• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제13회 학술강연논문집
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• pp.22-22
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• 1999

로켓의 노즐의 확대부와 같은 내열특성 증진이 필요한 곳에 주로 적용되어온 Involute 구조는 얇은 두께의 fabric 프리 프레그룰 일정한 패턴에 맞추어 재단한 후 적층하여 제작되어진다. 이렇게 제작된 노즐 확대부와 같은 구조물은 내삭마 및 구조 특성이 향상되고, 적층 및 성형 중 발생하는 링클과 보이드도 많이 예방할 수 있는 장점을 가진 것으로 알려져 있다. 이와 같은 장점 때문에 60년대부터 제작되어 노즐 확대부에 적용되어온 Involute 구조는 기하학적 복잡성으로 인해서 본질적으로 구조물의 비등방성 및 비균질성을 수반하게 되며, 이에 따른 열 및 구조해석의 어려움이 존재하게 된다. 70년대 Pagano에 의해서 그 기하학적복잡성이 수학적으로 규명되기 시작하여 80년대 가장 활발한 구조해석이 수행되어 노즐의 설계에 적용되었으며, 90년대 들어와서는 비선형 해석 및 최적설계 기법을 도입한 Involute 구조물의 기하학적 형상 및 구조적 최적화가 진행되고 있다. 하지만 국내에서는 아직까지 Involute 구조의 구조해석이 생소한 분야로서, 앞에서 언급한 일련의 진행 과정과 특징 등을 요약 및 정리할 필요가 있다 따라서, 본 발표는 비등방성 및 비균질성의 Involute 구조물에 대한 구조해석 기법들을 파악하고 그 적용 방법을 생각해 보고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.536-542
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• 2017

연소 중 고온, 고압, 고속의 연소가스가 작용하는 노즐조립체(Nozzle Assembly)는 다양한 부품(노즐목/내열재/구조체)이 접촉(Contact)/접착(Bonding)의 형태로 조립되며, 유동(경계층 유동장)-열(기계/화학적 삭마, 숯 등 열반응, 열전달)-구조(마찰, 접촉, 접착, 동적거동 및 열응력)적 복합하중이 내부에 작용하며 복잡한 거동을 보이기 때문에 정확한 구조적 안전성을 계산하는데 한계가 있다. 본 연구는 연소시험 후 노즐목 깨짐 현상이 발생한 노즐조립체에 대해 연소시간 중 열-구조적 거동 분석을 해석적으로 수행하였다. 연소시간 중 시간별/위치별로 유동해석(Fluid Analysis)에서 계산된 내부압력과, 열반응/열해석(Thermal Surface Reaction&Ablation Analysis)에서 계산된 노즐 표면의 삭마량 및 대류열전달계수가 구조해석의 경계/하중조건으로 부여된 후 열변형 해석이 수행되는 연동해석(Co-simulation)기법을 사용하였다. 특히 구조해석 시 각 부품별 경계면의 접착/접촉/마찰조건을 달리하며 연소시험 시 계측된 변형률값과 비교하여 가장 유사한 연소 중 거동분석 조건을 도출하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2002년도 춘계학술발표논문집
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• pp.155-159
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• 2002

본 논문에서는 균질기에서 사용되고 있는 고안 균질기용 분사노즐에 대하여 구조적 안정성을 평가할 수 있는 구조해석을 수행하였다. 구조해석을 수행하기 위하여 상용 유한요소해석 코드인 ANSYS를 활용하였으며 내압조건, 경계조건, 구속조건 등을 고려하여 고압 분사노즐내의 응력과 변형률을 구하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1048-1050
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• 2017

본 연구에는 핀틀 노즐의 열변형 영향을 평가하기 위해 단방향 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 단방향 유체-구조 연성해석을 위해 핀틀-노즐의 내부에 발생하는 압력 및 온도분포를 유동해석을 통해 도출하였고, 압력 및 온도분포 값을 각각의 유체-구조 해석의 하중조건으로 적용하여 핀틀의 변형량을 확인하였다. 변형에 대한 추력특성 변화를 확인하기 위해 양방향 유체-구조 연성해석을 수행 중이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.291-295
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• 2011

복사냉각 방식의 연소기 노즐확장부의 열/구조적인 안정성을 평가하기 위하여 열/구조해석을 수행하였다. 노즐확장부에 적용된 재료는 초내열합금인 니오븀 합금을 사용하였다. 노즐확장부는 확대노즐부에 비하여 팽창비가 크기 때문에 구조물의 사이즈가 연소실이나 확대노즐부에 비하여 상대적으로 크다. 이러한 이유 때문에 노즐확장부의 두께를 최소화 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 구조물의 두께를 1.0 mm에서 0.4 mm까지 감소시켜 두께의 변화에 따른 열/구조적인 안정성을 평가하였다. 구조해석결과 0.4 mm 두께의 노즐확장부도 열/구조적으로 안정하게 작동할 수 있음을 보여주었다. 실제 연소기가 작동할 때 발생되는 진동에 의한 영향은 추후에 추가적으로 고려할 예정이다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.36-43
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• 2018

연소 중 고온, 고압, 고속의 연소가스가 작용하는 노즐조립체는 다양한 부품(목삽입재/내열재/구조체)이 접촉/접착의 형태로 조립되며, 유동(경계층 유동장)-열(기계/화학적 삭마, 숯 등 열반응, 열전달)-구조(마찰, 접촉, 접착, 동적거동 및 열응력)적 복합하중이 내부에 작용하며 복잡한 거동을 보이기 때문에 정확한 구조적 안전성을 계산하는데 한계가 있다. 본 연구는 연소시험 후 목삽입재 깨짐 현상이 발생한 노즐조립체에 대해 연소시간 중 열-구조적 거동분석을 해석적으로 수행하였다. 연소시간 중 시간별/위치별로 유동해석에서 계산된 내부압력과, 열반응을 고려한 열해석(Thermal Surface Reaction & Ablation Analysis)에서 계산된 노즐 표면의 삭마량 및 대류열전달계수가 구조해석의 경계/하중조건으로 부여된 후 열-변형 해석이 수행되는 연동해석(Co-simulation)기법을 사용하였다. 특히 구조해석 시각 부품별 경계면의 접착/접촉/마찰조건을 달리하며 연소시험 시 계측된 변형률값과 비교하여 가장 유사한 연소 중 거동분석 조건을 도출하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권8호
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• pp.1-9
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• 2002

압력비에 따라 유동 구조가 달라지는 박리 노즐 유동을 수치적인 방법으로 해석하였다. 축대칭 Navier-Stokes 식에 유한 체적법을 적용하여 공간 차분항에는 AUSM 기법, 시간 차분항은 2차의 시간 정확도를 가지는 기법을 사용하였다. 형상이 주어진 노즐 유동은 압력비에 따라 1차원 해석해가 존재하지만, 수치적으로 해석된 축대칭 노즐 유동은 매우 복잡한 유동 구조를 나타내었다. 압력비에 따라 박리 또는 비박리 유동, 정상 또는 일정한 주기성을 가지는 비정상 유동, Regular reflection, recirculation이 존재하거나 존재하지 않는 Mach Reflection 등의 특징적인 유동을 가지고 있었다. 본 연구에서는 이러한 유동 구조 중에서 박리 노즐 유동을 고찰하여 일정한 규칙성을 가지고 유동 구분을 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.565-569
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• 2011

고체추진기관의 연소 환경에서 노즐 조립체의 온도, 삭마두께를 고려한 2차원 축대칭 열구조 해석을 하였다. 복합재료의 내부 열반응은 Arrhenius 모델을 이용하였으며, 표면 삭마반응은 Zvyagin 이론을 사용하였다. 표면 삭마에 의한 경계조건 및 격자 이동은 상용해석 코드에서 활용되는 Rezoning-remeshing 기법을 사용하였다. 형상이 복잡한 부품으로 이루어진 2차원 축대칭 노즐 조립체에 적용된 방법은 향후 3차원 FEM 열구조 해석에 활용을 목표로 발전될 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.488-491
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• 2011

금속 소재의 열구조 안정성을 파악하기 위해 고체연료 추진기관의 노즐에 대해 열구조 해석을 수행하였다. 금속 소재 노즐은 짧은 연소 시간이지만 고온, 고압의 연소가스에 직접 노출되어 열하중이 상당히 클 것으로 판단된다. 해석 결과를 통해 열하중의 영향을 예측하고 향 후 추력기 설계 자료로 이용하고자 한다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.897-902
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• 1998

국내 경수로 원자력발전소 가압기는 안전성향상을 위하여 보다 많은 배관과 부수적인 배관이 설치 될 수 있다. 이에 따라 ASME 코드의 공식에 의한 설계(Design by Formula)보다는 해석에 의한 설계 (Design by Analysis)의 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 한국 표준형 원자로의 가압기 헤드 및 노즐에 대하여 ASME 코드의 해석에 의한 설계를 적용하여 범용유한요소 코드인 IDEAS로 응력해석 하고 구조적 건전성을 분석, 고찰하였다. 또한 해석결과에 따른 가압기헤드, 노즐 그리고 노즐보강에 대한 설계시 고려되어야 할 인자를 분석하였다.