• 대한조선학회논문집
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• 제58권1호
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• pp.10-16
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• 2021

This paper systematically investigates and correlates pressure fluctuation and nominal wake characteristics according to the angle of the vortex generators by introducing the angle adjustment method of the Vortex Generator (VG). The vortex generators are installed at the port and starboard of a model ship. The vortex generator performance test is executed on a model ship installed in the Large Cavitation Tunnel (LCT) and the angle of VG is freely controlled by a servo motor. The systematic test results for the vortex generator show that the well-designed VG is an effective appendage for reducing the pressure fluctuation level and shows the direction of VG's angular design optimization.

• 한국가시화정보학회지
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• 제20권3호
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• pp.128-135
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• 2022

Cavitation occurs inevitably in marine propellers rotating at high speed in the water, which is a major cause of underwater radiated noise. Cavitation-induced noise from propellers rotating at a specific frequency not only reduces the sonar detection capability, but also exposes the ship's location, and it causes very fatal consequences for the survivability of the navy vessels. Therefore cavity inception speed (CIS) is one of the important factors determining the special performance of the ship. In this study, we present a method using computer vision that can detect and quantitatively estimate tip vortex cavitation on a propeller rotating at high speed. Based on the model test results performed in a large cavitation tunnel, the effectiveness of this method was verified.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권1호
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• pp.1-9
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• 2023

In order to improve the propeller cavitation performance composed of Cavitation Inception Speed (CIS), cavitation extent and pressure fluctuation, it needs to improve the wake distribution that flows into the propeller. The warship propeller cavitation is strongly influenced by the wake created at the V-strut of various appendages. The inflow characteristics of the V-strut were investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the twisted angles of the V-strut were aligned with upstream flow. The resistance and self-propulsion tests for the model ship with the existing and modified V-struts were conducted in Towing Tank (TT), and wake distribution, CIS, cavitation observation and pressure fluctuation tests were conducted in Large Cavitation Tunnel (LCT). The propeller behind the modified V-strut showed better cavitation characteristics than that behind the existing V-strut. Another model test was conducted to investigate rudder cavitation performance by the change of the V-strut. The rudder cavitation characteristics were not improved by the change of the operating conditions. On the basis of the present study, it is thought that the stern appendages for better propeller cavitation performance would be developed.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.20-29
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• 1993

본 논문에서는 선체-프로펠러-주기관 사이의 상호 작용을 해석함으로써, 선박의 추진 계통을 최적화하는 방안을 제시하였다. 프로펠러의 직경과 전개 면적비를 체계적으로 변화시켜 가면서, 캐비테이션을 고려하여, 주어진 선속에서의 최적의 회전수-소요 마력의 조합을 선정한다. 그리고, 이에 대응하는 주기관 후보를 찾아내어, 각 후보의 연료 소비율을 비교함으로써, 연료 소비율이 최소가 되는 주기관을 결정하고, 동시에 프로펠러의 주요 요목을 결정하는 프로그램의 개발과정을 설명하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권1호
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• pp.93-100
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• 2019

터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션은 시작점부터 점차 발달하여 임계점, 그리고 급격한 양정 하락으로 이어지는 붕괴점의 과정으로 진행된다. 본 연구에서는 터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션 시작점에 대한 특성과 경험식을 사용한 예측을 평가해 보았다. 타원 평판의 캐비테이션 시작점 경험식은 터보펌프 인듀서의 시작점도 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 하지만, 선박용 프로펠러에서 이용되는 경험식의 경우 터보펌프 인듀서의 결과와 큰 차이를 보였다. 터보펌프 인듀서의 캐비테이션 시작점은 날개 수가 증가할수록 빨라졌지만, 현절비와는 무관한 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.41-49
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• 1999

초고속선의 추진기로 새로이 주목받고 있는 공기유입 물제트 추진기에 대한 타당성을 검토하였다. 본 추진기는 벤틸레이션 상태에서 작동되므로 완전캐비테이션 단면을 사용하여 로터를 설계하였다. 즉 쐐기형(wedge type) 단면과 캐비테이터형(cavitator type) 단면을 갖는 로터 2종류를 설계 제작하여 모형시험을 수행하였다. 로터는 일반적으로 덕트-프로펠러에서 채택하고 있는 Kaplan형 프로펠러 형상을 선택하였다. 캐비테이션 터널 시험부를 개조하여 공기유입 물제트 추진기의 단독특성시험을 수행하였으며, 레이져 유속계를 이용하여 노즐 내부 속도를 엄밀하게 계측하였다. 단독특성 시험은 개조된 캐비테이션 터널의 시험부에서 수행되었으며 완전침수(fully-submerged)상태와 자유분출(free-jet)상태에서 수행되었다. 자유분출상태에서는 후류공기가 유입되어 벤틸레이션 현상이 발생하였으며, 특히 캐비테이터형 단면을 갖는 KP447 로터의 경우 낮은 전진계수에서 작동시킬 경우 완전캐비테이션이 발생하여 성능특성이 크게 변화하였다. 날개 압력면의 뒷날 부근에 높이가 다른 띠를 각각 부착시켜 양력 증가장치로 사용하였으며 이에 의한 추력과 토오크 변화를 계측하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1077-1079
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• 2017

터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션은 시작점부터 점차 발달하여 임계점, 그리고 급격한 양정하락으로 이어지는 붕괴점의 체제로 진행된다. 본 연구에서는 터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션 시작점에 대한 특성과 예측 경험식을 평가해 보았다. 타원 평판에서 캐비테이션 시작점의 경험식은 터보펌프 인듀서에서도 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 하지만, 선박용 프로펠러에서 사용되는 예측 경험식의 경우 터보펌프 인듀서에서는 큰 차이를 보였다. 이는 운전 영역에서의 레이놀즈수가 다르기 때문인 것으로 판단되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.60-66
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• 2000

고속 프로펠러를 대상으로 캐비테이션 발생 특성에 가장 큰 영향을 미치는 2차원 날개단면의 앞날 형상에 관한 연구를 수행하였다. 앞날 주위의 유동장을 해석하기 위하여 비압축성 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)방정식을 유한체적법(FVM)으로 차분하는 수치해석기법을 사용하였다. 또한 패널법을 이용하여 캐비테이션 발생두께를 예측하였다. 예측된 결과들은 실험결과와 비교해서 타당함을 알 수 있었으며, 이 결과를 이용하여 새로운 단면을 설계하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.73-80
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• 2011

어선용 고효율 표준 프로펠러 개발에 대해 고찰해 보았다. 어선용 프로펠러의 경우 모형시험이나 이론해석을 통한 정도 높은 설계가 이루어지지 않고 시리즈 데이터(주로 MAU 시리즈)에 의존하여 초기설계 수준에 머무르고 있는 실정이다. 본 연구에서는 52톤 어선을 기준으로 개발되었으며 기존 MAU 형 프로펠러보다 성능이 우수한 프로펠러를 손쉽게 설계, 적용할 수 있는 NACA형 단면을 사용한 시리즈 프로펠러 자료를 제공하기위한 연구를 수행하였다. 또 한 기존의 복잡한 설계 방식 대신에, NACA형 프로펠러를 표준화하여 보다 편리하게 사용할 수 있도록 하였다. 향후 모형 시험을 통한 추진 성능 및 캐비테이션 성능 검증을 수행할 계획이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.142-142
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• 2016

무전해 니켈 도금은 산업기계 부품, 자동차 부품, 항공 및 전자 통신 부품 등에 이르기까지 산업 전반에서 폭넓게 사용되고 있다. 이는 무전해 니켈 도금 층이 우수한 균일성, 내마멸성, 내식성 등을 지녀 관련 연구가 지속적으로 활발하게 진행되어 왔기 때문이다. 특히, 최근에 이르기까지 도금 층이 얇고, 우수한 내마멸성 및 낮은 마찰계수를 활용한 무전해 니켈 도금은 산업현장에서 기계 부품들의 수명을 연장시키고, 그 성능을 개선시키는데 용이하게 적용되고 있다. 본 연구에서는 이와 같이 무전해 니켈 도금 층의 우수한 특성을 활용하여 해수 부식과 캐비테이션-침식 복합 환경 하에 놓여 있는 금속 재료의 손상을 방지하고자 하였다. 이는 선박의 경우 최근 고속화, 대형화 추세에 따라 부품의 내구성 향상과 연비 효율성이 더욱 강조되고 있으며, 그에 따라 해수 속에서 고속 회전으로 더욱 가혹해진 캐비테이션 침식-부식 환경하에 놓인 선박의 프로펠러, 펌프 임펠러 및 케이싱 등의 금속재료 자체를 보호할 수 있는 고성능 재료의 개발이 요구되고 있기 때문이다. 또한 해양환경 하에서 무전해 니켈 도금 층에 대한 캐비테이션 침식 손상에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 회주철 표면에 무전해 니켈 도금을 실시하여 캐비테이션 침식 손상을 방지하고자 하였다. 무전해 니켈 도금을 실시하기 전 도금 층을 균일하게 형성하기 위해 샌드 페이퍼 #1200까지 연마 후 알칼리 탈지 실시하고, 산세(10% HCl)와 수세를 순차적으로 실시하여 전처리하였다. 이후 무전해 니켈 도금은 황산니켈, 차아인산나트륨, 구연산, 아세트산나트륨 그리고 미량의 질산납으로 구성된 도금욕에서 pH 4-6, $80-90^{\circ}C$의 조건으로 실시하였으며, pH는 NaOH를 이용하여 조정하였다. 이렇게 제작된 무전해 니켈 도금 층에 대하여 천연 해수 속에서 ASTM-G32 규정에 의거한 캐비테이션 침식실험을 통해 내구성을 평가하였다. 캐비테이션 실험 후에는 무게 감소량, 표면 손상깊이, 침식 손상 경향 등을 종합적으로 분석 비교하였다. 그 결과, 회주철에 대하여 무전해 니켈 도금을 실시할 경우 현저한 캐비테이션-침식 저항성 향상이 관찰되었다.