• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.889-891
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• 2017

유상하중 수십 kg 수준의 무인기는 소형 왕복동 엔진이나 로터리 엔진을 사용하나 이들은 초기 구매 비용이 작다는 장점에 비해 운용 및 유지비용이 크다. 특히 소음이 심해 도심운용이 불가능하며, 진동으로 인해 탑재장비의 제한을 받는다. 이에 비해 가스터빈엔진은 운용 및 유지측면의 다양한 장점에도 불구하고 왕복동이나 로터리 엔진에 비해 연료소모율이나 출력당 중량이 크다는 단점이 있다. 본 연구는 이런 가스터빈엔진의 단점을 극복할 수 있는 레큐퍼레이터를 장착한 소형 터보샤프트엔진을 설계하는 것이 목적이다. 항우연이 기 개발한 틸트로터 항공기(TR-60)를 가상의 장착 기체로 상정하여 출력과 크기를 도출하였다. 본 논문에서는 이 엔진의 미션, 설계요구도 도출 및 설계절차와 초기 기준점 싸이클 설계 결과를 설명하였다.

• 에너지공학
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• 제19권1호
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• pp.8-15
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• 2010

새로운 발전설비의 건설부지 확보의 어려움을 극복하고 친환경적인 에너지시스템으로 분산형 초소형 가스터빈이 주목받고 있다. 분산형 초소형 가스터빈 발전시스템은 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 첫째는 친환경성으로서 NOx < 9 ppm, 소음 < 65 dB, 둘째는 다양한 연료를 사용할 수 있으며 천연가스 뿐만 아니라, 디젤, 저발열량 신재생에너지원료, 등유이다. 셋째는 작은 면적대비 높은 출력을 얻을 수 있고 컴팩트한 건설이 가능하다. 1998년부터 미국에서 개발되어 캘리포니아 및 일본등에서 활발히 적용되고 있다. 기존의 대용량 발전시스템이 주로 바닷가 근처에 건설되었다면 본 시스템은 수요자 인근에 설치되어 열과 전기를 동시에 공급하고 있으며 다양한 적용처에 에너지를 공급한다. 최근들어 국내에서는 신재생에너지의 개발, 보급이 아주 중요한 이슈로 떠오르고 있는 가운데, 이러한 소형 분산전원의 적용성이 많이 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 분산형 가스터빈의 최적 현장 적용을 위하여 필수적인 계통연계를 통한 병열운전 모델링과 실증시험 및 평가과정을 분석하여 에너지 품질을 정립하고자 한다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.370-373
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• 2008

Small size gas turbine disk requires good mechanical strength and creep properties at high temperature. In this study, Waspaloy was used as a superalloy to satisfy these specifications. The control of microstructure was needed to satisfy material properties at high temperature. In order to do this, we studied forging conditions and material analysis. Therefore die and preform design conducted so that hot forged gas turbine disk could have a good microstructure. The die and preform shapes are designed with consideration of the predefined hydraulic press capacity and the microstructure of forging product. Also we carried out the hot compression test for Waspaloy in various test conditions. From these results, we obtained the forging conditions as material temperature, die velocity etc. To verify these forging conditions, we conducted FE simulations by means of the DEFORM 2D-HT. In this study, the hot closed die and preform designs were completed to offer high temperature material properties of a small size gas turbine.

• 항공우주산업기술동향
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• 제6권1호
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• pp.35-43
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• 2008

소형항공기에 장착되는 추진기관의 기술동향을 조사하고 검토하였다. 현재 소형항공기 시장은 피스톤 엔진과 터보프롭, 터보팬엔진이 대부분의 시장을 점유하고 있으며, 지속적으로 기술개발이 진행되고 있다. 피스톤엔진의 경우, 기존의 가솔린엔진 외에 디젤엔진이 새롭게 부각되고 있다.디젤엔진은 상대적으로 비용이 낮고 구입이 용이한 연료(Jet A)를 사용하는 장점을 토대로 소형항공기 시장 수요가 증가하고 있으며, 신뢰성과 효율을 높인 새로운 엔진들이 개발되고 있다. 가스터빈엔진의 경우, 새롭게 떠오르고 있는 VLJ 시장 수요를 겨냥한 소형 터보팬엔진 사용이 증가하고 있으며, 향후 수요가 급격히 증가할 것으로 예상된다. 한편, 최근의 고유가 상황 및 환경 영향성을 고려하여 기존의 화석연료를 사용하지 않는 전기추진방식 도 개발되고 있다. 향후 소형항공기 추진기관은 더욱 높은 신뢰성과 안전성을 토대로, 성능과 효율 향상은 물론 친환경적인 특성을 갖도록 개발될 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.42-49
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• 2014

가상엔진 시뮬레이터를 이용한 시험장치는 실제 엔진을 이용한 시험과 유사한 시험 수행을 통하여 엔진 시험 횟수를 줄이고 동일한 조건에서 반복 시험이 가능하므로 엔진 정비 및 운용비용을 감소시켜 준다. 그리고 실제 시험에서 수행하기 어려운 극한 상황을 쉽게 구현할 수 있기 때문에 실제 엔진 시험 시 발생할 수 있는 엔진 손상 및 위험한 시험을 대체해 준다. 본 연구에서는 사전 연구를 통해 개발하였던 소형제트엔진 성능시험장치에 실시간 엔진 모델을 적용하여 실제 엔진 시험과 가상 엔진 시험을 다목적으로 수행할 수 있는 업그레이드 된 소형제트엔진 성능시험장치를 개발하였다. 새로 개발된 다목적 소형 제트엔진 성능시험장치는 교육용 및 연구용으로 더욱 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.198-200
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• 2017

보조동력장치(Auxiliary Power Unit: APU)는 항공기에 장착되어 주엔진의 지상 및 공중 시동을 위한 에너지를 공급하고 항공기의 비상 및 보조 전원을 공급하는 역할을 하는 소형 가스터빈엔진이다. 항공기용 APU는 구조가 간단하고 소형이지만 유인 항공기에 장착되기 때문에 높은 신뢰성이 요구되므로 인증 절차를 통하여 그 신뢰성을 입증하여야 한다. 한국항공우주연구원은 2007년부터 2012년까지 한화 테크윈과 함께 축적된 국내 연구개발 역량 및 경험을 바탕으로 헬리콥터용 APU의 설계/해석, 제작 및 조립, 개발시험 및 인증시험을 평가를 성공적으로 완료하였다. 본 논문에서는 헬리콥터용 보조동력장치의 개발 및 인증 과정에 대하여 정리하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.797-803
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• 2009

The accurate prediction of dynamic characteristics of high speed rotors, such as gas turbines, is important to avoid the possibility of operating the machinery near the critical speeds or unstable speed regions. However, the dynamic analysis methods and softwares for gas turbines have been developed in the process of producing many gas turbines by manufacturers and most of them have seldom been disclosed to the public. Recently, commercial FEM softwares, such as SAMCEF, ANSYS and NASTRAN, started supporting some rotordynamics analysis modules based on 3-D finite elements. In this paper, the dynamic analysis method using commercial S/W, especially ANSYS, is attempted for the small-size gas turbine engine rotor, and the analysis capability and limitations of its rotordyamics module are evaluated for further improvement of the module. As the preliminary procedure, the rotordyamic analysis capability of ANSYS was tested and evaluated with the reference models of the well-known dynamics. The limitations in application of the rotordynamics module were then identified. Under the current capability and limitations of ANSYS, it is shown that Lee diagram, a new frequency-speed diagram enhanced with the concept of $H{\infty}$ in rotating machinery, can be indirectly obtained from FRFs computed from harmonic response analysis of ANSYS. Finally, it is demonstrated based on the modeling and analysis method developed in the process of the S/W verification that the conventional Campbell diagram, Lee diagram, mode shapes and critical speeds of the small-size gas turbine engine rotor can be computed using the ANSYS rotordynamics module.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.36-44
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• 2010

The accurate prediction of dynamic characteristics of high speed rotors, such as gas turbines, is important to avoid the possibility of operating the machinery near the critical speeds or unstable speed regions. However, the dynamic analysis methods and softwares for gas turbines have been developed in the process of producing many gas turbines by manufacturers and most of them have seldom been disclosed to the public. Recently, commercial FEM softwares, such as SAMCEF, ANSYS and NASTRAN, started supporting some rotordynamics analysis modules based on 3-D finite elements. In this paper, the dynamic analysis method using commercial S/W, especially ANSYS, is attempted for the small-size gas turbine engine rotor, and the analysis capability and limitations of its rotordyamics module are evaluated for further improvement of the module. As the preliminary procedure, the rotordyamic analysis capability of ANSYS was tested and evaluated with the reference models of the well-known dynamics. The limitations in application of the rotordynamics module were then identified. Under the current capability and limitations of ANSYS, it is shown that Lee diagram, a new frequency-speed diagram enhanced with the concept of $H{\infty}$ in rotating machinery, can be indirectly obtained from FRFs computed from harmonic response analysis of ANSYS. Finally, it is demonstrated based on the modeling and analysis method developed in the process of the S/W verification that the conventional Campbell diagram, Lee diagram, mode shapes and critical speeds of the small-size gas turbine engine rotor can be computed using the ANSYS rotordynamics module.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권4호
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• pp.67-74
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• 2016

한국형 상태기준정비는 현재 한국해군 함정에 설치된 ICAS를 최대한 활용하여 전투준비태세를 완비하고, 선제적 정비/보급 지원과 군수자산의 경제적 운용, 데이터 기반 장비수명관리를 위한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 장비상태의 기준을 설정해야 하는데 이는 제작사에서 원천적인 기술을 제공하고 있지 않아 각 장비별 성능 맵 확보가 필요하고 고장패턴 등의 자료 축적이 필요하다. 본 연구에서는 소형 가스터빈엔진을 활용하여 가스터빈 성능 맵을 확인하고 고장정보를 축적하여 실시간으로 장비성능 확인과 성능 경향을 나타내게 하였고 이를 통해 운용자의 행동지침과 정비자의 검사 절차등을 명시하여 최적의 장비상태가 유지 될 수 있도록 솔루션을 개발하였다. 본 연구를 기반으로 실제 함정의 데이터를 이용한 상태진단기법 발전에 활용할 예정이다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.752-760
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• 2011

In tilting pad bearing design process, the selection of the proper configuration type of either a load-between-pad(LBP) or load-on-pad(LOP) as well as preload and pivot offset conditions is to be carefully considered. Also the bearing needs to be designed in order to be suited for the rotor-bearing system and operating condition. In this paper, it is observed that the dynamic characteristics in a five pad tilting pad bearing for the LBP and the LOP configurations are influenced by the variation of preload and pivot offset. In this context, rotor dynamic analysis of the 5 MW industrial gas turbine supported by the tilting pad bearing at the front and roller bearing at the rear is carried out based on the dynamic coefficients of the tilting pad bearing investigated. The result shows that two rigid body critical modes experience various changes according to the influence of the tilting pad bearing uniquely applied to one side of this machine. Mainly, the second critical speed, the rigid body mode of conical shape with high whirling in the tilting pad bearing, is significantly changed by preload and pivot offset regardless of the LBP and LOP configurations. And, the first critical mode, the rigid body mode of conical shape with high whirling in the roller bearing, is sensitively affected by preload applied to the LOP configuration and by its asymmetric dynamic properties.