• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권10호
• /
• pp.725-732
• /
• 2017

경량화는 현재 자동차 산업에 있어 가장 중요하게 여겨지는 화두 중 하나이다. 내연기관은 물론 미래형 자동차, 친환경 자동차 개발을 위해 경량화는 자동차 산업에 있어서 결코 빠질 수 없는 소재이다. 친환경 자동차를 개발하는데 있어 연비향상과 주행성능향상은 경량화가 핵심이기 때문이다. 본 연구팀에서도 포뮬러 형태의 자작자동차를 제작하면서 경량화와 최적설계를 통한 주행 성능 향상에 주안점을 두고 연구를 시작하였다. 본 연구는 전년도 제작 차량을 바탕으로 다음의 네 가지 항목으로 나누어 진행하였다. 첫 번째, 엔진의 교체를 통한 엔진룸의 구조설계 및 경량화. 두 번째, 프레임의 최적설계를 통한 부재의 단순화 및 경량화 연구. 세 번째, 프레임의 최적설계에 따른 서스펜션의 구조설계 및 해석. 마지막으로, 업라이트와 허브의 설계 및 경량 부품 사용을 통한 경량화 등이다. 이러한 목표설정을 두고 차량 설계를 진행하였으며 결과적으로 전년도 차량 대비 48 kg을 감량하여 19.5% 만큼의 경량화 하였고 이에 가속도 또한 80 m 기준 6.65 s에서 5.8 s만큼 단축시켰다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권9호
• /
• pp.474-481
• /
• 2018

친환경자동차의 보급 확대를 위한 정책수립과 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이나 아직까지도 내연기관이 차지하는 비중은 약 95% 차지하고 있다. 화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 이산화탄소 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성된다. 희박한 LNT(질소산화물 흡장촉매)와 urea-SCR(선택적인촉매환원장치)는 디젤엔진에서 질소산화물을 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 선택적인촉매환원장치의 촉매에 포함됨 조촉매의 영향을 파악하는 것이다. 망간-선택적인촉매환원장치의 질소산화물 저감 성능이 가장 우수하였으며, 망간 이온과 Zeolyst의 Al과의 이온교환이 잘 되었고, 활성화 에너지가 낮아 반응 속도가 빨라짐에 따라 질소산화물 저감 성능이 향상되었다. 7Cu-15Ba/78Zeolyst SCR 촉매의 질소산화물 저감 성능은 200도에서 32%, 500도에서 30%를 나타내며 가장 높은 성능을 나타내었고, 조촉매로 첨가된 산화바륨의 질소산화물의 흡장 물질이 Cu-SCR 촉매에 잘 분산되어 있고 Cu-SCR 촉매의 환원 반응과 더불어 산화바륨의 추가적인 질소산화물 저감 성능이 영향을 끼쳤기 때문이다. 7Cu-15Ba/Zeolyst SCR 촉매는 3종 촉매 중 열적 열화에서 내구성이 강하였다. 열적 열화에 따른 동종 성분 산화구리가 이동하여 응집되는데, 산화바륨이 주촉매 산화구리 입자의 응집을 감소시켰기 때문이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.448-453
• /
• 2016

선박의 프로펠러나 임펠러와 같은 유체기기에서는 캐비테이션 현상으로 인해 마모와 침식이 발생한다. 이와 같은 기기손상은 소음과 진동을 발생시켜 기기수명을 단축시키는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 캐비테이션 현상에 대한 저항성을 높이기 위해 산업 현장에서 많이 사용되고 있는 고속화염용사코팅의 공정 최적화에 따른 각 요소별 중요도를 분석하였다. 다구찌 실험계획법을 적용하여 ALBC3 모재 표면에 비정질 분말을 코팅하였고 기공도 실험을 통해 각 요소별 특성을 분석하였다. 다구찌 실험계획법에 의해 고속 화염용사(HVOF) 코팅의 최적 공정을 찾아낸 결과 연소압이 80 psi, 코팅거리가 270 mm, 이송속도가 200 mm/s, 분말속도는 25 g/min으로 확인되었고, 그 결과, 연소압, 코팅거리 및 분말속도는 25% 이상으로 비슷한 기여도를 나타냈고 이송속도는 19%로 다소 떨어지는 수준을 나타내었다. 공정에 대한 각 인자별 기여도는 약간의 차이는 있지만 그 차이가 크지 않으므로 네 개의 인자 모두 고속 화염용사(HVOF) 코팅 공정에서 중요한 기여를 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권8호
• /
• pp.4707-4712
• /
• 2014

공기 저항으로 인하여 자동차가 연료를 많이 소모하는 경우가 있다. 본 연구에서는 승용차 차체 주위에서의 유동해석을 이용하여 공기 흐름에 대한 그 유동 저항을 분석한다. 그리고 실제 시장에서 팔리는 차로서 그 연구 모델들을 사용하였다. CFX인 유동해석을 이용하여 유동 입구평면에 들어가는 공기의 유속은 80km/h와 110km/h인 2가지 경우로서 본 연구방법으로서 자동차가 진행시 자동차 주위의 공기 유속과 차체 뒷면의 압력을 조사하였다. 연구모델의 형상은 Model 1 및 2인 두 가지로 하였다. 그리고 Case 1, 2, 3, 4인 4가지의 유동 흐름의 경우 중에서 Case 1의 경우가 차체 뒷면의 최대압력이 $1.017{\times}10^5Pa$로 가장 큰 압력을 나타내었다. 또한 Case 1의 경우에 차체주위에 흐르는 공기의 최대 속도가 43.81m/s로서 가장 큰 압력을 나타내었다. 승용차의 고속 주행 시(110km/h)가 정속 주행(80km/h)보다 큰 공기의 항력이 나타나는 것을 알 수 있고 차체의 단면적이 넓은 차가 단면적이 작은 차보다 항력이 더 크게 나타난 것을 알 수 있다. 본 해석 결과를 이용하여 공기 저항을 줄일 수 있는 자동차 차체의 형상 설계를 효율적으로 할 수 있다고 사료된다.

• 한국가스학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.13-20
• /
• 2014

상업용 천연가스 배급 시스템에서 천연가스의 공급압력은 압력조절밸브를 사용하여 제어하며 이때 막대한 압력에너지가 낭비된다. 이러한 폐압에너지는 터보 팽창기와 같은 터보기계를 사용하여 회수할 수 있으나 팽창과정에서 발생하는 Joule-Thompson 효과에 따라서 큰 온도강하가 발생한다. 터보 팽창기 전단 또는 후단에 보일러를 설치하여 영하의 온도를 방지할 수 있으며 또한 보일러를 대체하여 연료전지나 가스엔진의 폐열을 이용하여 천연가스를 예열할 수도 있으나 하이브리드 시스템의 구동을 위해 운영규모에 따라 일정량을 소모해야 한다. 이 연구에서는 천연가스가 가지고 있는 압력에너지를 활용하여 천연가스의 소모 없이 터보 팽창기와 연결된 히트펌프를 구동하여 천연가스를 예열하는 시스템을 제안하고 증발온도, 응축온도 및 작동유체의 변화에 따른 시스템의 열역학적 특성을 분석하였다. R717 냉매가 예상 작동범위 내에서 가장 높은 COP와 가장 낮은 압축일을 나타내 제안된 하이브리드 시스템에 적합함을 확인하였다. 보일러시스템과의 경제성 분석을 통해 천연가스를 LNG 형태로 수입하고 있는 국내의 경우 히트펌프 하이브리드 시스템이 경쟁력 있음을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제11권9호
• /
• pp.175-180
• /
• 2020

본 연구에서는 화물 운송 차량들을 모델링하였고 화물 운송 차량의 화물칸 및 윈드 디플렉터의 유무에 따른 유동해석을 수행하였다. Model A, B, C 모두, 100km/hr의 운행 속도를 기준으로 하여, 모델 형상의 윗부분에서 58m/에서 59m/s 사이로 가장 높은 유동 속도가 나타났다. Model A, B, C 세 모델들 모두 모델 형상의 앞부분에서 652Pa에서 671Pa사이에 공기저항의 압력이 가장 높게 나타났다. Model A의 최대 압력은 Model B 및 C에 비하여, 작게 나타나서, 속도에 대한 유동 저항이 가장 적게 작용한 것으로 사료된다. 따라서 Model A가 유류비 측면에서 공기 저항에 대한 유리한 조건을 가짐을 알 수 있다. Model C는 화물칸에서 급격하게 유동저항이 발생하는 Model B와 달리 유선형 형상의 윈드 디플렉터를 타고 공기가 조금 더 원활하게 흐르는 것을 확인할 수 있다. 따라서 각진 형상보다 유선형의 형상에서 공기저항 측면에서는 더 유리하다고 사료된다. 트럭 화물칸 및 윈드 디플렉터에 따른 운행중 공기흐름에 대한 해석 연구 결과를 적용함으로서, 본 연구가 실제적인 효율적인 설계와 미적인 융합에 적합하다고 보인다.

• 한국ITS학회 논문지
• /
• 제11권6호
• /
• pp.123-132
• /
• 2012

가스센서는 그 용도에 따라서, 자동차용(배출가스, 연료혼합 가스, 산소, 분진), 농수산 식품산업용(신선도, 저장, $CO_2$, 습도, $NH_3$, 질소산화물 가스, 유기가스, 농약 및 살충제로부터 방출되는 유독가스), 산업 의료용(석유화학제품 가스, 수소, 산소, 유독가스), 군사용(화학무기 가스), 환경 측정용(CO를 비롯한 황과 질소 등으로 구성된 대기오염가스), 가정용(LNG, LPG, 부탄, 실내공기, 습도) 등으로 매우 다양하게 사용하고 있다. 산업 현장의 유해물질 종류는 약 700종으로 알려져 있으며 이들 중 대다수의 물질은 일반적인 환경 조건에서 가스 형태로 존재한다. 본 연구에서는 이러한 유독 가스들 중에서 차량 내부 등의 밀폐된 공간에서 발생하기 쉬운 중요한 탄소(CO), 이산화탄소($CO_2$), 암모니아 ($NH_3$)의 세 가지 가스를 검출하는 휴대용 가스센서 모듈을 구현하고자 한다. 유독 가스 중에서도 가장 인명 사고의 중요한 요소인 NH3, $CO_2$, CO의 3종류 가스를 검출하는 다중 가스검출 센서에 대해 연구한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.659-677
• /
• 2022

수소는 차세대 에너지원으로 부각되고 있으며, 수소차(FCEV)개발 및 보급이 급속도로 이루어질 것으로 예상된다. 이에 수소차 사고에 대응하기 위한 대책이 요구되고 있으며, 수소차의 안전성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 실험 및 연구자료에 대한 분석을 통해 도로터널에서 수소차 안전성 평가를 위하여 국내 실정에 맞는 수소차 사고시나리오를 개발하였으며, 수소차 사고시나리오의 사고결과에 대한 위험거리를 분석·제시하였다. 수소차 사고시나리오에 따른 사고결과는 경미한 사고, 일반화재, 제트화염, 폭발로 구분되며, 각각의 발생확률을 93.06%, 1.83%, 2.25%, 2.31%로 예측된다. 표준단면(72 m²)의 도로터널에서 국내에서 시판되는 수소차량의 수소탱크제원을 적용하는 경우, 사고결과에 따른 위험 거리는 폭발의 경우 약 17.6 m (폭발압력 16.5 kPa기준), 제트화염은 약 6 m, 파이어볼 형성에 따른 위험거리는 최대 35 m로 분석되었다.

• 한국분무공학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.212-220
• /
• 2018

As increase the number of vehicles, the issue of greenhouse gas that was emitted by them became important. As a result, greenhouse gas (GHG) regulations are being strengthened and efforts are being actively made to reduce greenhouse gas emissions in the automotive industry. In the other hand, regulations for harmful emission of vehicles have been reinforced by step. Especially, the lastly applied step, so called Euro 6, not only decreased NOx limit down to half of Euro 5 but also introduced real driving emission limit for NOx and PN. It is a challenge for manufacturers to meet the recent GHG regulation as well as the latest emission regulation. To overcome these regulations a De-NOx after-treatment system is being applied to diesel vehicles that are known emitting the lowest GHG among conventional internal combustion engines. At the time of the introduction of Euro 6 emission standard in Korea, in the domestic fuel economy certification test, some diesel vehicles emitted more $CH_4$ than Euro 5 vehicles. As a result, it was confirmed that LNT-equipped vehicles emitted a high level $CH_4$ and the level exceeded the US emission standard. In order to determine the reason, various prior literature was investigated. However, it was difficult to find a detailed study on the methane increase with LNT. In this paper, to determine whether the characteristics of vehicles equipped with LNT the affects the above issue and other greenhouse gases, 6 passenger cars were tested on several emission test modes and ambient temperatures with a environment chamber chassis dynamometer. 2 cars of these were equipped with LNT only, other 2 cars had SCR only, and LNT + SCR were applied to remaining 2 cars. The test result shown that the vehicles equipped with LNT emitted more $CH_4$ than the vehicles with SCR only. Also, $CH_4$ tended to increase as the higher acceleration of the test mode. However, as the test temperature decreases, $CH_4$ tended to decreased. $CO_2$ was not affected by kinds of De-NOx device but characteristic of the test modes.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권9호
• /
• pp.517-524
• /
• 2019

오버드라이버 허브클러치는 자동차 6단 자동 변속기 미션에 장착되어 엔진의 여유출력을 이용해 연료사용을 절감시켜주는 부품이다. 본 연구에서는 오버드라이버 허브클러치 제품에 대해 피어싱 공정 중 펀치에 가해지는 하중 및 소재 처짐량을 최소화 하고자 한다. 공정 중 펀치의 하중과 처짐량에 영향을 줄 수 있는 다이 클리어런스(die clearance)와 전단각도(shear angle) 그리고 마찰계수(friction coefficient)를 설계 변수로 설정했다. 또한 펀치의 하중과 소재 처짐량에 대해 각 설계 변수들의 영향도를 확인하기 위해 민감도 분석(sensitivity analysis)을 진행했다. 그 결과 전단 각도, 마찰 계수, 다이 클리어런스 순으로 하중 및 처짐량에 대해 민감한 것으로 조사되었다. 이를 통해 펀치의 하중과 소재 처짐량을 목적함수로 설정하고, 반응표면법(Response Surface Method)을 통해 각 설계 변수들과 목적함수의 방정식을 도출했다. 이를 통해 설정된 설계 변수들의 최적 값을 도출해 유한요소해석에 적용한 결과 펀치의 하중 및 소재의 처짐량이 기존대비 22.14% 개선됐다.