• 에너지공학
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• 제10권4호
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• pp.318-326
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• 2001

중저온 배열회수를 통해 열설비의 열효율을 향상시키기 위하여 1 MW급 유기랭킨사이클시스템을 설계, 개발하였다. 포항제철소에 있는 두 대의 100 MW급 기력발전소에서 발생하는 175$^{\circ}C$의 배가스를 산업체에서 발생하는 대표적인 중저온배열원으로 선정하고, 환경오염을 최소화할 수 있는 신냉매인 HCFC-123을 시스템의 작동유체로 선정하였다. 유기냉킨사이클시스템의 시험운전을 통하여 유기랭킨사이클시스템이 산업체의 중저온배열을 회수하는데 유용함을 확인하였다. 열수의 가열, 터빈기동 및 전기투입방법 등의 운전방법을 최적화하였다. 그러나 HCFC-123 공급펌프의 능력부족으로 작동유체의 공급이 부족하여 정격출력보다 낮은 670kW의 전력을 생산할 수 있었다. HCFC-123의 공급유량을 증가시키기 위하여 파이프의 압력손실저하 및 펌프의 성능 향상을 위한 펌프교체 등이 고려되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권4호
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• pp.263-269
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• 2010

조류발전용 HAT 임펠러에 팁 레이크를 적용하여 임펠러 성능을 고찰해 보았다. 기존의 조류발전용 임펠러는 날개 끝 보오텍스에 의해 효율 감소로 인한 전력 손실 뿐 아니라 소음 및 진동에 의한 설치해역 주변의 해양 생태계 파괴의 우려가 있다. 임펠러 날개 끝에 레이크를 적용함으로써 효율의 개선과 함께 소음 및 진동 저감 효과를 파악하고자 하였다. 향후 레이크 비율에 따른 효율증가 및 캐비테이션 성능 향상에 대한 최적화를 수행할 계획이다.

• 에너지공학
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• 제24권2호
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• pp.72-78
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• 2015

본 연구에서는 가스 터빈의 효율을 증대시키는데 사용되는 리큐퍼레이터의 성능에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구에서 채택한 리큐퍼레이터는 오프셋 스트립 휜을 가지는 대항류 열교환기이다. 기존에 제시된 상관식 및 이상상태 사이클 해석을 통하여 최적화된 리큐퍼레이터의 형상을 결정하였다. 리큐퍼레이터의 성능을 평가하기 위해 실험연구를 수행하였다. 특히 리큐퍼레이터의 고온부 입구 온도를 변화시키면서 실험을 수행하였다. 또한 실험 결과를 기존에 제시되어 있던 상관식들과 비교를 하였다. 그 결과 압력강하는 실험결과와 상관식이 잘 맞지 않았지만 유용도는 실험결과와 상관식이 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1070-1074
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• 2014

IEEE 1662(2009)에 따르면 통합 전력 시스템(이하 IPS)은 함정의 모든 동력기관(Prime mover)이 전력만을 생산하고 생산된 전력을 통합하여 추진과 무기체계, 함정 내 소요처에 공급하는 체계를 말한다. IPS의 특징은 원동기 배치의 유연성, 원동기와 추진기의 기계적인 분리, 에너지전환 및 전달의 여유 증가 그리고 미래 전자무기의 사용을 위하여 재분배가 가능한 전력의 유연성들이다. IPS는 동력기관이 최적부하에서 운전될 수 있도록 전력생산단계를 다양하게 가질 수 있다. 본 연구는 IPS의 원동기 구성 방식에 따른 적합성을 정량적으로 평가할 수 있는 평가 인자와 평가 방법에 대한 연구이다. 즉, 구축함급 함정에 발전용 디젤 기관과 발전용 가스터빈 기관으로 구성되는 IPS를 운용할 경우를 가상하여, IPS 동력 시스템의 다양한 구성 방법들의 특징을 비교 분석하여 평가함으로써 IPS를 최적화할 수 있는 방안에 관하여 연구하였다. 평가 인자는 동력 시스템의 최적화 대상인 전투 능력과 경제성 두 요소를 고려하여 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.403-410
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• 2020

본 논문은 포항지역 태양광 데이터를 기반으로 태양열을 적용시켜 12kW의 소형 초임계 이산화탄소(s-CO₂) 시험 루프의 설계와 실험 시설의 이론적 연구, 안정화 및 최적화를 통한 이산화탄소의 특성 연구에 초점을 맞추고 있다. 실험 시설의 열역학 사이클은 구성 요소의 한계로 인해 액체, 가스 및 초임계 CO₂가 모두 존재하는 랭킨 사이클(임계점 순환 주기)이며, 펌프, 히터, 레귤레이터, 열교환기, 가스 부스터, 에어 컴프레서 등으로 구성된다. 현재 본 연구에서 제작된 12kW 소형 발전 시스템은 최고압력 12MPa 최고 온도 70℃의 조건에서 6.98%의 효율이 나타나도록 설계되었다. 본 실험 장치를 소형 Brayton cycle과 비교했을 때 약 2% 높은 효율을 가진다는 것을 이론적으로 확인하였고, 사이클 효율을 높이기 위해 최적의 터빈 입구 온도와 압력을 얻었으며, 이 조건에서 IHX(내부 열교환기)의 도입시 18.75%의 최대 효율을 기대할 수 있다는 결론을 도출하였다. 마지막으로, 실험 설비의 태양광 시뮬레이션 결과 5월에는 6.7%, 6월에는 6.26%의 효율로 태양열을 이용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.447-454
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• 2013

모델기반 고장 진단법은 풍력발전기의 상태감지 시스템(Condition monitoring system)에 적용을 목적으로 변동 하중조건하에서 작동하는 기어박스내의 기어의 균열을 진단하기 위해 제시하였다. 두 개의 평기어(Spur gear)로 구성된 간단한 테스트 베드가 위의 접근방법을 검증하기 위해 구축되었고, 기어의 균열은 기어의 뿌리부분에 균열을 인가하여 묘사하였다. 축의 회전속도에 독립적인 타코미터를 기반으로 한 오더분석(Order analysis)을 균열크기 진단에 적용하였고, 테스트 베드의 작동을 시뮬레이션하기 위해 집중변수 모델(Lumped parameter dynamic model)이 사용되었다. 모델에서 균열과 밀접히 관련된 변수는 측정된 신호와 시뮬레이션된 신호 간의 차이를 최소화하는 최적화 기법으로 역추정하였다. 제시한 방법의 유효성을 보이기 위해, 미리 정의된 모델 변수로부터 생성된 시뮬레이션 신호를 테스트-베드로부터 측정된 신호로 가정하고, 제시한 방법을 사용하여 변수를 역추정하였다. 결과는 실제 값과 일치하였고, 이를 통해 알고리즘이 제대로 작동함을 알 수 있었다. 다음 연구에서는 실제 테스트 베드의 실제균열에 적용하고자 한다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.846-851
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• 2005

본 논문은 최적 탐색 알고리즘인 유전자 알고리즘을 이용하여 다항식 뉴럴네트워크(Polynomial Neural Networks : PNN)의 최적 설계가 그 목적이다. 기존의 다항식 뉴럴네트워크는 확장된 GMDH(Group Method of Data Handling) 방법에 기반을 두며, 네트워크의 성장과정을 통하여 각 층의 다항식뉴런(혹은 노드)에서 고정된 (설계자에 의해 미리 선택된) 노드 입력들의 수뿐만 아니라 다항식 차수(1차, 2차, 그리고 수정된 2차식)를 이용하였다. 더구나, 그 방법은 학습을 통해 생성된 PNN이 최적 네트워크 구조를 가진다는 것을 보증하지 못한다. 그러나, 제안된 GA-based PNN 모델은 다음의 파라미터들- 즉 입력변수의 수, 입력변수, 및 다항식 차수-을 유전자 알고리즘을 이용하여 선택 동조함으로써 그 구조를 구조적으로 더 최적화된 네트워크가 되도록 하고, 기존의 PNN보다 훨씬 더 유연하고, 선호된 뉴럴 네트워크가 되도록 한다. 하중계수를 가진 합성성능지수가 그 모델의 근사화 및 일반화(예측) 능력 사이의 상호 균형을 얻기 위해 제안된다. GA-based PNN의 성능을 평가하기 위해 그 모델은 가스 터빈 발전소의 NOx 배출 공정 데이터로 실험된다. 비교해석은 제안된 GA-based PNN이 앞서 나타난 다른 지능모델보다 더 우수한 예측능력뿐만 아니라 높은 정확성을 가진 모델임을 보인다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.108-108
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• 2009

니켈기지의 석출강화 초내열합금은 가스터빈의 고온부 부품 제조에 널리 사용되고 있다. 장시간 동안 부품의 강성 유지와 구조적 안정성을 확보하기 위해서는 니켈기지의 합금에 감마프라임 생성을 위한 원소를 첨가하는데 이에 따른 용접성의 저하 때문에 보통 초합금의 용접은 고온에서 수행하게 된다. 그러나 레이저용접의 경우는 용접변수 및 입열제어가 용이해 상온에서 초합금의 용접이 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 일반적인 재료로 연성이 좋은 STS304 판재와 실제 블레이드의 재료로 사용되는 니켈계 석출강화 합금인 GTD 111DS 모재에 $CO_2$ 레이저를 이용하여 용접을 실시하였고 적용파우더와 파워, 용접속도 및 파우더 공급량 등을 달리 하였다. STS304 판재 사용시 Rene 80과 IN 625 파우더 모두 용접부에서 균열이 발생하지 않았다. 그러나 GTD 111DS 모재의 경우 IN 625 파우더에서는 결함이 없었으나 Rene 80 파우더를 사용시에는 용접부에 균열이 발생하였다. IN 625 파우더는 모재보다 기계적 성질이 떨어지는 문제가 있으나 Rene 80은 모재와 동등 이상의 기계적 성질을 보유하고 있기 때문에 Rene 80 의 적용을 위해 균열이 발생하지 않는 용접변수의 제어를 시도하였다. 용접변수의 조정 결과 레이저 파워와 파우더 공급량을 낮추고 용접속도를 높여 균열이 발생하지 않는 최적의 용접변수를 설정할 수 있었다. 최적화된 용접변수를 적용, 용접한 시편의 인장값을 보면 GTD 111DS 모재에 Rene 80 파우더로 용접된 시편의 인장강도가 상온/고온($760^{\circ}C$)의 조건에서 각각 GTD 111DS 모재의 인장강도 보다 높은 값을 나타내었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.51-57
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• 2013

본 연구에서는 가스터빈 연소기에 적용하기 위한 예혼합 스월버너의 배기가스 및 화염안정성 최적화를 위하여 버너의 구조변경에 따른 연소특성을 실험적으로 분석하였다. 버너의 연료분사구조에 따른 배기가스 배출 특성을 파악하고자 단일연료분사구조와 이중연료분사구조를 갖는 예혼합 버너의 연소특성을 비교 분석하였으며 이중연료분사구조 적용 시 연료/공기 혼합특성이 향상되어 CO와 NOx의 배출농도가 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 노즐출구와 라이너의 지름 비(confined ratio)에 따른 연소부하 및 배기가스 특성을 분석한 결과 confined ratio 감소 시 연소부하 감소로 인해 NOx 배출농도가 감소되었으며, 체류시간의 증가로 인해 CO의 산화 반응이 증가하여 CO 배출농도가 감소하였다. 노즐분출속도는 30 m/s에서 배기가스특성이 우수하며, 속도 증가(40 m/s) 시 배가스특성이 저하되고 속도 감소(20 m/s) 시 화염안정성이 저하되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.118-124
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• 2017

본 연구에서는 상용코드인 Fluent(v.17.1)을 사용하여 수치해석을 진행하였으며, 지하복합발전 플랜트의 형상을 단순화하여 파공 크기 및 파공 위치에 따른 가스 누출에 관한 해석을 진행하였다. 누출 가스는 메탄으로 설정하였다. 파공 크기는 10 mm, 20 mm로 설정하였으며, 파공 위치는 파이프 엘보우 부근, 가스터빈 부근에서 가스가 누출될 경우로 가정하여, 총 4가지 Case에 대해 비교 및 분석을 진행하였다. 가스 누출을 분석하기 위해 연소 하한계의 개념을 바탕으로 누출 거리를 정의하여 종 방향, 횡 방향으로의 거리를 추정하여 정량적으로 분석하였다. 결과적으로 동일 위치에서 파공 크기에 따라 누출거리가 최대 52.3 %의 차이를 보이며 종 방향의 누출 거리가 달라지는 것을 알 수 있었다. 그리고 동일 파공 크기일 때, 파공 위치에 따라 최대 34.8 %의 차이를 보이며 가스의 확산 경향이 달라지게 된다. 공기보다 가벼워 부력의 영향으로 상승하던 가스가 장애물로 인해 수평방향으로 확산이 제한되어 장애물이 없는 경우보다 재순환이 빨라지게 된다. 따라서 종 방향 누출거리와 횡 방향 누출거리가 파공 크기 및 파공 위치에 따라 다른 성장 거동을 보인다. 이와 같은 결과는 지하 복합발전 플랜트와 같은 밀폐공간에서 가스 센서의 위치 및 개수를 최적화 하는데 유용한 데이터가 될 것으로 보인다.