• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.20 no.6
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• pp.91-100
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• 2016

Efficiency characteristics of centrifugal turbopumps for a liquid rocket engine were investigated. Predicting the performance of pumps for a turbopump assembly test, the variation on pump efficiency by working fluids was analyzed from pump component tests. Water and liquid nitrogen (LN2) were used for the component test, kerosene (Jet A-1) and liquid oxygen (LOX) were adapted for the turbopump assembly (TPU) test as working fluids. Overall performance of the pumps was investigated covering design/off-design operating points and the pump efficiency on the environment of real media (LOX/kerosene) could be modified from the pump component tests.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.201-201
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• 2012

다양한 응용목적을 위한 진공시스템 설계와 운영은 진공에 대한 기초지식과 이해가 요구되며, 설계제작 및 운영은 많은 시간과 비용이 요구된다. 따라서 응용 진공시스템 제작 이전에 구성에 따른 시스템 진공특성을 예측하는 것이 중요하며 목적에 부합한 장비들을 선택하여 최소비용으로 시스템 활용효율성을 극대화할 수 있도록 해야 한다. 진공시스템의 최적화 설계를 위해서는 펌프의 조합 이외에도 진공 챔버의 부피, 도관의 구조(직경, 길이), 진공재료의 기체방출 등 여러 요소들을 고려해야 한다. 하지만, 본 연구에서는 진공시스템의 최적화 설계를 위한 기초연구로 도관의 구조 즉 conductance 변화에 따라서 수식을 통한 이론적 접근과 실험에 근거한 실험적 접근에서의 배기속도 및 진공펌프의 특성을 비교 분석 하였다. 배기속도가 $600m^3$/h 용량의 펌프를 사용하여 한국표준과학연구원 측정 절차서에 따라 수행하였다. 진공용기 내 압력은 측정 불확도가 적은 CDG (최대 압력범위가 1000, 100, 10, 1, 0.1 mbar)를 사용하여 압력측정 정확도를 높였다. 또한, 펌프의 소비전력, 소음, 진동, 배기구 압력 등의 변화 등을 측정하여 진공펌프의 상태 변화를 실시간 관찰 하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.10c
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• pp.117-119
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• 2008

본 논문은 부스터펌프 자동제어시스템의 성능평가를 위한 시험방법에 관한 것이다. 본 논문에서 제안하는 시험방법은 펌프 자체의 성능평가에만 의존했던 기존의 방법과 달리 펌프와 펌프를 제어하기 위한 자동제어장치까지 포함한 전체 시스템에 대한 성능평가를 할 수 있도록 한다. 본 시험방법은 부스터펌프 자동제어시스템을 설치하고, 토출 측에 전자제어밸브를 설치하여 이를 제어함으로써 물의 사용량 즉, 유량에 변화를 주게 된다. 이때 토출압력을 일정하게 유지하도록 설정된 자동제어시스템은 펌프를 제어하여 물을 토출 측으로 공급하게 되며 이를 통해 토출압력의 변화를 측정하는 방법이다. 이러한 시험방법에 있어서 정상상태특성시험, 가속 특성시험, 응답특성시험을 수행한다. 결과적으로 본 논문의 시험방법을 통해 전체 시스템에 대한 성능평가가 가능하며, 모든 시험과정을 자동화 할 수 있고 다양한 운전환경에 대한 유량변화를 짧은 시간 내에 적용하여 시험에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.249-249
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• 2013

지식경제부의 청정제조기반 산업원천개발사업의 일환으로 진행 중인 "초고진공펌프 개발" 과제 중 제 3 세부 과제인 "고진공펌프종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제에서 진행되고 있는 연구수행결과 및 기 구축 돈 저진공펌프 종합특성평가시스템을 활용한 진공펌프의 상용화를 위한 신뢰성 평가에 관하여 소개한다. 10(3) mbar~ 10(-10) mbar 영역의 국내 진공펌프 개발 수준의 선진화를 위한 모든 특성평가장치의 국제적 신뢰성이 있는 완벽한 성능평가의 구현에 있다고 할 수 있다. 고진공펌프개발 총괄과제의 대명제는 "국제적 신뢰성을 가지는 상용화 제품의 완성"이며, 전체 사업 추진기간 동안 제품 개발 주체인 산업체에 상용화를 위한 신뢰성 기반기술의 완벽한 구현의 제공에 있다고 할 수 있다. 이러한 고진공펌프의 신뢰성 평가는 저진공펌프의신뢰성 평가기술에 기반을 두고 있으며, 기 개발 완료된 특성평가뿐만 아니라 실질적으로 공정현장에서 판단할 수 있는 내구성진단 및 제작회사에서의 기계적 신뢰성 진단기술의 복합적인 요인들의 집합적인 분석에 기인하고 있다고 판단할 수 있다. 상용화 단계의 내구성 및 신뢰성 확보를 위한 전제 조건은 대외적으로 공표할 수 있는 시험평가 데이터와 개발 주체에서 기밀 수준으로 유지해야만 하는 민감한 자료의 상시 생산 infra의 구축으로 볼 수 있다. 이러한 진공펌프개발이라는 과제의 대명제를 완성하기 위하여 추진 연구개발 방향 등 진행형인 2년간의 최종 상용화에 필요한 국제 신뢰성, 공정대응성 확보 등 핵심사업 추진내용을 소개하고자 한다.

• Journal of KSNVE
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• v.8 no.4
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• pp.723-732
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• 1998

원자력 발전소에서 운전되고 있는 원자로 냉각재 펌프는 대형 수직 펌프로서 증기 발생기로부터 원자로에 냉각재를 순환시키는 중요한 역할을 담당하고 있다. 원자로 냉각재 펌프는 운전 조건 및 각종 결함에 따라 진동, 열적 변형, 마모 등의 비정상 상태에서 운전될 수 있으며, 이로 인한 발전소 신뢰성 저하의 원인이 된다. 따라서 이 펌프의 감시 및 진단에 대한 연구가 계속되어 왔으며 각종 시스템이 설치 운용되고 있다. 그러나 미국내의 거의 모든 냉각재 펌프 감시 시스템은 펌프의 고진동 여부만을 나타내며 진동의 원인을 진단하기 어렵다. 본 연구에서는 최근까지 주로 발생되었던 미국내 원자로 냉각재 펌프의 문제점을 분석하고 이들의 원인별 진동 특성을 지식베이스화 하였으며, 진단시스템 개발을 위한 알고리즘을 제안하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.362-362
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• 2011

터보분자펌프(turbo-molecular pump: TMP)는 고진공펌프 중의 하나로, 반도체/디스플레이 등 첨단 공정에서 진공 환경을 조성하는 핵심장비이다. 터보분자펌프(TMP)의 특성평가는 세계 여러 나라의 표준제정기구에서 제정한 국제규격에 그 기반을 두어, 한국표준과학연구원 진공기술 센터에서는 터보분자펌프(TMP) 특성평가시스템을 자체 설계/제작하여 그 신뢰성을 확인하기 위해 개발품 및 상용품 평가에 주력하고 있다. 터보분자펌프(TMP)는 보조펌프(backing pump)의 지원을 받으므로 보조펌프(backing pump) 용량에 따른 터보분자펌프(TMP)의 배기속도를 측정하고자 한다. 국제규격에서 제시하는 보조펌프 (backing pump)의 용량이 일정이상 작을 경우, 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 및 압축비에 대해 감소함을 제시한다. 이 영향은 전체 압력 범위에서 보조펌프(backing pump)의 배기속도가 일정 용량 이상이면 터보분자펌프(TMP)의 배기속도에 영향이 없음을 제시하며, 이에 본 연구에서는 국제규격에서 제시하는 보조펌프(backing pump) 용량에 대해 서로 다른 조건에 맞추어 터보분자 펌프(TMP)의 배기속도에 미치는 영향을 연구하고자 한다. 본 연구에서는 100m3/h, 10m3/h 의 서로 다른 배기속도를 가진 보조펌프(backing pump)를 선정하여 분자량이 다른 가스(N2, He, Ar 등)에 대한 압축비의 변화와 배기속도 측정에 관해 상관 관계를 제시하며, 100m3/h, 10m3/h 의 서로 다른 배기속도를 가진 보조펌프(backing pump)에 따른 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 및 운전성능을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.97-97
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• 2012

반도체 및 디스플레이 공정등에서 고진공 및 급 배기 환경을 제공하기 위하여 사용되는 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하고, 베어링에서의 오염을 없앨 수 있는 비접촉 방식인 자기부상 방식이 주로 적용된다. 자기베어링 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어는 회전하게 되는 블레이드 로터 및 자기베어링 로터, 모터 로터 등이 포함된 축과 고정되어 있는 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 등의 펌프 하우징 부분, 또한 이를 제어하기 위한 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 소프트웨어라 할 수 있는 제어시스템에 있어서 자기 베어링이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등의 기능을 갖도록 적용된다. 따라서 이러한 복합분자펌프의 성능은 이러한 시스템을 구성하는 개별 요소의 성능과 이를 통합한 제어시스템의 성능이 결정한다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 2,500 l/s급의 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 시작품에 대하여 고속회전의 안정성에 대한 연구를 수행한 내용을 보고하고 있다. 디지털 제어시스템을 적용한 시작품의 최대 26,000 rpm까지의 고속회전시의 회전 응답 및 진동 특성을 측정 분석하였으며, 로터의 고유진동수 및 진동 모우드를 분석하였다. 또한 연속 작동시의 발열특성과 각 부분의 온도와 회전 안정성과의 관계를 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2014.04a
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• pp.596-596
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• 2014

펌프의 장시간 운전에 대한 안정성을 보장하기 위해 펌프 설치레벨에 대하여 API 규격 및 펌프 제조사 규정이 있다. 그러나 현장에서는 펌프의 설치레벨에 대하여 간과하여 설치하는 경우가 다수 있다. 이에 본 연구는 횡형펌프의 설치레벨 기준을 제시하고 기준을 초과하는 설치레벨이 펌프 케이싱에 어떠한 변형을 야기하는지 또한 변형을 통한 베어링부 preload 예측 및 preload를 받는 축계의 응답특성을 평가하여, 펌프 베어링 하우징에서의 동적인 응답을 판단하고 설치레벨이 펌프 진동에 미치는 영향을 판단하는 것에 목적이 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.60-60
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• 2018

최근 도시지역의 불투수율 증가로 인한 유역의 도달시간 감소와 첨두유출량이 증가함에 따라 내수침수 잠제 위험성이 증가하고 있다. 이에 우수배제 시스템의 수방능력 향상을 위한 빗물펌프장의 신설 및 증설에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만 빗물펌프장의 신설 및 증설에는 건설부지 확보의 문제와 비용적인 문제 등의 현실적인 현계들이 있다. 따라서 기존에 설치되어 있는 빗물펌프장의 배수효율을 증대시킬 수 있다면 빗물펌프장의 신설 및 증설에 따른 과도한 예산지출을 줄일 수 있을 것이다. 빗물펌프장의 배수효율은 흡입부 내에서 발생하는 와류를 얼마나 잘 제어하느냐에 따라 크게 달라진다. 만약 흡입부 내에 강한 와류가 존재한다면, 흡입관 주위에서 선회류를 유발시켜 펌프 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 따라서 펌프 운영 시 흡입부 내에서 발생하는 와류를 제어하기 위하여 와류발생 저감장치(Anti Vortex Device)를 설치하여 와류를 제어하는 방법을 이용하고 있다. 하지만 국 내외 빗물펌프장 설계기준에서 와류발생 저감장치에 대한 정량적인 효과는 제시되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 PIV(Particle Image Velocimetry)를 이용하여 와류발생 저감장치가 펌프 흡수조에 설치되었을 때 흐름특성 및 와도분포 분석을 통해 와류발생 저감장치의 형태에 따른 효과를 정량적으로 분석하고자 한다. 그 결과 와류발생 저감장치를 설치 한 후 흐름개선효과를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.247-247
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• 2013

첨단 산업의 급속한 팽창에 기인한 대용량, 고진공 성능의 진공시스템 수요가 증대되고 있다. 이로써 고진공 펌프 국산화의 일환으로 터보분자 펌프 개발이 진행중에 있으며 터보분자 펌프의 특성평가시스템을 자체적으로 설계/제작하였다. 특성평가의 하나로 극한조건 조성, 실제 공정 모사 조건의 기계적 안정성, 공정 대응 내구성의 신뢰성을 단기간에 확보하기 위한것으로 파괴장치가 설계/제작 되었다. 본 연구에서는 400 L/s의 터보분자 펌프를 이용하였고, 다양한 공정 모사 조건하에서 torque, pressure, power, vibration, temperature 등의 특성 변화를 관찰하여 파괴장치의 검증과 신뢰성 확인 및 database를 확보하고자 한다.