• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.36-36
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• 2000

KSTAR 토카막은 보조가열 장치로 2005년까지 1대(최종적으로는 2대)의 중성입자빔 입사장치(NBI)를 설치하여 장치의 기본 설계값에 도달할 예정이다. KSTAR NBI는 3개의 이온원을 가지고 있으며 총 수소 유입량은 70 Torr.L/s인 반면 고속 중성 입자빔량은 모두 11 Torr.L/s로 기체 배기량은 59 Torr.L/s에 달하고 압력은 장소에 따라 10-5~10-6 Torr로 유지되며 총배기속도가 1~2$\times$106 L인 펌프가 필요하다. 이때 크라이오 펌프(cryopump) 방식이 거의 유일한 해결책이라고 할 수 있다. 크라이오 펌프는 고속 입자빔 수송로의 양편에 각각 설치되는데 총면적 30m2 내외의 극저온 냉각판(cryo-pnael)들과 이를 상온 열복사로부터 보호하기 위한 열차폐(thermal shield) 및 흡기구 배플(baffle), 그리고 적절한 냉각장치로 구성된다. 시운전 단계에서는 15K GM 냉동기와 활성탄이 부착된 냉각판을 사용하는 방식과 4K GM 냉동기로 냉각하는 방식이, 최종 운전단계에서는 3.7K 액체 헬륨을 사용하는 방식이 고려되고 있다. 크라이오 펌프의 구조설계에 앞서 우선 배기속도, 흡？량, 작동압력, 냉각판 온도, 열손실량 등 설계사양을 확정하고 정리하는 일이 진행되고 있다. 또 냉각방식과 상관없이 동일한 개념으로 만들어지는 배플과 열차폐의 최적설계를 위한 몬테카를로 계산과 열전도 계산을 병행하고 있다. 이 곳에서는 KSTAR NBI 장치의 주배기계로서 사용될 크라이오 펌프의 설계방향과 전반적인 구조 및 예상성능 등에 대해 발표하려고 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.333-333
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• 2010

크라이오 펌프는 크기에 비해 상대적으로 큰 배기속도를 가지고 있고 자체 기체 방출이 적어 비교적 쉽고 빠르게 도달압력을 낮출 수 있다. 또 초고진공 펌프로서 경쟁 상대인 터보분자 펌프보다 기체 돌입에 대한 기계적 사고 가능성이 낮다. 그러나 흡착 패널의 온도에 민감하게 반응하는 배기 성능 측면에서 볼 때 크라이오 펌프의 대유량 및 펄스 기체 부하에 대한 성능 유지 및 회복능력은 의문의 여지가 있다. 크라이오 펌프의 기체부하에 대한 공식적인 성능지표로는 최대배기량(max. throughput)과 교차(crossover)값이 있다. 전자는 연속적인 유량[$Pa{\cdot}m^3/s$]에 대해, 또 후자는 일정 기체량[$Pa{\cdot}m^3$]에 대해 흡착 패널이 20 K를 넘지 않는 가동범위를 구하는 것이다. 교차값은 넓은 의미에서 펄스 기체부하에 대한 성능으로 볼 수도 있지만 원래 목적은 진공용기를 저진공 상태에서 고진공 상태로 전환하는 시점을 정하려는 데 있다. 펌프회사에서 제공하는 사양에는 대부분 아르곤 회복시간(Ar recovery time)이라는 지표가 있는데 이는 아르곤을 상당한 유량으로 흘리다 멈췄을 때 얼마나 빨리 기저 상태로 회복되는가를 나타낸다. 보통 사양서에 제시하지는 않지만 주로 크라이오 펌프의 재생상태를 알아보기 위해 사용하는 걸프(gulp) 시험이 있는데 일정량의 기체를 펄스로 도입한 후 압력변화를 기록하여 재생후 배기성능 회복 능력을 보는 것이다. 이들은 겉보기에 서로 다르지만 한편으로는 서로 중복되거나 연관성을 가지고 있어서 실용적인 면에서 절차들을 비교, 검토 및 개선하고 때에 따라서는 적절히 결합할 수 있는 방안을 모색할 필요성이 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.411-415
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• 2008

이 논문은 고도모사 시험설비의 전체 사양을 결정에 관계되는 엔진 입구에서의 고도비행 경험을 위한 모의대기 요구 조건, 모의 비행중 쇼요되는 연료 소모량 및 공급 방법, 시험모드별 냉각부하 예측, 효과적인 압력 회복률을 위한 배기 이젝터의 최적형상 결정에 관한 고려사항을 기술하였다. 이를 위하여 엔진의 연료소모량을 고려한 엔진 배기가스의 온도 및 배출량 등의 계산을 수행되었다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.152-158
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• 2016

연소기기에서 연소반응과정이 일어날 때 연소로 내 고온의 온도 분위기에서 공기 중의 산소와 질소가 반응하여 질소산화물이 발생하게 된다. 발생한 질소산화물을 저감하기 위하여 화력발전소나 폐기물 소각로는 촉매를 이용한 탈질설비를 설치하고 있는데 이에 따른 설치와 유지비용이 많이 소요된다. 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위한 여러 가지 방법 중에 배기가스 재순환 방법이 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 냉간 유동에서 배기가스 재순환 유동 특성을 살펴보았고 코안다 노즐의 공기 측 간격 변화와 공기 유량 변화에 따른 배기가스 재순환 유량 특성을 살펴보았다. 본 연구의 버너 형상은 배기가스 재순환 흡입구와 출구는 원통 버너의 중심을 향하지 않고 접선 방향으로 설치되어 있어서 버너 내부에서 선회 유동이 형성 되었으며 이에 따라 원통 내부의 중심부분에 역류가 일어나는 특성을 관찰하였다. 또한, 코안다 노즐의 공기 측 간격은 0.5mm일 때는 배기가스 재순환 유량이 공기량 보다 약 2.5배 이었고 1.0mm일 때는 약 1.5배로 나타났으며 같은 공기 측 간격에서 공기량을 증가하면 배기가스 재순환 유량은 약간 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.47-56
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• 2019

주차장 화재 시 다량의 연기 발생으로 소방대원이 화점에 진입하기 곤란한 문제점을 극복하고자 최근 주차장 환기 목적으로 설치된 급 배기팬과 유인팬(Jet fan)을 이용하여 연기를 배출하는 방법을 이용하고 있다. 본 연구에서는 급배기팬만 동작하는 조건과 유인팬이 함께 동작하는 2가지 조건에서 연기층의 유동변화를 CCTV를 이용하여 관찰하였으며, 또한 hot smoke test가 주차장 환기 성능평가 방법으로서의 적정성을 평가하기 위해 플럼 주위의 온도를 Alpert eq.과 비교 분석하였다. 그 결과 jet fan을 동시에 동작시키는 경우 연기층이 교란될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 그로인하여 초기 피난 장애 우려가 있을 것을 것으로 분석되었다. 다만, jet fan이 추가로 작동됨에 따라 배기성능은 향상되는 것을 관찰용 CCTV로 확인할 수 있었으며, 이는 진압전술을 펴는데 도움이 될 것으로 판단된다. 플럼 주변의 온도를 측정하여 Alpert eq과 비교한 결과 Plume 중심축에서 약 $2^{\circ}C$ 낮고 연기가 배출되는 방향으로 8 m에서는 $9.0^{\circ}C$ 높은 것으로 분석되었다. Plume 주변의 온도 측정 결과는 AS 4391-1999의 예상 최대 온도보다 낮았고 실험으로 인한 예상 온도 위험을 초과하지 않았다. 이 결과와 같이 고온 연기 시험의 진행으로 인한 온도 위험성이 예측 가능하기 때문에 관련 기준이 없는 주차장의 연기 제어 성능 평가를 위한 일반적인 평가 방법 중 하나로 활용 가능할 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.911-917
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• 2010

본 연구에서는 열적-기계적 주기하중을 받고 있는 엔진 배기매니폴드에 대해서 열응력 해석방법과 열피로수명 예측과정을 제시하였다. 즉, 파손현상이 복잡한 배기시스템의 효율적인 유한요소 모델링 방법과 온도 의존성 재료의 시험결과를 이용한 해석 데이터 구성, 그리고 열사이클 하중에 대한 열응력 및 파손 예측방법을 디젤엔진의 배기매니폴드에 대해서 나타내었다. 일반적으로 배기매니폴드의 파손 취약부에서는 고온영역에서 큰 압축소성변형이 발생하고 냉각시에는 인장의 잔류응력이 나타난다. 따라서 이같은 응력과 변형률의 이력곡선으로부터 소성변형의 진폭 또는 소성에너지의 크기를 얻을 수 있으며 이를 통해서 피로수명을 예측할 수 있다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제30권5호
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• pp.534-543
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• 2008

연무거동을 해석하는 방법 중에서 실물을 이용한 실험방법이 가장 믿을 수 있는 자료를 제공하지만 여러 가지 제한사항들로 인해 축소모델실험을 이용한 상사방법이나 CFD(computational fluid dynamics)를 이용한 수치해석적 방법이 대안으로 채택되고 있다. 본 연구는 연무거동을 수치해석적 방법으로 예측하여 연층의 높이에 따른 배기량을 산정하고자 했다. 수치해석에 사용된 격자는 축소실험에서 사용된 모델 A, B와 동일한 크기 및 형상을 가진다. 배기량은 수치해석으로 예측된 연소생성물들의 몰비를 이용하여 연층의 높이를 예측하고 그때의 배기가스 온도 및 유속으로 산정되었다. 수치해석 결과, 벽면 열손실 및 복사효과를 고려하여 예측된 배기량이 축소모델 실험결과의 표준편차 범위 내에 존재하였지만 에너지 방출량이 증가할수록 예측된 연무의 온도가 실험과 많은 차이를 보였고 비교적 열손실에 의한 영향이 적은 모델 B를 이용한 계산결과에서는 연무의 거동이 실험결과와 유사한 패턴을 가지는 것으로 나타났다. 따라서 열손실을 보정할 적절한 보정계수를 구할 수 있다면 배기량 산정에 관한 다양한 후속연구를 수치해석적 방법을 이용해 진행할 수 있을 것이라 사료된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.831-832
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• 2015

K-water에서는 대청댐 하류의 용수를 취수하여 대청광역 계통에 1일 98만㎥을 공급할수 있는 현도취수장을 운영하고 있다. 취수장에는 고압전동기 10대가 운영되고 있으며, 장시간 연속운전 및 하절기 주위온도 상승 등으로 권선온도가 상승되어 설비의 안전성 문제가 제기되어 왔다. 취수펌프동 실내온도 및 고압전동기 권선온도 저감을 위해 펌프동 배기시스템 운영시간 변경 및 고압전동기 냉각 흡기덕트 설치 등의 개선 노력으로 권선온도 저감은 물론 에너지절감 및 기기의 수명연장 등 설비 운영의 안전성을 확보한 연구결과이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권2호
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• pp.69-73
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• 2016

최근 자동차 엔지니어들은 자동차 엔진의 열효율을 향상시키기 위한 수단으로 폐열 회수 기술에 많은 관심을 기울이고 있다. 배기량이 큰 가솔린 엔진은 대체로 V형인데, 열 회수를 위해 두 개의 슈퍼히터를 각각의 배기 다기관 가까이에 설치하는 것은 비용 면에서 효율적이지 않다. 하나의 슈퍼히터를 한쪽 배기 다기관에 최대한 가깝게 부착하면 좀 더 높은 열교환 효율을 얻을 수 있으나 폐열회수를 위한 배기가스의 유량은 절반이 된다. 반면에, 배기가스의 유량을 전부 이용하기 위하여 두 배기관이 합류된 지점에 슈퍼히터를 설치하면 배기가스의 온도는 많이 감소된다. 이 사실을 바탕으로 슈퍼히터의 최적 위치를 조사하기 위하여 상용프로그램인 AMESim을 이용해 해석을 수행하였다. 이 때, 배기가스 유량 중 절반만을 사용하더라도 슈퍼히터를 배기 다기관과 최대한 가까이 부착하는 것이 엔진의 배기가스로부터 3.8 kW의 열을 더 회수할 수 있는 것으로 나타났다. 이 결과를 바탕으로 최적의 폐열 회수 모델을 도출하고 제안하였다.