• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권2호
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• pp.66-75
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• 2018

본 논문에서는 2MW급 풍력 블레이드의 스파캡을 탄소복합재료, 두께축소율(PRR) 및 상쇄연구(Trade-off study)를 이용해서 경량화 설계를 수행했다. 블레이드 스파캡은 블레이드의 기계적 건전성을 결정하는 가장 핵심적인 요소이다. 가벼우면서도 기계적 신뢰성을 확보할 수 있는 블레이드 스파캡의 형상을 도출하기 위해 주어진 설계하중으로 스파캡의 두께를 변화시키면서 반복적인 구조해석을 실시한다. 파손여부를 판정하기 위해서 Tsai-Wu 및 Puck 파손이론을 사용하였으며, 그 결과 GFRP 복합재료보다 CFRP 복합재료가 동일한 조건에서 약 30% 무게를 경량화 할 수 있었다. 해석 결과를 바탕으로 복합재료 적층두께의 최적값을 도출하여 구조적 성능 향상 및 경량화 된 설계 결과를 제시한다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.809-812
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• 2006

This article shows the study on the arresting sound occurrence due to the interaction of the centrifugal Fan and bellmouth suction flow with bellmouth height as variable. It has accomplished to measure of inlet noise and also to analysis suction pressure distribution through experiment and also using CFD. The main cause of sound occurrence was judged with the effect due to static pressure change of bellmouth surface.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1185-1191
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• 2014

가스터빈 블레이드는 증기터빈 블레이드와 달리 냉각홀 및 냉각유로를 포함한 복잡한 형상으로 되어 있으며 복합화력의 운전특성에 따라 반복적이거나 지속적인 열-기계 하중 조건 하에서 운전된다. 따라서 블레이드는 운전시간에 따라 균일하지 못한 온도 분포나 응력 분포를 보이며, 이는 크리프나 열-기계피로 손상을 유발하며, 결국 가스터빈 블레이드의 수명을 단축시킨다. 결국 다양한 운전 조건에 따라 발생하는 응력을 정확하게 계산하는 것은 설비의 신뢰성을 보장하고 나아가 블레이드와 같은 고온 부품의 정확한 수명을 평가하는데 무엇보다 중요하다. 최근 들어 컴퓨터 기능이 좋아지고 상용 소프트웨어의 성능이 향상되어 실증 시험에 대한 대안으로 유동, 열 및 구조해석을 연결하는 전산해석이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 실 운전조건을 고려하여 유동-열-구조 해석 기법을 연계하는 유체-구조 연성해석을 통해 블레이드 온도 및 응력분포를 계산하였다. 또한 해석 결과를 토대로 대표적인 손상기구인 크리프 및 열-기계 피로 손상 모델을 이용하여 블레이드의 수명을 평가하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.619-627
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• 2014

본 논문에서는 항공기 안테나로 사용되는 VHF-UHF 대역(500 MHz~3 GHz)용 블레이드 안테나를 설계하였다. 설계된 안테나의 형상은 기존에 보고된 연구의 고유전율의 유전체 사용 및 사각형 형상의 확장 그라운드 삽입과 달리 n차 다항식의 차수 변화에 따라 변화하는 곡률을 가지는 방사부와 확장 그라운드의 형상을 최적화하였다. 최적화된 형상을 바탕으로 안테나의 성능을 평가하기 위해 VHF-UHF 대역(500 MHz~3 GHz)에서의 정합 성능과 이득 성능을 측정하였다. 성능 평가 결과, VHF-UHF(500 MHz~3 GHz) 전 대역 정합 성능이 -6 dB 이하의 성능을 나타냄을 확인하였으며, 이득 성능 또한 VHF-UHF 전 대역에서 -5 dBi 이상의 성능을 나타내었다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권3호
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• pp.39-47
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• 2016

We conducted a multi-stage optimization to secure the desired performance of a centrifugal fan for home appliance in an early stage of product development. In optimization, the static pressure at the outlet of the fan is chosen as an objective function that is to be maximized, providing the required flow rate at the operating point of the fan. The optimization procedure begins with parameters for an initial baseline fan design. The baseline design is optimized by using a commercial optimization package. Accordingly, the corresponding blade models with a set of geometrical parameters are generated. Flow through a fan is simulated by solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. A multi-stage optimization scheme is employed to determine the family of optimum values for the parameters, leading to the pressure increase at the outlet of the fan. To validate the numerically obtained optimal design parameters, we fabricated the three types of fans using rapid prototyping and assessed the performance using a fan tester. Experimental results show that the design parameters at each stage satisfy the goal of optimization. The multi-stage optimization process turned out to be a useful tool in the development of a centrifugal fan.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권5호
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• pp.321-327
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• 2016

본 연구에서는 고속 회전을 하는 진공청소기용 원심홴의 공력성능 향상을 위해 에어포일 임펠러(Airfoil Impeller)의 적용을 검토 및 연구하였다. 에어포일 최대두께 및 최대두께 위치에 따라 3종의 에어포일 임펠러를 제시하였고, 이때 C4 에어포일 두께분포를 이용하였다. 에어포일 임펠러의 성능 평가는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics) 해석과 흡입일률시험을 통해 수행되었다. 이를 통해 에어포일 형상 적용 시 기존 블레이드 형상에 비하여 임펠러 블레이드 압력면과 디퓨져 블레이드 압력면에서 발생하는 유동박리가 크게 줄어드는 것을 확인하였다. 그리고 이로 인해 기존 원심홴에 비하여 홴 효율이 약 3% 증가 및 비소음이 약 1.3dB(A) 감소되는 것을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권5호
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• pp.366-372
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• 2015

Ocean energy is one of the most promising renewable energy resources. In particular, South Korea is one of the countries where it is economically and technically feasible to develop tidal current power plants to use tidal current energy. In this study, based on the design code for HARP_Opt (Horizontal axis rotor performance optimizer) developed by NREL (National Renewable Energy Laboratory) in the United States, and applying the BEMT (Blade element momentum theory) and GA (Genetic algorithm), the optimal shape design and performance evaluation of the horizontal axis rotor for a 200-kW-class tidal current turbine were performed using different numbers of blades (two or three) and a pitch control method (variable pitch or fixed pitch). As a result, the VSFP (Variable Speed Fixed Pitch) turbine with three blades showed the best performance. However, the performances of four different cases did not show significant differences. Hence, it is necessary when selecting the final design to consider the structural integrity related to the fatigue, along with the economic feasibility of manufacturing the blades.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권8호
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• pp.797-806
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• 2008

본 연구에서는 선형 캐스케이드 실험장치의 유로를 캐스케이드 피치의 두배 넓이로 설정하고 두 개의 블레이드만을 설치하였다. 따라서 동일한 실험장치에서 다수개의 블레이드를 설치하는 경우에 비하여 큰 블레이드에서 실험이 가능하도록 하였다. 아울러 두 개의 블레이드 설치에 따른 주기조건의 어려움을 해소하기 위하여 실험장치 내의 작동유체의 배출이나 꼬리판의 조정을 하지 않아도 주기조건이 되도록 하는 실험장치의 벽면을 설계하였다. 이를 위하여 주기조건에서 얻어진 블레이드 표면에서의 마하수와 동일한 결과가 얻어지도록 목적함수를 설정하였으며, 설계변수로는 벽면의 형상변경과 관련이 있는 12개의 변수를 사용하였다. 벽면의 설계는 기울기 기반의 최적화법을 사용하였으며, 내부유동장의 계산은 상용코드인 CFX-11을 사용하였다. 두 결과의 비교에서 벽면의 조정만으로도 동일한 유동특성이 얻어질 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.549-554
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• 2011

최근 고온부품의 기술발전으로 고효율 가스터빈 발전설비들이 운전되고 있으나 국내의 가스터빈설비는 일일 기동정지를 반복 운전하므로써 열싸이클에 의한 블레이드와 베인의 재료물성은 급격히 나빠지고 있다. 현재 가스터빈 부품 교체와 정비는 제작사에 의존하고 있는 실정으로 이에 본 연구에서 독자적인 교체 및 정비 관리 기준을 위해 수명평가와 손상분석의 기초자료로 활용하고자 실제 운전된 가스터빈 고압 1단 블레이드와 베인의 사용시간별 손상거동을 분석하였다. 사용재의 블레이드는 등가운전시간(EOH)이 23,686, 27,909 및 52,859 이고 베인은 28,714 및 52,859 으로 운전시간이 증가함에 따라 ${\gamma}$'의 크기는 증가하고 형상은 구형 또는 판상으로 변형되었다. 블레이드는 leading edge영역, 베인은 center영역에서 가장 큰 미세조직의 열화가 관찰되었으며 이는 경도의 감소경향과 일치하였다. 열차폐 코팅층내 bond코팅층에서는 운전시간이 증가함에 따라 표면산화층의 두께가 증가하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.475-482
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• 2011

본 연구는 풍력블레이드의 공력특성 향상을 위한 기초연구로서, 익형의 표면에 형성된 groove의 형상에 따른 양항비의 개선정도를 전산해석을 통해 분석하였다. 본 연구의 계산 범위에서 경계층(${\delta}$)과 groove 깊이(h)의 비는 1.1, groove 깊이(h)와 폭(d)의 비는 0.1, groove 사이의 거리(p)와 폭(d)의 비는 1.2, groove 수는 2개의 경우에서 양항비가 8.7% 향상된 결과를 보였다. Groove에 의한 양항비의 개선정도가 특정 받음각 이후에서도 지속됨을 확인하였다.