• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.6
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• pp.397-402
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• 2016

To produce adequate electricity in nuclear and thermal power plants, an optimal amount of steam should be supplied to a generator connected to high- and low-pressure steam turbines. A turbine output control device, which is a special steam valve employed to supply or interrupt the steam to the turbine, is operated using a hydraulic servo actuator. In power plants, the performance of servo actuators is degraded by the air generated from the hydraulic system, or causes frequent failures owing to an increase in the wear of the seal. This is due to the seal being burnt as generated heat using the produced compressed air. Some power plants have exhausted air using a fixed orifice, and thus they encounter power loss due to mass flow exhaust. Failures are generated in hydraulic pumps, electric motors, and valves, which are frequently operated. In this study, we perform modeling and analysis of the load-sensing air-exhaust valves, which can be passed through very fine flow under normal use conditions, and exhaust mass flow air at the beginning stage as with existing fixed orifices. Then, we propose a method to prevent failures due to the compressed air, and to ensure the control accuracy of hydraulic servo actuators.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.39 no.9
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• pp.41-51
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• 2010

건물의 배수 및 통기시스템에서 나타나는 현상중에 확실한 내용이 아직 밝혀지지 않은 부분이 몇 가지 남아 있다. 이것은 19세기 말엽의 근대 위생공학의 시작 단계에서부터 잘 알려진 사실이다. 건물의 배수 및 통기시스템 운용에 대한 내용은 일반 공학과 특정 유체역학의 범위 내에서 가장 잘 이해할 수 있다. 건물의 배수 및 통기시스템의 운영에 종사했던 초기의 기술진들은 이러한 점을 잘 알고 있었으며 유체역학에 적합하게 응용한 많은 사례를 확인할 수 있었다. 제2차 세계대전이 끝나고 이에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으며 특히 유럽에서 시작된 전후 재건 붐을 통해 배수 및 통기시스템의 설계에 좀 더 효율적인 접근이 진척되게 되었다. 이러한 배수시스템의 중심에는 배수관 내부의 오염된 공기가 배수구 또는 위생기구를 통하여 주거 공간으로 유입되는 것을 방지하는 트랩(Water Trap)이 있다. 배수트랩의 주요 기능인 봉수는 일반적으로 깊이가 40 mm에서 50 mm 정도로 위생기구의 종류에 따라 봉수의 깊이는 다소 차이가 있다. 배수관내 공기의 흐름이 중요한 것처럼 트랩의 봉수 메커니즘이 중요하기 때문에 이 메커니즘을 소홀히 여긴다면 안전한 배수시스템의 운영을 기대하기는 어렵다. 배수관 내의 공기의 흐름은 배수에 의해 유입되거나 또는 배출된다. 배수관에서 내부 압력의 불규칙한 변화로 인하여 야기되는 불안정한 배수의 흐름은 트랩의 봉수를 파괴하고 나아가 주거공간으로 오염된 공기가 새어 나갈 수 있는 통로를 제공하게 된다. 관내압력의 천이는 이로 인한 문제가 발생할 가능성이 있는 위치에 그 압력을 완화할 수 있는 장치를 설계단계에 반영하여 적용함으로써 제어할 수 있다. 건물 내부에 상당한 길이의 통기배관을 설치하는 것은 배관의 마찰손실로 인하여 천이 현상을 효과적으로 제어할 수 있는 확실한 방법이 되지는 못한다. 그렇지만 통기밸브를 설치하는 것과 같이 배수관 내로 공기를 공급해주는 유입구를 건물 내부에 분산 설치하는 것이 효율적인 통기방식이 될 수 있고, 정압 천이로 인한 위험을 줄여줄 수 있다. 통기밸브는 정압 발생의 원인이 되지 않으며 단지 정압에 반응하여 더욱 기밀하게 닫히며, 약화된 압력파를 반사할 뿐이다. 고층 건물에서 배수입상관과 평행하게 설치된 통기입상관(Parallel Vent Pipe)의 경우 극히 일부분의 정압 천이 현상을 완화할 수 있다. (통기 배관의 직경이 배수 입상배관과 동일한 경우 대략 1/3 정도임), 그러므로 정압의 천이로 인한 압력 파동은 배수 시스템의 나머지 부분을 통해 전파되어 배수 트랩에 영향을 미치게 된다. 정압의 천이가 예상되는 위치에 정압천이 완화 장치(Positive Air Pressure Transient Alleviation Device)를 사용하면 배관 내부압력의 급격한 상승을 방지하여 연결된 트랩의 봉수를 보호할 수 있다. 이렇게 되면 순간적으로 발생하는 배관내 압력의 급등 현상을 90% 정도까지 완화 시킬 수 있다. 경험적으로 배수시스템에서 배관이 완전하게 막혀 과도한 정압이 발생하는 경우는 거의 없다. 이러한 경우에는 가장 낮은 위치에 있는 배수 트랩의 봉수가 깨지면서 자연스럽게 배수시스템의 압력이 해소되게 된다. 이러한 사례는 통기 방식과 상관없이 발생할 수 있다. 실제와 유사한 시뮬레이션을 통하여 통기 밸브(Air Admittance Valves)는 전면 통기 시스템 (Fully Vented System)에서 최소한 트랩의 봉수 보호용으로 적합한 것이 확인 되었다. 어떤 경우 에는 고층 건물에 더욱 적합하다는 것을 확인할 수 있었다. 부압 해소용으로 통기밸브를 이용하고 정압완화용으로 정압 완화장치(PAPAs: Positive Air Pressure Transient Attenuators)를 사용하는 전면적 능동 제어시스템(Fully Engineered Designed Active Control System)이 사용자에게 육안으로는 확인하지 못하는 기능을 보장하면서 배수 시스템의 안전과 효율성에 대한 효과적인 방법을 제공하고 있다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.32 no.6
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• pp.251-261
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• 2022

This paper describes the finite element analysis and die design change of spring retainer forging process to reduce the cold forging load and plastic forming stress concentration. Plastic deformation analysis was carried out in order to understand the forming process of workpieces and elastic stress analysis of the die set was performed in order to get basic data for the die fatigue life estimation. Cold forging die design was set up to each process with different four types analysis progressing, the upper and lower dies shapes with combination of fillets and chamfers shapes of cold forging dies. This study suggested optimal cold forging die geometry to reduce cold forging load. The design parameters of fillets and chamfers are selected geometry were selected to apply optimization with the DoE (design of experiment) and Taguchi method. DoE and Taguchi method was performed to optimize the workpiece preform shape for spring retainer forging process, it was possible to expect an increase in cold forging die life due to the 20 percentage forging load reduction.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.3 no.4
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• pp.280-284
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• 2002

This paper presents computer simulations of the stacking and transferring system for the fast freeform fabrication system. The stacking and transferring system is essential for the fast freeform fabrication system and its stable motion is very important for consistent stacking of the cut slices. The stacking and transferring system can be modeled as a pneumatic system. The system consists of air compressor, the control valve, and the cylinder. The governing parameters have been changed and the simulation results are shown to predict the time response of the system. The results show some parameters should be correctly tuned to obtain stable system response.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.213-217
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• 2017

Since more than 30% of the liquid rocket engine failures occur during the start-up process, and the Space Shuttle Main Engine (SSME) is especially sensitive to small changes in propellant conditions, a 2% error in the valve position or a 0.1sec timing error could lead to significant damage of the engine, simulation modeling of start-up process is important. However, there are many difficulties associated with engine start-up process caused by nonlinear mass flow and heat transfer characteristics associated with filling an unconditioned engine system with cryogenic propellants. In this paper, we modelled a SSME simulation model using partially Computational Fluid Dynamics (CFD) method to solve these problems and checked the performance by comparing with the performance of the simulation model using the lumped method under the state of normal condition.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.13 no.8
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• pp.3345-3351
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• 2012

In this study, simulation of an underwater platform system which is able to perform the underwater test is implemented to predict its dynamic characteristics. Accordingly, its governing equations are derived to construct the mathematical model. From the proposed model, the time in flooding and the pressure of ballast tank in blowing air to come up are predicted. In addition, simulation of the stability of the system for repulsive force of the tube by compressed air is carried out. Their results will be used to select valves, air tanks as well as design the system including ballast tanks. And they will help users operate it efficiently.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.9 no.1
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• pp.63-74
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• 2001

In this study, a cycle simulation program of a Unit-Injection(UI) system was developed to estimate the injection performance of newly designed injection system. A fundamental theory of the simulation program is based on the conservation law of mass. Loss of fuel mass in the system due to leakage, compressibility effect of the liquid fuel and friction loss in the control volume was considered in the algorithm f the program. For the evaluation of the simulation program developed, the experimental result which was offered by the Technical Research Center of Doowon Precision Industry Co. was incorporated. Two main parameters; the maximum pressure in the plunger chamber and total fuel mass(kg) injected into the engine cylinder per cycle, were measured and compared with the simulation results. It was found that the maximum error rate of the simulation result to the experimental output was less than 3% in the rated rotational speed (rpm) range of the plunger cam.

• Journal of Power System Engineering
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• v.15 no.4
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• pp.65-74
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• 2011

이 논문은 비선형 시스템에 대해 bilinear 강인제어기를 설계하는 새로운 방법을 제시한다. 이 설계방법은 골칫거리인 비선형 영향을 나타내는 무거운 질량을 가지고 진동하는 시스템을 제어하기 위한 새로운 대안이고 진전된 방법이다. 이 설계 과정에, hydrostatic 구동기로 구동되는 킬(용골)이 주어진다. 첫 단계로 킬은 물리적으로 여러 한정된 질량으로 모델화된다. 물리적 모델에 근거한 수학적인 모델을 유도하는 방법은 해밀턴 원리를 적용한 유한요소법을 사용하였다. 즉, 수학적 모델은 여러 서브시스템으로 구성된다. 이것은 주어진 물리적인 시스템에 대해 기준이 되는 시스템이다. 회전하는 구동기에 대한 물리적 모델에 근거하여, 과도 거동은 구동기의 베어링에서 측정되는 운동 현상으로부터 유도된다. 물리적인 시스템은 bilinear 시스템으로 구성하였다. 이 시스템에 근거하여, 요트 킬의 거동을 제어하도록 bilinear 관측기를 설계한다. 구동기의 속도, 토크, 밸브에서의 유량 등이 관측기를 구성하는데 필요한 데이터들이다. 시뮬레이션 결과에 의하면 비선형성에 대한 추정과 보상을 통하여 무거운 질량을 갖는 회전축에 대한 위치와 힘을 제어하는 설계에 유용한 접근법임이 증명되었다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.15 no.2
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• pp.53-63
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• 1993

A numerical modeling technique is proposed for computer simulations of high speed valve train dynamic terms in the valve spring reaction forces are calculated using linear vibration theory for given kinematic valve motions. Because the spring dynamics are analyzed before the time stepping integration, spring surge phenomena can be included without using additional computer time. In addition to that, steady state response of the valve dynamics can be obtained by just one cycle simulation. Consequently, valve train dynamics can be simulated very quickly without noticeable errors in accuracy. The experimental result prove the computer model developed here is accurate and also computationally efficient. The model is especially useful for cam profile optimizations.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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• v.7 no.2 s.17
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• pp.41-47
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• 2004

In this paper, simulations of the underwater discharge system with compressed air are performed to predict dynamic characteristics of the system and to find optimal opening trajectories of the expulsion valve. Major components of the system are defined and their governing equations are derived to make up the mathematical model. The compressed air discharge method is affected largely by the discharge depth, and therefore the opening trajectories according to the discharge depth should be found to satisfy the demands of discharge performances. Simulation results are compared with experimental data to confirm the validity of the system model.