• Title/Summary/Keyword: Air turbine

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V8형 TCI 디젤기관의 배출가스저감 및 성능개선에 관한 연구 (A Study on the Emission Reduction and Performance Improvement in a V8 Type TCI D.I. Diesel Engine)

  • 윤준규;임종한
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제29권4호
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    • pp.443-452
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    • 2005
  • The purpose of this study is experimentally to analyze the effects of intake port swirl, injection system and turbocharger on the engine performance and the emission characteristics in a V8 type turbocharger intercooler D.I. diesel engine of the displacement 16.7L, and to suggest the improvement of engine performance. Generally to enhance engine power, TCI diesel engine is put to practically use turbocharged intercooler in order to increase volume efficiency which is cooled boost air. As results of considering the factors of the intake port of swirl ratio 2.25, compression ratio 17.5. re-entrant $8.5^{\circ}$ combustion bowl, nozzle hole diameter ${\phi}0.33{\ast}3+{\phi}0.35{\ast}2$. nozzle protrusion 3.18mm, injection timing BTDC $12^{\circ}CA$ and turbocharger(compressor 0.6A/R+46Trim. turbine 1.0 A/R+57Trim) is the best in the full load in the engine performance and the exhaust characteristics of NOx concentration. Therefore. their factors are appropriated as intake system, injection and turbocharger system.

무인기 추진시스템 개발 기술 동향 (Development Technology Trends of Propulsion System in Unmanned Air Vehicles)

  • 백낙곤;임주현
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.95-103
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    • 2024
  • 무인기에 적용되는 다양한 추진기관 기술은 항공의 중요한 개발 방향 중의 하나인 무인기의 비행 성능에 크게 관련이 있다. 본 논문에서는 무인기의 내연기관(왕복엔진, 로타리엔진, 가스터빈엔진), 하이브리드 및 순수한 전기 추진시스템에 대하여 조사를 수행하였다. 특히 이러한 추진기관들의 분류, 작동사이클, 특성 및 주요 기술들에 대하여 제시하였다. 그러므로 미래의 무인기 추진시스템의 개발 틀, 종합적인 예측 및 다양한 비교를 정립하는데 도움을 줄 것으로 판단된다.

히알루론산 생산성 향상을 위한 Streptococcus zooepidemicus 균주 개량 및 발효조 배양공정 최적화 (Strain Improvement and Bioprocess Optimization for Enhanced Production of Haluronic Acid(HA) in Bioreactor Cultures of Streptococcus zooepidemicus)

  • 김수연;전계택
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제48권3호
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    • pp.344-357
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    • 2020
  • Streptococcus zooepidemicus 유래의 세포외 고분자물질인 히알루론산(hyaluronic acid) (HA)을 대량 생산하기 위해, 균주 개량, 생산배지 및 배양공정 개발에 관한 연구를 수행하였다. HA 고생산성 변이주를 선별하기 위해 약 99%의 사멸률을 보이는 ethylmethane sulfonate (EMS) 처리조건을 적용해서, 지속적인 random screening 방법으로 고생산성, 고안정성의 변이주들을 선별할 수 있었다. HA를 고농도로 생산하기 위해서는, 이 균주의 생화학 및 배양생리적 특성에 기반한 최적 배지개발이 필수적이라고 판단하여, one-factor-at-a-time (OFAT), full factorial design (FFD), steepest ascent method (SAM) 및 response surface method (RSM) (반응표면분석법)을 순차적으로 적용하여 통계적 배지 최적화 실험을 수행하였다. 최적 배지조성에서 플라스크 배양에 의한 HA 생산성은 5.38 g/l로서, 이전 배지(3.54 g/l)에 비해 약 52% 향상된 생산량을 얻을 수 있었다. 또한 선별된 우량균주와 최적화된 생산배지를 이용하여 5 L 발효조에서 배양공정 최적화 연구를 수행하였다. 이 균주의 생리학적 특성을 고려할 때, HA 생산성을 높이기 위해서는 (배양 중 HA 축적으로 인해 고점도를 띠는) 배양액으로의 충분한 용존산소 공급이 매우 중요한 요인인 것으로 판단되었다. 따라서 용존산소 공급과 밀접하게 관련있는 발효조의 교반시스템(교반 날개 종류, 크기 및 배치 등) 및 교반속도에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 교반축 하부에는 Rushton turbine-type, 상부에는 marine-type의 확장된 교반날개(기존 대비 직경 1.3배 확장)가 설치된 경우, 450 rpm에서 강화된 혼합력과 충분한 용존산소 공급으로 인해 HA 생산성이 기존 플라스크 배양 대비 약 1.8배(9.79 vs. 5.38 g/l) 더 높은 것으로 확인되었다. 최종적으로 HA 배양공정의 scale-up 가능성을 확인하기 위해, pilot 규모의 50 L 발효조 배양을 최대 300 rpm의 교반속도에서 수행하였다. 처음으로 시도한 50 L 배양임에도 불구하고, HA 최대 생산성 면에서 볼 때, 5 L 발효조 결과와 거의 동일한 수준(98.5%) (9.11 vs 9.25 g/l)의 생산량을 얻을 수 있었다. 반면 지수기 성장단계인 배양 15시간까지의 50 L 배양의 HA 평균생산속도(rp)는 0.46 g/l/hr로서 0.62 g/l/hr인 5 L 배양 대비 약 74% 정도에 머무는 것으로 나타났다. 따라서 생산 발효조의 scale-up 시, 생산균주의 전단응력 민감성(shear damage)을 함께 고려하면서, 산소전달계수(kLa)를 기반으로 하는 교반시스템에 대한 체계적인 연구가 진행된다면, HA 생산속도도 증가될 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2008년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research: A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2008)

  • 한화택;최창호;이대영;김서영;권용일;최종민
    • 설비공학논문집
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    • 제21권12호
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    • pp.715-732
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    • 2009
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2008. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) Research trends in thermal and fluid engineering have been surveyed in the categories of general fluid flow, fluid machinery and piping, new and renewable energy, and fire. Well-developed CFD technologies were widely applied in developing facilities and their systems. New research topics include fire, fuel cell, and solar energy. Research was mainly focused on flow distribution and optimization in the fields of fluid machinery and piping. Topics related to the development of fans and compressors had been popular, but were no longer investigated widely. Research papers on micro heat exchangers using nanofluids and micro pumps were also not presented during this period. There were some studies on thermal reliability and performance in the fields of new and renewable energy. Numerical simulations of smoke ventilation and the spread of fire were the main topics in the field of fire. (2) Research works on heat transfer presented in 2008 have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, industrial heat exchangers, and ground heat exchangers. Research on heat transfer characteristics included thermal transport in cryogenic vessels, dish solar collectors, radiative thermal reflectors, variable conductance heat pipes, and flow condensation and evaporation of refrigerants. In the area of industrial heat exchangers, examined are research on micro-channel plate heat exchangers, liquid cooled cold plates, fin-tube heat exchangers, and frost behavior of heat exchanger fins. Measurements on ground thermal conductivity and on the thermal diffusion characteristics of ground heat exchangers were reported. (3) In the field of refrigeration, many studies were presented on simultaneous heating and cooling heat pump systems. Switching between various operation modes and optimizing the refrigerant charge were considered in this research. Studies of heat pump systems using unutilized energy sources such as sewage water and river water were reported. Evaporative cooling was studied both theoretically and experimentally as a potential alternative to the conventional methods. (4) Research papers on building facilities have been reviewed and divided into studies on heat and cold sources, air conditioning and air cleaning, ventilation, automatic control of heat sources with piping systems, and sound reduction in hydraulic turbine dynamo rooms. In particular, considered were efficient and effective uses of energy resulting in reduced environmental pollution and operating costs. (5) In the field of building environments, many studies focused on health and comfort. Ventilation. system performance was considered to be important in improving indoor air conditions. Due to high oil prices, various tests were planned to examine building energy consumption and to cut life cycle costs.

수종 air-turbine 다이아몬드 버의 절삭 효과에 관한 실험적 연구 (An experimental study of cutting efficiency of air-driven diamond burs on human tooth)

  • 홍진선;여인성;김성훈;이재봉;한중석;양재호
    • 대한치과보철학회지
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    • 제49권1호
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    • pp.1-7
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    • 2011
  • 연구 목적: 치과용 에어터빈에 장착하여 사용하는 다이아몬드 버는 치과 치료에서 치아 형성을 위한 필수적인 절삭용 회전 기구이다. 반복해서 사용되는 다이아몬드 버는 마모를 일으키게 되고 마모된 다이아몬드 버는 치아 형성시 열 발생, 절삭 효과 저하 등의 문제를 발생하게 된다. 본 연구의 목적은 자연치를 사용하여 coarse grit 다이아몬드 버의 절삭 효과를 비교하고자 하였다. 연구 재료 및 방법:임상에 널리 사용되는 coarse grit 다이아몬드 버 4종류를 선정하였다: Komet(A사), Shofu(B사), Premier(C사), Mani(D사). 발거된 상악 중절치의 순면을 사용하였다. 100g의 힘으로 6 mm 폭으로 10회 반복하여 실제 임상에서와 유사한 치아 형성을 하였다. 치아 형성을 하지 않은 coarse grit 다이아몬드 버를 대조군으로 하였고, 1개(test1), 2개(test2), 3개(test3), 그리고 4개(test4)의 치아 형성을 한 coarse grit 다이아몬드 버의 마모 양상을 공초점 레이저 주사 현미경으로 표면 거칠기 값을 다이아몬드 버의 첨부, 중간, 그리고 하단부 등의 3곳에서 측정하였고, 주사전자 현미경 (SEM)으로 표면 형태를 평가하였고, 표면 거칠기는 one-way ANOVA로 분석하였다. 결과: 공초점 레이저 주사 현미경으로 표면 거칠기를 측정하였다. A사의 coarse grit 다이아몬드 버의 경우 대조군의 표면 거칠기 값 (Sa)은 $52.98\;{\mu}m$인데 비해, test 1은 $48.32\;{\mu}m$, test 2는 $46.79\;{\mu}m$, test 3은 $45.06\;{\mu}m$, 그리고 test 4는 $43.43\;{\mu}m$을 보였다. B사 coarse grit 다이아몬드 버의 경우 각각 $50.68\;{\mu}m$, $45.62\;{\mu}m$, $44.41\;{\mu}m$, $44.10\;{\mu}m$, 그리고 $42.46\;{\mu}m$을, C사 coarse grit 다이아몬드 버의 경우 $58.02\;{\mu}m$, $55.53\;{\mu}m$, $52.22\;{\mu}m$, $48.26\;{\mu}m$, 그리고 $45.36\;{\mu}m$을, D사coarse grit 다이아몬드 버의 경우 $50.11\;{\mu}m$, $46.73\;{\mu}m$, $45.46\;{\mu}m$, $42.58\;{\mu}m$, 그리고 $41.80\;{\mu}m$을 보였다. 치아 형성한 횟수에 따라 각 coarse grit 다이아몬드 버에서 표면 거칠기의 변화는 통계적으로 유의하였으나, 각 시스템별 유의성은 관찰되지 않았다. SEM으로 관찰시 대조군에 비해 test 4에서 coarse grit 다이아몬드 버 입자의 마모를 관찰할 수 있었다. 결론: 치아 형성에 따른 coarse grit 다이아몬드 버의 표면 거칠기 값 (Sa)을 비교한 결과 각 치아 형성마다 통계적으로 유의한 차이를 보여 버를 수회 사용시 표면 거칠기가 상당히 감소할 것으로 보인다. Coarse grit 다이아몬드 버의 사용에 따른 각 제조회사별 차이를 비교한 결과는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 제조사에 따른 다이아몬드 버의 차이는 발견되지 않았다. Coarse grit 다이아몬드 버의 표면 특성을SEM으로 관찰한 결과, 대조군에 비해 test 4에서 다이아몬드 버 입자의 마모를 관찰할 수 있었다.

이중 콘형 부분예혼합 GT 연료노즐의 연소특성 및 발전플랜트 실증 (Combustion Characteristics and On-site Performance Test of a Double-cone Partial Premixed Nozzle with Various Fuel hole Patterns)

  • 김한석;조주형;김민국;황정재;이원준;민경욱;강도원
    • 한국가스학회지
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    • 제25권6호
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    • pp.22-28
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    • 2021
  • 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 성능 개선 및 검증을 위하여 기존 노즐에서 연료 분사 특성을 개선한 노즐(분사구 직경 증가, 분사구 수 감소, 총 분사면적 유지)을 이용하여 고압 및 다중화염 조건에서 실험 연구를 수행하였으며 배기가스 특성을 기존 노즐과 비교하였다. 실험 결과로는 노즐의 연료 직경을 크게 한 경우 연소용 공기로 연료의 침투 거리가 증가하기 때문에 콘 내부에서 연료와 공기의 혼합특성이 개선되어 상압뿐만 아니라 압력 상승 시 NOx 배출 농도는 감소하며 다중 화염의 경우 화염간 연소영역의 중첩이 감소하게 되어 NOx 배출은 감소하지만 화염 안정성은 저하된다. 연료 분사구를 개선한 노즐의 발전 플랜트 실증 결과는 실험 결과와 같이 기존 노즐에 비하여 NOx 농도가 낮게 배출되었다.

Shell 석탄가스화 복합발전 시스템의 성능해석 연구 (Performance Analysis of Shell Coal Gasification Combined Cycle systems)

  • Kim, Jong-Jin;Park, Moung-Ho;Song, Kyu-So;Cho, Sang-Ki;Seo, Seok-Bin;Kim, Chong-Young
    • 에너지공학
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    • 제6권1호
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    • pp.104-113
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    • 1997
  • 본 연구에서는 상용공정모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 건식탄공급, 산소사용 분류층 가스화기인 Shell가스화공정, 저온가스정제공정, GE MS7001FA가스터빈, 삼압.자연순환식 폐열회수보일러, 재열복수식 증기터빈 및 극저온 산소분리공정을 채용한 IGCC시스템에 대하여 성능해석 모델을 개발하고 시스템 성능해석을 위한 민감도분석을 수행하였다. 본 모델의 적정성은 설계조건에서 대상탄을 이용한 정상상태 성능해석 결과를 타 시뮬레이션 결과와 비교함으로서 검증하였다.$^{1)}$ . Illinois#6탄을 대상으로 수행한 시뮬레이션 결과는 투입되는 탄에 함유된 수분의 양이 증가함에 따라 가스화기의 온도가 감소하며, 회분 및 황이 많은 경우에 현열손실이 증가하여 시스템 효율이 감소하였다. 개발된 모델을 이용하여 가스화기의 운전압력, 증기/석탄비율 및 산소/석탄비율에 따르는 시스템의 민감도분석을 수행한 결과 운전압력 증가에 따라 가스화기 노내온도가 상승하며, 가연성가스(CO+H2) 생성율이 감소하였다. 증기/석탄비율 변화분석에서는 공급증기의 양을 변화시키면 가연성가스의 최고생성점이 보다 낮은 산소/석탄비율에서 나타남을 알 수 있었다. 또한 산소/석탄비율 변화분석에서는 증기/석탄 공급비율 0.2에서 산소/석탄 공급비율이 0.77인 경우에 가장 최적의 운전조건임을 알 수 있었다.

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중형항공기용 터보팬 엔진의 성능최적화를 위한 LQR 제어기 설계 (II) (A LQR Controller Design for Performance Optimization of Medium Scale Commercial Aircraft Turbofan Engine (II))

  • 공창덕;기자영
    • 한국추진공학회지
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    • 제2권3호
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    • pp.99-106
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    • 1998
  • 현재 국내에서 개발되어왔던 중형항공기 후보엔진인 터보팬 엔진의 성능해석과 성능최적화를 위한 제어기법을 연구하였다. 선행된 연구에서 동적모사 및 실시간 선형모사를 수행한 결과 지상 정지조건 하에서 70% 엔진로터 회전수에서 100% 엔진로터 회전수로 급상승하는 경우 고압터어빈 입구온도에서 오버슈트가 발생하여 제한온도인 3105 $^{\cire}R$ 을 넘어감을 확인할 수 있었다 또한 압축기의 서지여유도 협소하여 엔진에 손상을 가져올 수 있다. 이에 본 연구에서는 보다 빠른 가속성능과 함께 엔진 성능의 최적화를 위해 LQR 제어기를 설계하였다. 제어기의 설계를 위해서는 선형모델을 구성해야하며 엔진의 비선형 거동에 보다 근접한 선형화를 위해서는 실시간 선형모사가 요구된다. 선형모델에 필요한 행렬은 자동점에 %의 섭동을 주어 5% 간격으로 구하였으며, 최소자승법을 이용하여 저압 엔진로터 회전수의 함수로 보간하는 방법으로 실시간 선형모사를 수행하였다. 제어변수는 연료유량의 증가속도와 압축기 블리드 공기유량으로 하였으며, 제어 결과 고압 터빈입구온도의 오버슈트를 제거하였으며 최대 압축기 서지여유도 0.55 이하로 확보였다. 비연료소모율도 0.353에서 0.43으로 안정됨을 확인할 수 있었다.

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차량용 전자식 웨이스트 게이트 터보차져의 밸브 떨림음에 대한 실험적 고찰 (Experimental investigation on valve rattle noise of automotive electronic-wastegate turbochargers)

  • 박호일;엄상봉;김영강;황준영
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2013년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.686-686
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    • 2013
  • 차량용 터보차져는 디젤엔진뿐만이 아니라 가솔린 엔진에서도 장착이 보편화 되었다. 터보차져는 엔진의 효율과 출력을 효과적으로 증가시키는데 매우 훌륭한 장치이기는 하나, 여러 가지의 소음 문제를 유발시키기도 한다. 이들 소음은 회전축의 거동에 의하여 유발되는 구조 전달 소음과 공기 유동에 의하여 유도되는 공력 소음으로 구분된다. 이와 더불어 웨이스트게이트 밸브를 전자적으로 제어하는 액츄에이터계 거동으로부터 발생되는 기계적 소음이 있는데, 이것이 밸브 떨림음이다. 이 소음은 밸브가 열려 있을 때에만 발생하는데, 이는 연결 구조물 사이의 간극이 외력에 의하여 강제 접촉을 유지하지 않고 밸브부터 액츄에이터 사이에 연결되어 있는 각 연결 구조물이 서로 자유단으로 접촉하고 있기 때문이다. 각 자유단 접촉점에서는 배기가스 맥동파에 의하여 충격 진동이 발생하고 이것이 터빈하우징으로 전달되어 밸브 떨림음이 발생하는 것이다. 그러나, 액츄에이터의 기계적 구동력에 의하여 액츄에이터의 모든 연결 구조물이 강제접촉을 유지하고 있는 기계식 액츄에이터에서는 발생하지 않는다. 본 논문에서는 불평형 회전축을 갖는 소형 진동 모터를 이용하여 전자식 액츄에이터에서 발생하는 밸브 떨림음 평가를 위한 장치를 고안하였으며, 이 장치를 이용하여 밸브 떨림음의 저감효과를 평가하였다. 소음 저감 방법으로는 구조물간 접촉 간극 축소 또는 웨이브 와셔 삽입, 밸브레버와 터빈하우징 사이에 조립되는 부싱의 헐거움 끼움이 효과적임을 확인하였다.

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전자 빔 물리적 증착(EB-PVD)법으로 코팅된 YSZ 열차폐층의 압흔손상 거동에 대한 하부층의 영향 (Influence of Subsurface Layer on the Indentation Damage Behavior of YSZ Thermal Barrier Coating Layers Deposited by Electron Beam Physical Vapor Deposition)

  • 허용석;박상현;한인섭;우상국;정연길;백운규;이기성
    • 한국세라믹학회지
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    • 제45권9호
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    • pp.549-555
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    • 2008
  • The thermal barrier coating must withstand erosion when subjected to flowing gas and should also maintain good stability and mechanical properties while it must also protect the turbine component from high temperature, hot corrosion, creep, and oxidation during operation. In this study we investigated the influence of subsurface layer, $Al_2O_3$ or NiCrCoAIY bond coat layer, on the indentation damage behavior of YSZ thermal barrier coating layers deposited by electron beam physical vapor deposition (EB-PVD). The bond coat is deposited using different process such as air plasma spray (APS) or spray of high velocity oxygen fuel (HVOF) and the thickness is varied. Hertzian indentation technique is used to induce micro damages on the coated layer. The stress-strain behaviors are characterized by results of the indentation tests.