• 대한조선학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.619-630
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• 2005

A two-frame PIV (Particle Image Velocimetry) technique is used to investigate the wake characteristics behind a marine propeller with 4 blades at high Reynolds number. For each of 9 different blade phases from $ 0^{\circ} $ to $ 80^{\circ} $, one hundred and fifty instantaneous velocity fields are measured. They are ensemble averaged to study the spatial evolution of the propeller wake in the region ranging from the trailing edge to one propeller diameter (D) downstream location. The phase-averaged mean velocity shows that the trailing vorticity is related to radial velocity jump, and the viscous wake is affected by boundary layers developed on the blade surfaces and centrifugal force. Both Galilean decomposition method and vortex identification method using swirling strength calculation are very useful for the study of vortex behaviors En the propeller wake legion. The slipstream contraction occurs in the near-wake region up to about X/D : 0.53 downstream. Thereafter, unstable oscillation occurs because of the reduction of interaction between the tip vortex and the wake sheet behind the maximum contraction point.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.45-56
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• 2015

This paper aims to develop a submerged propeller turbine for micro hydropower plant which allows to sustain high values of efficiency in a broad range of hydrological conditions (H=2~6 m, $Q=0.15{\sim}0.39m^3/s$). The two aspects to be considered in this development are mechanical simplicity and high-efficiency operation. Unlike conventional turbines that have spiral casing and gear box, this is directing driving and no spiral casing. A 10 kW class turbine which has the most high potential of the power generation has been developed. The most important element in the design of turbine is the runner blade. The initial blade is designed using inverse design method and then the runner geometry is modified by classical hydraulic method. The design process is carried out in two steps. First, the blade shape is fix and then other components of submerged propeller turbine are designed. Computational fluid dynamics analyses based on the Navier-Stokes equations have been used to obtain overall performance data for the blade and the full turbine, respectively. The results generated by performance parameters(head, guide vane opening angle and rotational speed) variations are theoretically analysed. The evaluation criteria for the blade and the turbine performances are the pressure distribution and flow's behavior on the runner blades and turbine. The results of simulation reveals an efficiency of 91.5% and power generation of 10.5kW at the best efficiency point at the head of 4m and a discharge of $0.3m^3/s$.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1105-1110
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• 2011

유동가속부식(FAC)은 가장 잘 알려진 탄소강 배관 손상 메커니즘으로 현재 국내 전 원전에서는 유동가속부식으로 인한 감육현상을 관리할 수 있는 체계적인 방안이 수립되어 있다. 그러나, 발전소 배관은 다양한 침식손상 메커니즘에 의해 여전히 손상을 받고 있다. 대표적인 침식 메커니즘은 캐비테이션, 액적충돌침식(LDIE), 플래싱, 고체입자침식(SPE)이다. 본 논문에서 기술하는 액적충돌침식 은 손상예측이 어렵고, 관리를 위한 체계적인 방안도 수립되어 있지 않다. 본 논문에서는 실제 발전소 현장에서 발생한 사례를 바탕으로 기존에 개발된 예측 모델과 실험을 통해 얻어진 상관식을 비교하여 액적충돌침식으로 인한 손상을 평가할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제16권2호
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• pp.10-15
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• 1997

수중 청음기는 진동하는 물체 위에 설치되어 다양한 외부 잡음 원이 유입되는 환경에 노출되어 있다. 외부 잡음 원으로는 수중 청음기가 설치된 구조물 자체의 진동, 프로펠러 잡음, 그리고 유동 유기 잡음들이 있고, 이들 외부 잡음원은 실제 강도가 상당히 높아서 센서의 정확한 작동에 장애가 되고 있다. 본 연구에서는 외부 잡음에 무관한 고 정밀도, 저 잡음 특성을 갖는 수중 청음기를 개발하기 위하여 유한 요소법(FEM)을 사용하여 잡음 전달 특성의 분석 및 air pocket과 음향 감쇠층의 다양한 조합으로 이루어진 개선된 구조의 수중 청음기를 설계하고, 내 잡음성 평가를 하였다. 그 결과 센서 측면 하단부에 잡음 원이 위치할 경우 가장 큰 잡음 신호로 작용하므로 구조를 변경한 결과 기존 수중 청음기에 비해 59% 이상 내 잡음성을 증진 시켰다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.12-17
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• 2008

강화되는 배출가스 규제에 대응하기 위한 대책으로 LPG 차량에 적용되고 있는 제3세대 LPG 연료공급방식인 LPLi(Liquid Phase LPG Injection)은 LPG 연료를 펌프를 이용해서 고압의 액상연료를 공급하는 것이 가장 핵심적인 기술이다. 그러나 LPG 연료의 경우 저점도, 저비등점의 물리적 특성을 갖는 가스연료로서 기존의 가솔린 또는 디젤용 펌프를 사용할 경우 성능 및 효율이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 가솔린 연료 펌프의 임펠라 방식을 응용 변형시켜서 LPG연료용으로 개발된 펌프를 이용하여 다양한 온도와 연료조성 조건에서 초기토출성능 및 효율을 파악하고, 기존 펌프의 단점을 극복할 수 있는 펌프방식의 적용가능성 여부를 판단하고자 한다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제10권4호
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• pp.307-311
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• 2019

The ejector type microbubble generator, which is the method to supply air to water by using cavitation in the nozzle, does not require any air supplier so it is an effective and economical. Also, the distribution of the size of bubbles is diverse. Especially, the size of bubbles is smaller than the bubbles from a conventional air diffuser and bigger than the bubbles from a pressurized dissolution type microbubble generator so it could be applied to the aeration tank for wastewater treatment. However, the performance of the ejector type microbubble generator was affected by hydraulic pressure and MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid) concentration so many factors should be considered to apply the generator to aeration tank. Therefore, this study was performed to verify effects of hydraulic pressure and MLSS concentration on oxygen transfer of the ejector type microbubble generator. In the tests, the quantity of sucked air in the nozzle, dissolved oxygen(DO) concentration, oxygen uptake rate(OUR), oxygen transfer coefficient were measured and calculated by using experimental results. In case of the MLSS, the experiments were performed in the condition of MLSS concentration of 0, 2,000, 4,000, 8,000 mg/L. The hydraulic pressure was considered up to $2.0mH_2O$. In the results of experiments, oxygen transfer coefficient was decreased with the increase of MLSS concentration and hydraulic pressure due to the increased viscosity and density of wastewater and decreased air flow rate. Also, by using statistical analysis, when the ejector type microbubble generator was used to supply air to wasterwater, the model equation of DO concentration was suggested to predict DO concentration in wastewater.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.255-267
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• 2022

본 논문에서는 오리피스형 공기분사기에서 생성된 기포소음 특성을 고찰하였다. 전반적인 기포소음 특성을 파악하기 위해 Strasberg와 Blake가 각각 제안한 기포소음 스펙트럼을 살펴보았고, 기포소음 계측을 위해 선박해양플랜트연구소의 대형캐비테이션터널에서 공기분사 실험을 수행하였다. 본 실험은 5종의 공기분사기를 이용하여 정지 유체 조건과 유동 조건에서 수행되었다. 계측결과로부터 실험 조건에 따른 기포소음 스펙트럼 특성을 관찰하였고, 회귀분석을 통해 기포소음에 대한 인자별 영향을 분석하였다. 끝으로 회귀분석 결과를 기반으로 기포소음 추정식을 제안하였고 제안된 추정식은 계측결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 대한조선학회지
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• 제27권3호
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• pp.89-99
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• 1990

선박의 운항경제성을 개선하기 위해서는 저항이 작고 추진성능은 우수한 선형의 개발이 요구된다. 흔히, 저저항 특성을 갖는 선미선형은 추진효율이 떨어지는 경우가 많고, 반대로 추진효율이 좋은 선형은 저항이 큰 경우가 많아서 결과적으로 소요마력이 작은 선형의 개발은 어려운 과제로 되어 있다. 비대선형에 있어서는 저항 특히, 점성저항이 작은 것으로 알려진 소위 'Buttock-flow type'의 선미형상을 기본으로 하고, 여기에 추진기 앞쪽(Run부)은 추진효율이 높은 재래 선미형상(U-type 또는 Hogner type)과 같이 만들어 저저항 및 고추진효율의 특성을 함께 갖는 선미선형의 개발을 시도하였다. 최초의 모형시험 결과는 이와같은 시도가 선미선형 설계의 한 접근 방법이 될 수 있음을 보여주었으며, 첫 시험결과에 고무되어 계속적으로 이러한 선미선형의 개량에 주력한 결과로, 저저항 고추진 효율을 갖는 선미선형의 개발에 어느정도 성공을 거두었다. 더하여, 이러한 선형은 추진기 주변의 반류분포가 균일하여 우수한 캐비테이션 및 진동 특성도 함께 가질 수 있고, 종래의 '바-지 선형'에 비하여 기관실 이중저의 상면적(床面積)이 넓어, 보다 경제적인 배치가 가능하다는 것도 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권2호
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• pp.119-126
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• 2014

본 연구에서는 연료가 비등점 이상의 고온으로 가열된 경우 오리피스 인젝터를 통해 분사되는 특성을 실험한 결과를 정리하였다. 크기가 다른 오리피스 인젝터 3종을 이용하여 3, 5, 10 bar의 분사압력을 가할 때 온도범위 $50{\sim}270^{\circ}C$에서 유량계수(${\alpha}$)를 측정하였다. 측정된 유량계수는 연료온도가 $180^{\circ}C$ 이하 영역에서는 점진적으로 감소하였으나 비등점인 $187^{\circ}C$를 넘어가면서 급격히 감소하였다. 비등점보다 높은 연료온도에서의 유량계수 감소 기울기는 분사압력에 따라 다른데, 특히 분사압력이 낮을수록 비등의 영향이 크게 작용하므로 더 급격한 특성을 보였다. 또한, 직경이 큰 인젝터의 유량계수가 더 크고, 낮은 연료온도 영역에서 난류-층류 천이현상으로 보이는 유량계수의 점프현상이 관찰되었다. 유량계수를 캐비테이션 수($K_c$)에 대하여 도시한 결과 인젝터의 크기가 작을 때는 연료 비등으로 인한 분사특성이 분사압력과 무관한 일정한 값을 가지는 것을 확인하였다.

• 한국농공학회지
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• 제13권1호
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• pp.2206-2217
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• 1971

본연구(本硏究)는 Dam 또는 여수토(餘水吐) 방수로등(放水路等) 급구배수로(急勾配水路)에 고속(高速)으로 유하(流下)되는 물을 감세처리(減勢處理)하기 (爲)한 감세공형식중(減勢工型式中) 보다도 구조(構造)가 간단(簡單)하고 시공(施工)이 용역(容易)하며 경제성(經濟性)이 높은 Flip Bucket 형감세공(型減勢工)에 의(義)하여 수리특성(水理特性)에 따른 일반적(一般的) 적용조건(適用條件)과 설계시공(設計施工)의 발전(發展)을 도모(圖謀)하기 위(爲)하여 연구(硏究)한 것으로서 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. Flip Bucket의 수리특성(水理特性)과 일반적(一般的) 적용조건(適用條件) Flip Bucket는 일반적(一般的)으로 다음과 같은 조건(條件)을 갖일 때에 채용(採用)할 수 있다. 가. 하류하천(下流河川)의 수위(水位)가 얕어서 도수형(跳水型) 감세공법(減勢工法)을 이용(利用)하며는 막대(莫大)한 공사비(工事費)를 요(要)하게 될 때 나. 하류하천(下流河川)의 하상(河床)이 안정(安定)할 수 있는 양질(良質)의 암반(岩盤)일 경우 다. 하류하천(下流河川)은 여수토(餘水吐) 방수로(放水路)의 중심선(中心線)에 연(沿)하여 적어도 전수두(全水頭)의 $3{\sim}5$배(倍)되는 거리까지는 하심(河心)이 거이 직선(直線)인 여건(與件)에 있을 경우 라. 방사수맥(放射水脈)의 낙하지점(落下地點)을 중심(中心)으로 해서 주위(周圍)에 민가(民家), 경지(耕地), 중요시설물등(重要施設物等)이 없고 수맥낙하(水脈落下)로 인(因)하여 생기는 소음(騷音), 토사붕양(土砂崩壤), 물방울등(等)으로 피해(被害)를 받을 염려(念慮)가 없을 경우 2. 설계(設計) 및 시공상(施工上)의 적용사항(適用事項) 1항(項)과 같은 현지조건(現地條件)을 갖이고 실제(實際) Flip Bucket 형(型)으로 설계(設計) 또는 시공(施工)을 할 경우 고려(考慮)하여야 할 사항(事項)은 가. Bucket의 반경(半徑)(R)은 $R=7h_2$로 적용(適用)이 가능(可能)하다. ($h_2$: Bucket 시점(始點)의 평균수심(平均水深) 나. 본형식(本型式)은 한계지면이하(限界施面以下) 방수로(放水路)의 구배(勾配)가 $0.25<\frac{H}{L}<0.75$의 수로(水路)에서만 채용(採用)한다. 다. 방사수맥(放射水脈)은 가급적(可及的) 하상면(河床面)에 직각(直角)에 가까운 각도(角度)로 낙하(落下)시켜야 하며 그러기 위(爲)해서는 수맥(水脈)을 높이 또는 멀리 방사(放射)시켜야 한다. 상기목적(上記目的)을 만족(滿足)시키는 Flip의 앙각(仰角)은 $\theta=30^{\circ}{\sim}40^{\circ}$를 적용(適用)하는 것이 좋다. 라. 상기(上記) 가${\sim}$다항(項)을 적용(適用)했을 때 유량별(流量別) 방사수맥(放射水脈)의 낙하거리(落下距離)는 그림-4.1에 의(依)하여 쉽게 추정(推定)할 수 있다.(단 실물(實物)에 대(對)한 제량(諸量)의 환산(換算)은 표(表-3.2)에 제시(提示)된 Froude 상사율(相似律)을 적용(適用)할 것) 마. Bucket 부(部)에 Chute Blocks를 설치(設置)하는 것은 방사수맥(放射水脈)의 낙하범위(落下範圍)를 확장(擴張), Energy를 분배(分配)시켜 주므로 하류하상(下流河床)의 세굴심(洗掘深)을 감소(減少)시키는 이점(利點)은 있으나 소맥낙하거리(小脈落下距離)는 다소(多少) 단축(短縮)되는 경향(傾向)이 있다. 바. 수맥낙하점(水脈落下點)에는 세굴(洗掘)에 의(依)한 깊은 Water Cushion을 형성(形成)한다. 최종적(最終的)으로 도달(到達)하는 Water Cushion의 깊이는 하상구성재료(河床構成材料)의 조성(組成)과 재질(材質)에는 거이 무관(無關)하며 단위폭당(單位幅當)의 유량(流量)과 전수두(全水頭)에 따라 소요(所要) 깊이까지 세굴(洗掘)된다. 사. 빈도(頻度)가 잦은 소유량(小流量)에서는 수맥(水脈)의 낙하거리(落下距離)가 단축(短縮)되어 Flip Bucket 하류단(下流端) 직하류(直下流)를 세굴(洗掘)하게 되므 Bucket로 하류단(下流端)은 견고(堅固)한 암반(巖盤)에 충분(充分)한 깊이까지 삽입절연(揷入絶緣)시켜 수맥하부(水脈下部)의 공기유통(空氣流通)을 원활(圓滑)하게 하므로서 Cavitation을 방지(防止)할 수 있다. 지하벽(直下壁)은 보통(普通) Bucket 말단(末端)에서 약(約) $0.3{\sim}0.5m$ 정도(程度)는 수평(水平)으로 하고 수평(水平)과 내각(內角)이 $120^{\circ}{\sim}130^{\circ}$되게 절단(切斷)하여 적당(適當)한 곳에서 수직(垂直)으로 하여 암반(巖盤)에 견고(堅固)히 절연(絶緣)시킨다. 아. 하상(河床)에 돌입(突入)한 고속(高速) Jet는 수두(水頭)의 크기에 따라 막대(莫大)한 Energy의 일부(一部)를 함유(含有)한채 하상면상(河床面上)을 유하(流下)하게 되므로 이 영향(影響)을 받는 하류제방(下流堤防)에는 상당구간(相當區間)까지 사석(捨石) 또는 기타(其他)의 방호조치(防護措置)를 강구(講究)해야 한다. 자. 낙하지점(落下地點)의 조건(條件)으로 보아 자연낙하지점(自然落下地點)보다 더욱 양호(良好)한 지점(地點)이 주위(周圍)에 구비(具備)되어 있을 경우에는 별도(別途)로 수리실험(水理實驗)을 통(通)하여 수맥(水脈)의 변이방법(變移方法)을 강구(講究)해야 한다. 차. 수로(水路)의 중심선(中心線)이 만곡(灣曲)을 갖던가 또는 본연구(本硏究) 범위(範圍)에서 제외(除外)된 구조물(構造物)에서 본형식(本型式)을 계획(計劃)할 때는 별도(別途)로 수리실험(水理實驗)을 행(行)하여야 한다.