• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.46-52
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• 2015

Pump-turbine system is widely used by the hydropower industry for stabilizing the electrical grid in the vast growing economy of most developed countries. This study only investigates the Fluid-structure Interaction (FSI) analysis of the pump-turbine system at various operating conditions. The FSI analysis can show how reliable each component of the system is by providing the engineer with a better understanding of high stress and deformation points, which could reduce the lifespan of the pump-turbine. Pump-turbine components are categorized in two parts, pressurized static parts and movable stressed parts. The fixed parts include the spiral casing, top and bottom cover, stay vane and draft tube. The movable parts include guide vanes and impeller blades. Fine hexahedral numerical grids were used for CFD calculation and fine tetrahedral grids were used for structural analysis with imported load solution mapping greater than 90 %. The maximum equivalent stress are much smaller than the material yield stress, and the maximum equivalent stress showed an increasing tendency with the varying of operating conditions from partial to excessive at both modes. In addition, the total deformation of all the operating conditions showed a small magnitude, which have quite small influence on the structural stability. It can be conjectured that this system can be safely implemented.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.456-462
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• 2015

본 연구는 토네이도와 축류펌프의 원리를 적용하여 마중물 없이 슬러리를 송출할 수 있는 새로운 펌프기술 개발을 목적으로 한다. 개발한 로터형 슬러리 펌프는 전동모터, 구동축 및 커플링, 로터, 임펠러 그리고 흡입 및 송출관으로 구성된다. 청수를 이용한 성능실험에서는 로터의 설계조건에 따른 송출량, 소비 전력량 그리고 흡입관 부압특성에 대해 모터의 회전수를 변수로 검증하였으며, 시멘트를 이용하여 제조한 슬러리의 고형물 농도에 따른 송출량 특성에 대한 검증연구를 수행하였다. 로터의 직경과 높이가 커지면 송출량과 소비되는 전력량은 증가하지만 흡입관 부압은 감소하였으며, 송출량과 부압에 미치는 로터 두께의 영향은 거의 나타나지 않았다. 개발지표로 제시하였던 18 % 이상의 고형물 농도에서도 슬러리의 송출이 가능함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.1108-1111
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• 2009

디지털 오토파일럿은 전자해도상에서 선박의 운항예정 코스를 설정하여 입력시킨 후, 자동운항 모드로 세트하면 선박이 운항코스의 경로를 따라 자동으로 항행하는 시스템이다. 워터젯시스템은 엔진과 연결된 임펠러(회전익)를 구동하여 선저에 선수방향으로 설치된 흡입구를 통하여 해수를 흡입하여 압력을 높인 후, 노즐을 통하여 가속된 해수를 선저의 선미방향으로 분사시키므로써 선체를 조향하고 추진시키는 장치이다. 그러므로 워터젯시스템은 수심이 낮은 해역에서도 운항이 가능하며, 고효율의 고속추진, 상대적으로 낮은 진동과 유동소음 등의 환경에서 매우 효과적이므로 새로운 추진시스템으로 수요가 확대되고 있다. 그러나 워터젯시스템의 전기적인 제어신호는 표준화되어있지 않으므로 디지털 오토파일럿의 표준화된 인터페이스를 제공하지 않는다. 본 논문은 표준화된 오토파일럿과 워터젯시스템 사이에서 연동하므로써 고속선박을 신뢰성 있게 조향할 수 있는 피드백 제어인터페이스 모듈을 설계하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.67-72
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• 1994

현재 가전제품의 개발방향은 고효율화, 다기능화와 더불어 환경문제를 고려하는 방향으로 진행되고 있다. 환경문제로는 여러가지가 거론되고 있는데 제품의 소음에 대한 문제도 이제는 성능의 관점에서와 더불어 환경의 문제로도 인식되어야 한다고 생각한다. 특히 고속의 팬종류가 사용되는 가전제품에 있어서 저소음 성능은 판매력에 직접영향을 미치는 중요 판매전략으로 대두되고 있는 상황이다. 진공청소기는 가전제품중에서 매우 시끄러운 제품중에 속한다. 그 이유는 모타가 분당 30,000회 이상의 고속회전을 하면서 축에 연결되어 잇는 임펠러를 회전시켜 공기를 흡입, 배출시키는 일련의 작동을 하면서 여러가지 진동 및 유체소음을 일으키기 때문이다. 팬모타에서 발생한 소음과 진동은 여러가지 복잡한 전달경로를 거쳐서 외부로 전달되어진다. 따라서 청소기의 전체적인 소음을 감소시키기 위한 대책으로는 크게 두가지 방법으로 나누어 생각해 볼 수 있는데, 그 첫번째가 주된 소음원인 팬모타의 소음특성을 개선하는 방법이고 다른 하나는 팬모타로부터 발생된 소음이 밖으로 전달되는 경로를 적절하게 차단하는 방법으로서 청소기 내부에서 여러가지 방법을 사용하여 소음을 저감시키는 방법이다. 본 연구에서는 첫번째 방법인 팬모타의 소음을 감소시키는 대책들에 대하여 중점적으로 기술하려고 한다. 그 이유는 청소기 내부의 구조개선을 통하여 소음을 저감시키는 방법은 그동안 많이 실시되어 실험결과들이 축적되어 있는 반면 그 방법의 실시에는 구조적인 문제점 등 한계가 있기 때문에 더욱 조용한 청소기를 개발하기 위하여는 주된 소음원인 팬모타의 소음을 낮추어야 할 필요가 절실하게 요구되고 있기 때문이다.래그(drag) 토크의 영향과 치타음 저감을 위한 개선된 클러치 특성을 제시하였다. 클러치는 동력을 전달 또는 차단하는 기능 뿐만 아니라 엔진이나 변속기에서 발생하는 소음이나 진동을 저감시키는 기능을 가지고 있다. 따라서 엔진 공회전시에 발생하는 치타음(rattle noise)이나 비틀림 진동을 저감시키는 방법으로는 여러가지가 있으나 클러치 디스크(clutch disc)의 비틀림 기구의 설계 인자들을 적절히 조절함으로써 변속기의 인풋기어에 전달되는 비틀림 진동을 저감시키는 방법이 일반적으로 수행되어지고 있다. 본 연구는 4 실린더 4 싸이클 1.5L 엔진을 장착한 경승용차의 실차실험을 통해 공회전시 엔진 플라이휘일과 인풋기어에서의 회전수 변동을 측정하고, 이 실험 데이타를 기초로 하여 엔진 토크 및 변속기에서의 드래그 토크를 계산하여 엔진-변속기 인풋기어의 반한정계 2자유도 진동모델과 비틀림 특성을 가진 클러치 디스크의 프리댐퍼 영역에 대해 시뮬레이션을 수행하여 클러치 비틀림 기구의 설계인자인 비틀림 강성, 히스테리시스 토크에 따른 비틀림 진동 저감 효과를 연구하고자 한다.성을 확인하였다. 여기서는 실험실 수준의 평 판모델을 제작하고 실제 현장에서 이루어질 수 있는 진동제어 구조물에 대 한 동적실험 및 FRS를 수행하는 과정과 동일하게 따름으로써 실제 발생할 수 있는 오차나 error를 실험실내의 차원에서 파악하여 진동원을 있는 구조 물에 대한 진동제어기술을 보유하고자 한다. 이용한 해마의 부피측정은 해마경화증 환자의 진단에 있어 육안적인 MR 진단이 어려운 제한된 경우에만 실제적 도움을 줄 수 있는 보조적인 방법으로 생각된다.ofile where

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.159-159
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• 2011

수자원 공급의 시 공간적 편차가 큰 우리나라에서는 수자원을 이용하기 위해서 다수의 댐을 건설하고 있다. 특히, 생활수준의 향상으로 용수 수요가 급증하였기 때문에 용수가 부족한 곳에는 광역상수도 사업 등을 통하여 용수를 공급하고 있다. 댐에서 용수가 공급되기까지의 과정은 일종의 관수로 흐름으로 생각할 수 있다. 관수로 내를 흐르는 유체가 갑자기 정지하게 되면, 유체 운동 에너지의 변화가 유발되고, 그로 인해 관내에 급격한 압력의 상승이 일어나게 된다. 반대로 정지하고 있던 유체가 빠른 속도로 흐르게 되면 압력 감소가 급격하게 발생한다. 이와 같이 유체 운동 상태의 급변에 의한 압력변화와 그에 따른 압력파가 음속의 속도로 상 하류로 전파되는 현상을 수격작용(waterhammer)이라 한다. 통상적으로 수격작용은 밸브 개폐 정도가 갑자기 바뀔 때, 펌프의 급격한 기동이나 정지 시, 터빈 내 전력소요가 갑자기 바뀔 때, 댐 수위의 갑작스런 변화, 펌프 임펠러의 진동, 물 수요의 급격한 변화 등에 의해 발생하며, 수격작용은 유체의 질량과 운동량 때문에 관 벽에 큰 힘을 가하게 되어 정상적인 동수압 보다 몇 배나 큰 압력을 발생시킴으로 관 자체는 물론 펌프, 밸브, 터빈 등 관 시설물을 파손시키거나 진동, 소음 등을 야기시킴으로 대규모 건물, 공장, 발전소 등을 설계할 경우 그에 대한 적절한 대책을 강구하여야 한다. 특히 댐에 연결된 저수지 또는 조정지로부터의 도수로가 압력수로이며 그 길이가 상당히 크면 수차가 급정지했을 경우 수격작용에 의해서 압력터널 내에 과도한 압력상승이 일어난다. 이 압력상승을 방지함과 함께 발전소 부하의 증감에 따라서 수량을 공급하거나, 흡수할 목적으로 압력도수로와 수압관과의 접합부에 자유수면이 있는 수조를 설치한다. 이것을 조압수조(surge tank)라 한다(최영박, 1979). 조압수조에서 부하의 급속한 차단에 의해서 수차로 유입될 수량이 차단되면 도수로 내로 흘러 들어온 물은 관성 때문에 수조 내의 수위를 상승시키고, 수조 수위가 어느 정도 이상으로 되어 저수지 수위 보다 상승하면 수조로의 유입이 정지하고 반대로 수조에서 저수지로 역류하여 수조수위는 하강한다. 즉, 조압수조는 도수로 내에 발생한 과도한 압력을 수조 내 수면의 승강운동을 이용하여 감소시키고 원래의 안정적인 수위로 회복시킨다. 본 연구에서는 수격작용에 대한 댐 안정성을 확보하는 수단 중의 하나인 조압수조에 대해 살펴보았다. 연구대상으로 용담댐을 선정하였다. 용담댐에 대한 기존의 검토결과 수직 갱의 지름이 5m 이상이면 조압수조의 동적안정조건을 만족 시키는 것으로 조사되었다. 댐의 설계홍수위인 EL. 265.5m를 기준으로 조압수조의 안정성을 감소시키지 않는 범위 내에서 조압수조 내 격벽 설치 유 무에 따른 수조의 최적 크기를 산정하였다. 산정결과를 분석한 결과 동일 조건에서 격벽을 설치한 경우가 격벽을 설치하지 않은 경우에 비해서 조압수조의 면적이 약 21% 감소하는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제25권4호
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• pp.41-50
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• 2017

점도, 임펠러 종류, 소비전력 등에 의해 영향을 받는 생물학적 폐기물 처리시설 및 에너지 생산 플랜트에서 적절한 교반 시스템의 설계는 필수적이다. 본 연구에서는 적절한 교반 시스템의 설계를 위해 음식물류폐기물을 이용하여 다양한 조건(운전 pH 및 농도)에서의 수소발효 시 유변학적 특성의 변화를 조사한 후, 이를 기반으로 교반강도를 설계하였다. 운전 pH에 따른 수소발효 실험에서 수소전환율은 $0.51{\sim}1.77mol\;H_2/mol\;hexose_{added}$였고, 가장 높은 수소전환율은 운전 pH 5.5에서 나타났다. 발효액은 전단속도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 Shear thinning 거동을 보였다. 탄수화물이 분해되면서 발효 이후 점도는 초기 점도보다 감소하는 경향을 보였으나, 운전 pH의 변화에 따른 발효액의 점도 변화는 크지 않았다. 탄수화물 농도 10~50 g Carbo. COD/L에서 수소전환율은 $1.40{\sim}1.86mol\;H_2/mol\;hexose_{added}$로 운전 pH 조건이 수소전환율에 미친 영향과 비교했을 때 큰 차이는 없었다. 발효액의 Zero viscosity와 Infinite viscosity는 탄수화물 농도에 따라 각각 $10.4{\sim}346.2mPa{\cdot}s$와 $1.7{\sim}5.3mPa{\cdot}s$로 나타났는데, 10 g Carbo. COD/L와 20 g Carbo. COD/L에서 발효액의 점도 값은 거의 차이가 없었다. 실험 결과에 기초하여 교반강도를 설계한 결과, 기질농도 30 g Carbo. COD/L의 수소발효 초기 및 발효 후 교반강도는 각각 26.0, 10.0 rpm으로 약 2.5배 정도의 교반강도를 줄임으로써 에너지를 절약할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.448-453
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• 2016

선박의 프로펠러나 임펠러와 같은 유체기기에서는 캐비테이션 현상으로 인해 마모와 침식이 발생한다. 이와 같은 기기손상은 소음과 진동을 발생시켜 기기수명을 단축시키는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 캐비테이션 현상에 대한 저항성을 높이기 위해 산업 현장에서 많이 사용되고 있는 고속화염용사코팅의 공정 최적화에 따른 각 요소별 중요도를 분석하였다. 다구찌 실험계획법을 적용하여 ALBC3 모재 표면에 비정질 분말을 코팅하였고 기공도 실험을 통해 각 요소별 특성을 분석하였다. 다구찌 실험계획법에 의해 고속 화염용사(HVOF) 코팅의 최적 공정을 찾아낸 결과 연소압이 80 psi, 코팅거리가 270 mm, 이송속도가 200 mm/s, 분말속도는 25 g/min으로 확인되었고, 그 결과, 연소압, 코팅거리 및 분말속도는 25% 이상으로 비슷한 기여도를 나타냈고 이송속도는 19%로 다소 떨어지는 수준을 나타내었다. 공정에 대한 각 인자별 기여도는 약간의 차이는 있지만 그 차이가 크지 않으므로 네 개의 인자 모두 고속 화염용사(HVOF) 코팅 공정에서 중요한 기여를 하였다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.193-198
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• 2004

펌프장 흡입수조에서 발생되는 보텍스의 구조를 Sump Model Test와 PIV 방법을 수행하여 보텍스 발생여부를 검증한 결과는 아래와 같다. 1) 현장조사의 결과 취수장 대부분의 흡수정 구조가 유체역학적으로 보텍스를 발생시키는 구조였음을 알 수 있었으며 흡수정의 형태를 흡입구와 수문이 일직선으로 되어 있는 토목구조를 가진 펌프장이 경유는 보텍스 발생이 비교적 적었음을 알 수 있었다. 이는 토목구조의 설계가 펌프과정에 따른 흡수정 내의 유동장을 고려하여 볼 때 매우중요하다는 것을 알 수 있다. 2) JSME S 004-1984를 토대로 1/8 모델내에서 모형수리실험을 수행한 결과 현장에서 발견된 결과와 같이 예측되었다. 또한, 모든 상사조건 일치에서 수위나 운전대수 및 호기조합에 따라 정도의 차이는 있으나 모든 경우에 보텍스가 심하게 발생하고 있음을 알 수 있었다. 3) PIV 실험에서 볼 수 있듯이 자유표면 보텍스는 $\sharp$1 호기와 $\sharp$3 호기에서 주로 발견되었는데 이는 $\sharp$3 호기 흡입구 바로 전방에 있는 취수구의 영향으로 강한 회전흐름이 수조 내에서 형성되기 때문으로 보여진다. 4) 보텍스의 발생은 펌프 소음발생 임펠러 수명 및 성능에 나쁜 영향을 주기 때문에 반드시 Anti Vortex Device를 설치하여 보텍스의 발생을 저감시켜야 한다.