1300
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• 2011

물 냉각기의 응축기와 증발기의 형상(길이, 관 직경, 관수, 통로 수)은 설비비용에 관련된 열전달 면적과 운전비용에 관련된 압력강하와의 조화로 결정될 수 있다. 물 냉각기 (냉동사이클)의 쉘-관 형상의 열교환기(응축기와 증발기)의 관 내부로 물이 통과할 때, 주어진 냉각부하와 요구조건을 만족하면서, 물 압력강하가 작은 설계조건에 초점을 맞추었다. 상업용 강화튜브의 사용과 상용 소프트웨어를 사용한 해석결과의 검증으로 실용성과 신뢰성 확보를 도모하였다. 해석결과, 관 통로 수를 적게, 관 직경을 크게, 관 수를 많게 선정하면, 관 길이를 짧게 하므로 물측 압력강하를 줄일 수 있었다. 그러나, 관수가 특정값보다 많을 때는 오히려 작은 관 직경을 사용하는 것이, 내부열저항의 감소로 인한 단위 길이 당 총열저항 감소 때문에, 관 길이를 짧게 하여 설비비용을 줄일 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.89-98
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• 2006

기존의 상수관 파괴로 인한 피해 영역의 산정에서는 파괴된 관만을 피해영역으로 고려하였으나 이는 파괴된 관만이 차폐되었을 경우에만 정확하다 할 수 있다. 차폐에 이용되는 밸브의 배치에 따라 추가로 더 많은 관들이 파괴된 관과 함께 차폐가 될 수 있으며 Walski에 의하여 제안된 segment 개념으로 이러한 추가적인 관의 차폐를 고려할 수 있는 방법이 Jun에 의해서 개발되었다. 그러나, segment 개념으로 찾아질 수 있는 피해영역보다 더 많은 부분이 관 파괴의 영향을 받을 수 있으며, 이는 관들의 연결형상에 의한 차폐와 용수 수요지점에서 적정한 압력수두를 확보하지 못하여 발생하는 추가적인 피해에 기인한다 본 연구에서는 밸브의 위치에 따른 추가적인 피해영역과 함께 관들의 연결형상 그리고 압력수두에 따른 피해를 순차적으로 고려할 수 있는 방법을 제안하여 제안된 방법을 실제 상수관망에 적용하여 적용성을 검토한다 실제 상수관망에 적용한 결과 한 개의 상수관 파괴에 의한 피해 영역이 밸브위치와 용수노선의 설계에 따라 많은 지역에 피해를 발생시킬 수 있음을 보여 주고 있다. 따라서 본 연구에서 제안된 방법을 적용하여 산정된 상수관 파괴에 따른 피해영역이 현실을 정확히 반영함을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권2호
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• pp.184-190
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• 2008

원전 증기발생기 전열관의 건전성을 평가하기 위해서 여러 가지 와전류검사 기법이 적용되고 있다. 이와 같은 와전류검사 기법중에서 보빈탐촉자 기법은 전열관에 발생할 수 있는 축방향균열, 마모 검사에 적용하고 있으며, MRPC 기법은 튜브시트 상단 및 곡관부위 균열의 정밀검사에 적용된다. 원전 증기발생기 전열관의 설치공정 혹은 운전중에 전열관에 덴트(dent, 혹은 ding) 및 벌지(bulge)가 형성될 수 있으며, 와전류검사에서 이러한 지시는 결함으로 간주하지 않기 때문에 일정 크기 이상의 지시만 검사보고서에 기록하여 관리하고 있다. 이러한 지시는 보빈탐촉자 기법으로 용이하게 검출이 가능하고 보빈단면형상검사에 의해 대략적인 크기의 측정이 가능하지만, 정확한 크기 및 형상은 알 수는 없으므로 본 연구에서는 단면형상검사의 정확도를 증가시키기 위해 $8{\times}1$ 다중코일 탐촉자를 설계 개발하여 그 정확도를 평가하였다. 한편, OPR-1000형 증기발생기 전열관의 튜브시트 확관 천이영역에 형성된 덴트부위에 균열성 결함이 발생할 가능성이 높기 때문에 일부 발전소에서는 예방차원의 슬리빙을 수행하고 있다 이와 같은 슬리빙 대상 전열관 선정시 본 검사기법을 활용하면 유용할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2022

최근 국내 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 인한 시간당 강우량의 증가로 도로부 유출량의 증가와 배수관거에서의 내수배제 불량에 따른 도심지 내수침수 피해가 증가함에 따라 이를 해결하기 위한 우수유출저감시설이 설치되고 있다. 그러나 대단위의 지하 저류시설의 지속적인 설치는 과밀화된 도심지에서 설치 지하공간의 구조적인 한계 및 적정 설치 위치의 미확보 등의 다양한 문제가 발생하여 저류시설의 침수저감 효과에 대한 추가적이고 새로운 저류시설에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 내수 침수 저감 및 배수 능력 향상을 위한 도로 배수시설과 연계된 도로 측구부 저류시스템 구축이 필요하다. 이를 위해 역류 방지 및 노면수 저류 빗물받이에 적용되는 부력식 역류차단장치를 개발하였으며, 역류차단장치의 최적 형상 개발을 위해서 기존 빗물받이 연결관과의 통수능 비교 및 분석이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 빗물받이 연결관 및 연결관 내에 역류차단장치가 적용된 역류차단 빗물받이의 흐름분석을 위해 Fluent 모형을 이용하여 3차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의 구성으로는 전체 형상을 40×50cm의 빗물받이 유입부와 50×50cm의 빗물받이로 결정하고 격자는 빗물받이 내부의 복잡한 3차원 흐름을 모의하기 위해 1.2~2mm 크기로 생성하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 SST k-𝜔모형을 적용하였다. 해석조건으로는 김정수(2021) 등이 제시한 4차선 기준 설계빈도별(5~30년) 빗물받이 유입유량을 산정하여 빗물받이 유입조건으로 선정하였으며, 빗물받이와 연결관에서의 통수능력 분석 조건으로는 빗물받이에 기존 연결관이 부착된 조건과 연결관 내에 역류차단장치가 설치되어 역류차단장치가 개방된 조건에서의 통수능을 비교하였으며, 역류상황을 가정한 연결관에서의 통수능을 비교하기 위하여 역류차단장치의 개폐정도를 15도(통수단면 33%감소) 닫힌 상태 및 30도(통수단면 67% 감소) 닫힌 상태 조건을 대상으로 빗물받이와 연결관에서의 흐름을 모의하였다. 수치모의 결과 역류차단장치의 계폐조건에 상관없이 5년 빈도유입량 조건에서는 완전 배수가 되었으며, 개폐조건 15도에서는 10년 빈도의 유입량에서는 완전 배수가 되었으나 20년 빈도 이상의 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로의 역류가 발생하였으며, 개폐조건 30도에서는 5년 빈도 이상 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로 역류가 발생하는 것으로 나타났다. 특히, 30년 빈도 이상의 유입량부터는 빗물받이 연결관 내에 역류차단장치 개페조건과 관계없이 빗물받이 유입부로의 역류로 인한 도로 침수가 발생하기 때문에 유휴공간인 도로 측구부를 저류공간으로 활용할 수 있는 도로 측구부 저류시스템의 구축은 필수적이라고 판단되며, 유량 조건에 따른 빗물받이 내부 와 흐름과 유출부에서의 유속 변화 특성을 확인하였다. 그러므로 측구 저류조 개발 형상과 연결한 3차원 흐름의 구현 및 분석에 Fluent 모형의 적용이 가능하다고 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제13회 학술강연논문집
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• pp.19-19
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• 1999

KSR 3단 AKM Motor Case를 개발하기 위해 추진기관 경량화에 가장 유리하고 비강도 및 비강성이 뛰어난 복합재 연소관을 고려하여 직경 300mm급의 축소형 모델을 선행 개발하였다. Netting 이론에 의해 연소관 두께를 결정하고 체적을 최소화 하기 위해 구형으로 연소관 형상을 설계하였다. 연소관을 제작하기 위한 맨드렐은 분리, 조립식으로 설계, 적용하였고 연소관 기밀 유지 및 추진기관 연소시 연소관을 보호하기 위한 삭마성 재료로 EPDM base의 고무 내열재 조성을 개발하였다. 고무 내열재는 맨드렐 위에 적층하고 Vacuum bagging 상태로 Autoclave에서 가황하여 적용하였다. 국내 최초로 Prepreg를 사용하는 Dry process로 고무 내열재가 적층된 맨드렐 위에 Winding하고, Vacuum bagging 상태에서 경화하여 연소관을 제작하였으며, 이 때 사용한 Carbor/Epoxy Perpreg 재료의 기계적 성질 및 열특성 시험을 병행하였다. 제작된 연소관은 수압 시험을 통하여 구조적 안정성을 입증하였고, NDT 검사를 통해 재료간 계면 상태를 분석하였다. 시험이 끝난 연소관은 향후 점화기 개발을 위하여 점화제 종류 및 약량을 변경하여 점화 시험을 수행하여 점화기 개발을 위한 기초 데이터를 확보하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.570-573
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• 2011

본 논문에서는 배관의 국부변형을 고려하여 각 배관의 특성으로 인하여 발생하게 되는 최대 응력 발생지점에 대한 평가 및 설계기법을 제안한다. 다중관은 일반적으로 배관의 매설 조건이 불안정한 곳이나 배관의 내부 유체의 유출 모니터링 및 난방관 등의 보온을 목적으로 사용되나, 다중관의 거동에 대한 거동 및 설계에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서 제안한 기법은 탄성범위에서 거동하는 연성관을 대상으로 하며 외관의 형상 및 외부 하중에 의하여 예상되는 국부 변형을 설계 인자로 고려하는 방법이다. 일반적인 원형관의 경우 관의 하단부에서 가장 큰 국부 변형 반경을 나타나며, 국내외에서 사용하고 있는 정사각 콘크리트 보호공의 경우 관의 상측, 하측부($45+90n^{\circ}$)에서 가장 큰 반경을 관찰할 수 있다. 이는 내압이 작용하는 구조물에 대하여 낮은 압력에도 항복에 이르는 환경을 제공하기 때문에 설계 시 반영되어야 할 중요한 요소이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.50-55
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• 2015

본 연구에서는 공동 주택의 수전 개방 조건에서, 감압밸브 내부 오리피스 형상이 캐비테이션 발생에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 이를 위하여 감압밸브 내부의 유로형상을 9가지 유형으로 구별하여 제시하고, 3차원 유한해석 코드인 ANSYS CFX를 사용하여 감압밸브 내의 유동해석을 수행하였다. 급격한 단면 변화가 일어나는 오리피스에서 최저 압력과 최대 속도가 발생하였다. 최대속도가 존재하는 부위에서 0 이상 증기체적비를 나타내어 캐비테이션이 발생함을 확인하였다. 유로 길이가 긴 형상에 비하여 돌연 확대관 형상의 모델에서 유체의 최대 속도가 낮게 나타났다. 돌연확대관 형상의 경우에는 매우 작은 증기체적비를 나타내고 있으며, 돌연확대의 정도가 클수록 증기체적비는 낮게 나타났다. 따라서 감압밸브의 케비테이션 발생을 방지하기 위해서는 돌연확대의 형상을 갖도록 설계하는 것이 타당하다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.269-278
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• 2011

본 연구에서는 구리 재질의 평판 핀과 나선형 핀-관 열교환기에 대하여 핀 피치와 열수의 변화에 따른 공기측 전열성능을 검토하였다. 두 형상 모두 핀 피치가 열전달계수에 미치는 영향은 미미하였다. 마찰인자는 핀 피치가 증가하면 증가하였다. 열수가 미치는 영향은 형상에 따라 다르게 나타났다. 평판 핀-관 열교환기의 경우 열전달계수는 열수가 증가할수록 감소하였다. 하지만 나선형 핀-관 열교환기의 열전달 계수는 열수가 증가하면서 그 값이 증가하는 경향을 보였다. 평판 핀-관 열교환기의 열전달계수는 나선형 핀-관 열교환기의 열전달계수보다 높게 나타났다. 하지만 열수가 증가하면 그 차이가 줄어들어 4열이 되면 거의 같았다. 한편 마찰인자는 평판 핀-관 열교환기에서 다소 높게 나타나고 열수의 영향은 크지 않았다. 본 실험 데이터를 기존 상관식의 예측치와 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.85-85
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• 2011

반도체 생산 공정은 청정 환경을 요구하며, 이를 위해서는 고진공 환경이 필수적인 요소이다. 반도체 생산 라인의 고진공 환경 조성을 위해서는 주로 복합 분자 펌프와 크라이오 펌프가 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존의 상용 크라이오 펌프에 사용되던 GM 극저온 냉동기를 맥동관 냉동기로 대체하기 위한 연구를 수행하였다. 맥동관 냉동기는 저온부에 움직이는 부분이 없어 진동이 작고, 신뢰성이 높은 장점이 있어 이를 이용한 크라이오 펌프는 반도체 생산 공정의 공정 정밀도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 맥동관 냉동기는 크라이오 펌프에 사용하기 위하여 2단으로 구성되며, 저온부가 U자 형상으로 개발되었다. 상용화를 고려하여 로터리 밸브와 위상조절기구가 위치하는 상온부는 일체형으로 제작하였다. 제작된 맥동관 냉동기의 기초 냉각 성능 시험 결과 부하가 없는 조건에서 최저도달온도는 1단과 2단에서 각각 42.53 K과 8.68 K 이었으며, 부하 시험 결과 1단과 2단에서 각각 40 W at 82.97 K, 10 W at 20.51 K의 냉각 능력을 갖는 것으로 측정되었다. 개발된 맥동관 냉동기에 복사차폐막 및 1차, 2차 냉각판을 설치하여 크라이오 펌프를 구성하였고, 기체 질소에 대한 배기 속도 측정 시험을 수행하였다. 배기속도 측정 결과 배기속도는 2차 냉각판의 형상에 크게 영향을 받는 것이 확인되었으며, 약 650 L/의 배기속도를 갖는 것으로 측정되었다. 실험 결과를 바탕으로 크라이오 펌프로 작동시 맥동관 냉동기의 동작 특성 및 배기 속도 향상을 위한 방안을 논의하였다.