• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.245-247
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• 2017

가스터빈 시동 시 터빈휠은 급격한 온도 변화와 원심하중을 받게 된다. 터빈휠 온도와 응력은 빠르게 증가하게 되며, 적용되는 시점과 정도가 서로 다를 수 있다. 온도 및 원심력 적용 속도 차이에 따른 수명 변화를 연구하기 위해서 열-기계피로 유한요소해석을 수행하였다. 시동 시 터빈휠 속도가 천천히 증가하고, 중단 시 천천히 감속하면 상대적으로 수명이 길어진다. 만약 속도 감소가 냉각속도보다 빠르면 오히려 수명이 증가한다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권3호
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• pp.17-26
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• 2004

본 연구에서 동력 전달 시스템은 분리 축 방식의 가스 터빈 엔진의 축 동력을 발전기 전력으로 변환하여, 이것을 프로펠러를 구동하는 추력 모터에 공급하는 방식으로 구성되어있다. 여기에 사용된 가스 터빈 엔진은 엔진 축 마력 317shp(236kw)을 약110kw (147shp)으로 플랫 레이팅(flat rating) 하여 운용한다. 본 시험 장치의 엔진은 가스 터빈엔진 출력축과 발전기 사이에 부하 변화 시 댐핑(damping)역할을 할 수 있도록 플라이 휠(flywheel)을 장착하였다. 이 때 플라이휠의 적절한 관성 모멘트가 고려되지 않으면, 발전기와 모터는 부하 상승에 의한 엔진으로부터 요구되는 출력을 얻을 수 없으며, 또한 엔진이 정상적으로 작동하지 않음을 확인할 수 있다. 따라서 제공된 엔진 데이터와 엔진 시험 데이터로부터 동역학적인 천이 효과에 의한 성능 분석을 함으로써 관성 모멘트의 요구 범위를 결정하였다. 재설계한 플라이휠을 장착 시험한 결과, 본 시스템에서 요구한 출력을 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.1-7
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• 2013

본 연구는 보조동력장치에 적용되는 구심터빈의 공력성능시험을 한국항공우주연구원의 고온 터빈 시험리그에서 수행한 결과이다. 리그시험을 위하여 터빈의 형상은 동일하되 팽창비, 마하수 및 유량계수는 실제 엔진과 동일한 값이 되도록 상사법칙을 적용하여 시험하였다. 설계 팽창비는 3.096이며, 상사된 설계회전수는 34909 rpm이고 상사된 터빈 입구온도는 $160^{\circ}C$이다. 터빈의 입구에는 익형 형상의 노즐이 설치되었으며 터빈 휠의 직경은 175.74mm이다. 시험을 통하여 터빈의 성능지도가 생성되었으며 터빈 입구에서의 상세 유동이 측정되었다. 노즐의 허브면에서 측정한 압력과 노즐의 쉬라우드 면과 터빈 휠 케이싱에서 측정한 압력 분포를 볼 때 터빈 내부에서의 팽창과정이 적절함을 확인할 수 있었다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권2호
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• pp.127-131
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• 2021

고온 환경에 대한 우수한 특성을 바탕으로 산업 장비의 고온 재료에 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금이 사용된다. 본 연구에서는 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 진공 원심 주조 방법으로 제작했다. 알루미나 몰드를 이용한 원심 주조시 터보 차저 터빈 휠 블레이드의 미스런 불량을 방지하기 위한 조건을 조사하였다. 진공 원심 주조로 제조된 합금의 미세 구조는 광학 현미경 (OM), 마이크로 비커스 경도 분석기 (HV), X- 선 회절 (XRD) 및 SEM-EDS로 연구하였다. 주조된 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금의 경도 및 SEM-EDS 결과는 산화층 (α- 케이스)의 두께가 일반적으로 50㎛ 미만임을 보여주었다. 예열 온도 1,100oC, RPM 260, 게이트 크기가 큰 알루미나 몰드의 경우 미스런 불량이 거의 없었다. 따라서 높은 예열 온도, 중간 RPM, 큰 게이트 크기 및 알파 케이스 형성 억제를 위한 알루미나 몰드를 통해 미스런이 적은 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 얻을 수 있음을 확인했다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.711-717
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• 2017

본 논문은 엔진 다운사이징의 관점에서 널리 사용되는 터보과급기 로터의 관성모멘트 측정에 관한 연구이다. Trifilar 방법을 이용하여 관성모멘트를 측정하기 위한 장치를 설계 제작한 후, 장치를 검증하기 위하여 교정로터의 관성모멘트를 측정하였다. 측정의 변동계수는 0.43%, CAD 도면의 관성모멘트와 비교하여 0.75% 오차를 보여 개발된 측정장치가 로터의 관성모멘트 측정에 적합함을 확인하였다. 소형 터보과급기의 터빈 로터와 압축기 휠 각 2개에 대한 관성모멘트 측정을 수행하여 1.0% 미만의 변동계수를 보여 정밀한 측정이 가능함을 보였다. 그러나 CAD 도면의 관성모멘트와 비교한 오차는 터빈 로터는 2.76%와 1.30%로 양호하였으나, 압축기 휠의 경우 27.6%와 24.4%로 상당히 크게 나타났다. 연구에 사용된 압축기 휠은 질량이 소형으로 상대적으로 공기저항이 크고 정확한 주기 측정의 어려움으로 큰 오차를 보였다. 따라서 터빈 로터와 압축기 휠을 결합한 상태에서 측정한 값에서 터빈 로터의 관성모멘트를 빼는 간접 방법으로 측정을 수행하였다. 이때 압축기 휠의 관성모멘트 측정에서 1.2% 미만의 변동계수를 보이고 오차는 5.68%, 7.88%의 값을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.336-345
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• 2012

균열성장 수명에는 구조 형상의 복잡함, 작용하중의 변동, 재료물성 분포 등의 영향으로 불확실성이 포함된다. 따라서 이러한 불확실 인자들에 대해 계산된 수명의 강건성을 확보하기 위해서는 신뢰성 평가가 요구된다. 하지만 형상이 복잡한 터빈 휠의 경우 균열성장 수명 계산의 주요 변수인 응력확대계수의 표현식을 알기 힘들며, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 수명 계산 및 신뢰성 평가에 많은 시간이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 균열성장 수명의 반응표면을 사용함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 높일 수 있음을 고찰하였다. 이를 위해 형상이 복잡한 터빈 휠을 모델로 유한요소해석으로 생성된 응력확대계수 데이터를 회귀분석하여 근사모델을 생성한 후 응력확대계수의 회귀계수, Paris 계수, 초기균열길이에 대한 균열성장 수명의 반응표면을 생성하여 신뢰성해석에 사용하였다. 신뢰성해석은 몬테카를로 시뮬레이션으로 수행하였으며, 연구결과 반응표면의 사용이 신뢰성 평가 시 필요한 균열성장 수명의 계산량을 효과적으로 줄일 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.385-390
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• 2009

가스터빈의 구조물은 열에 의한 응력과 기계적인 하중에 의한 응력이 동시에 중요하게 작용을 하며 다축응력상태에 놓이게 된다. 가스터빈 엔진은 일반적으로 임무를 가지게 되며 임무를 바탕으로 성능평가, 열전달해석, 구조해석, 수명평가의 일련의 과정을 거치게 된다. 임무에 따라 복잡하게 나타나는 변형율과 응력을 평가하기 위하여 임계평면법을 적용하였으며, 이를 바탕으로 보다 간단하고 편리한 평가 모델인 "The Simplified Model"을 개발하였다. 그리고 개발된 평가방법을 사용하여 터빈휠의 수명평가를 수행하여 결과를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.791-796
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• 2012

항공기용 소형 가스터빈엔진은 항공기의 주엔진 시동을 위한 압축공기 공급, 비상 전원 등을 위한 보조동력장치로 사용된다. 항공기가 모래와 먼지가 함유된 대기 조건에서 운용되는 경우, 보조동력장치와 엔진에 대기 중 모래와 먼지가 유입되며, 이러한 모래 먼지 유입은 가스터빈엔진의 마모, 성능 저하 등을 야기시킨다. 본 연구에서는 모래와 먼지가 소형 가스터빈엔진에 유입되는 경우에 대하여 그 영향성을 고찰하였다. 시험에서의 모래와 먼지 농도는 공기 단위 질량당 $4.4{\times}10^{-5}kg$ 이며, 이는 미 군사규격인 MIL-E-8593 에 제시된 조건과 동일하다. 모래 먼지 유입시험은 총 10 시간 동안 수행되었으며, 시험 전 후의 성능시험을 통해 성능 영향성을 고찰하였다. 또한, 임펠러, 터빈휠 등 주요 구성품에 대하여 분해검사를 수행하여 마모 특성에 대하여 고찰하였다.

• 소음진동
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• 제8권2호
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• pp.331-335
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• 1998

회전 상태에 있는 증기 터빈 버킷의 진동 시험 및 해석 결과를 본 논문에 기술하였다. 중고압용 터빈 로터에서 9단 휠 도브테일의 치수 변경으로 인해 9단 버킷의 치수 수정이 불가피하였고, 진동 시험과 해석은 수정된 9단 버킷의 고유 진동수가 노즐 통과 주파수로부터 공진을 피할 수 있는 주파수 분리 여유를 갖는지를 검정하기 위하여 이루어졌다. 해석은 상용 유한 요소 해석 프로그램을 이용하였고 실험 전 설계 변경의 성공 가능성 파악 및 후속 시험에 도움을 주기 위해 행하였다 진동 시험은 기존 밸런싱 설비를 이용해 진공 상태에서 회전하고 있는 버킷에 공기 분사 가진및 무선진동신호 측정 시스템을 이용해 행하였다. 시험 결과를 경험식의 결과와 비교하였고, 수정된 버킷이 제시된 주파수 분리 여유를 만족함을 보였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1715-1720
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• 2004

This paper presents the characteristics of internal clearances for the interstage of blades and shaft gland seals on the steam turbine which are installed in tandem compound. Internal clearances was changed when the rotor turned in the cylindrical sleeve bearing due to the generation of oil film wedge. This presented concern is very useful to prevent the rubbing damage of seal edge between the fixed and moving parts in steam turbine due to the misalignment at the rotating and stationary parts. This method is applied for the unbalanced clearances distribution to the left and right sides in the turbine casing. A considerable amount of unbalanced clearances distribution trend is determined according to the rotating speed of rotor, size and type of proceeding bearing, oil viscosity, surface roughness of bearing and shaft, oil temperature, oil pressure and bearing load.