• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.51-58
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• 2019

본 연구에서는 소형 무인기에 사용되는 초소형 가스터빈 엔진의 연소기를 3D 프린팅으로 제작하고, 시험 설비와 리그를 제작하여 연소기 단품 성능시험을 수행하였다. 연소기 성능시험은 두 가지 부하조건에서 당량비를 조절하여 각 부하조건 별 4가지 시험조건에서 수행하였다. 성능시험 결과 연소기의 압력손실과 출구온도분포는 우수하였지만, 연소가스에서 다량의 UHC와 CO가 검출되어 연소효율은 일반적인 가스터빈 연소기에 비해 아주 낮음을 확인하였다. 성능시험을 통해 획득한 정량적 성능데이터는 향후 3D 프린팅 기술로 성능이 개선된 연소기의 설계와 제작에 활용 할 예정이다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.11-18
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• 2002

A turbopump system composed of two pumps and one turbine is considered. The turbine composed of a nozzle and a rotor is used to drive the pumps while gas passes through the nozzle and potential energy is converted to kinetic energy, which forces the rotor blades to spin. In this study, an aerodynamic design of turbine system is investigated with some pre-determined design requirements (i.e., pressure ratio, rotational speed, required power, etc.) following Liquid Rocket Engine (L.R.E.) system specifications. For simplicity of turbine system, impulse-type rotor blades for open-type L.R.E. have been chosen. Usually, the open-type turbine system requires low mass flow-rate compared to close-type system. In this study, a partial admission nozzle is adopted to maximize the efficiency of the open-type turbine system. A design methodology of turbine system was introduced. Especially, partial admission nozzle was designed by means of simple empirical correlations between efficiency and configuration of the nozzle. Finally, a turbine system design is presented for a 10 ton thrust level of L.R.E.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제5권4호
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• pp.559-568
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• 2013

Increased worldwide concerns about fossil fuel costs and effects on the environment lead many governments and scientific societies to consider the hydrogen as the fuel of the future. Many researches have been made to assess the suitability of using the hydrogen gas as fuel for internal combustion engines and gas turbines; this suitability was assessed from several viewpoints including the combustion characteristics, the fuel production and storage and also the thermodynamic cycle changes with the application of hydrogen instead of ordinary fossil fuels. This paper introduces the basic environmental differences happening when changing the fuel of a marine gas turbine from marine diesel fuel to gaseous hydrogen for the same power output. Environmentally, the hydrogen is the best when the $CO_2$ emissions are considered, zero carbon dioxide emissions can be theoretically attained. But when the $NO_x$ emissions are considered, the hydrogen is not the best based on the unit heat input. The hydrogen produces 270% more $NO_x$ than the diesel case without any control measures. This is primarily due to the increased air flow rate bringing more nitrogen into the combustion chamber and the increased combustion temperature (10% more than the diesel case). Efficient and of course expensive $NO_x$ control measures are a must to control these emissions levels.

• 한국추진공학회지
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• 제11권1호
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• pp.71-84
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• 2007

액체추진제 로켓 엔진에서 발생되는 연소불안정 현상에 대해 논의하였다. 지난 1930년대에 고체 및 액체 로켓에서 발견되었던 연소불안정 현상은 연소현상을 이용하는 가스터빈, 램 및 스크램젯, 로켓 등 모든 기관에서 문제가 대두되었고, 이러한 기관들의 안정적인 운용을 위해서는 연소 불안정성에 대한 연구가 필요하게 되었다. 그러나 엔진을 파괴하는 심각한 현상을 초래하는 이 현상을 아직까지 완전히 제어하고 있지 못하다. 따라서 연소불안정 현상이 발생되는 원인과 메커니즘을 알아보고, 액체추진제 로켓에 대한 각국의 개발사를 알아보았다.

• 한국해양공학회지
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• 제13권4호통권35호
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• pp.112-117
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• 1999

In this paper, the creep properties and creep life prediction by Larson-Miller Parameter method for Udimet 720 to be used for aircraft gas turbine engines or other high temperature components were presented at the elevated temperatures of 538, 649 and $704^{\circ}C$. It was confirmed experimentally and quantitatively that a creep life predictive equation at such various high temperatures was well derived by LMP.

• 한국추진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.104-111
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• 2005

항공기용 가스터빈 엔진은 일반적으로 고고도 환경에서 작동되며 그 운용환경도 지상조건과 상당한 차이를 가지고 있다. 고공환경에서의 엔진성능을 정확히 측정하기 위해서는 이러한 운용 조건을 조성하여 성능 시험을 수행하여야 하며 이를 위해 실제 비행 시험이나 고공환경 엔진시험 설비를 이용한 모사 시험을 실시하게 된다. 본 논문에서는 한국항공우주연구원 항공추진그룹에서 운용하고 있는 고공환경 엔진시험 설비와 관련 시험 기술의 현황에 대하여 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권4호
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• pp.371-378
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• 2015

전기자동차 레인지 익스텐더는 소형 엔진으로 구동되는 발전기 시스템(초소형 파워팩)으로서 자동차 운행 중 지속 충전을 통하여 운전 거리 및 시간을 연장한다. 기존 가솔린 엔진 파워팩은 복잡한 구조와 낮은 에너지 밀도로 인하여 고출력 소형 시스템 구현에 한계가 있다. 반면, 가스터빈 파워팩은 출력밀도가 매우 높고 고속화를 통해 시스템의 소형화가 가능하다. 본 연구에서는 전기자동차 레인지 익스텐더로 활용하기 위하여 초소형 가스터빈, 자동차용 알터네이터, 배터리를 사용한 초소형 가스터빈 파워팩 실험장치를 개발하고, 무부하 및 부하 조건에서 동력전달 기어비 및 알터네이터 전기부하에 따른 운전 특성 및 발전 성능을 측정하였다. 실험 결과, 부하 변화에 따른 발전 성능의 변화는 없었으며, 코어터빈 속도가 150 krpm 일 때 최대 전기적 출력은 0.8 kW 로 측정되었다. 또한, 동력축의 3:1 감속을 통해 전기적 출력은 1.5 kW 로 88% 증가하였다. 따라서, 본 연구의 초소형 가스터빈 파워팩은 배터리 부하변동에 대해 안정적인 전력생산이 가능하며, 전기자동차용 레인지 익스텐더로 적용가능함을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제59권1호
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• pp.55-64
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• 2023

Gas turbine engines are widely used as prime movers of generator and propulsion system in warships. This study addresses the problem of designing a DS-based PID controller for speed control of the LM-2500 gas turbine engine used for propulsion in warships. To this end, we first derive a dynamic model of the LM-2500 using actual sea trail data. Next, the PRC (process reaction curve) method is used to approximate the first-order plus time delay (FOPTD) model, and the DS-based PID controller design technique is proposed according to approximation of the time delay term. The proposed controller conducts set-point tracking simulation using MATLAB (2016b), and evaluates and compares the performance index with the existing control methods. As a result of simulation at each operating point, the proposed controller showed the smallest in %OS, which means that the rpm does not change rapidly. In addition, IAE and IAC were also the smallest, showing the best result in error performance and controller effort.

• 한국추진공학회지
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• 제3권2호
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• pp.48-55
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• 1999

50㎾급 터보제너레이터 가스터빈 엔진에 리쿠퍼레이터가 부착되는 경우 성능 변화를 조사하였다. 리쿠퍼레이터는 군사 및 소형 자동차용 엔진에 경제적 연비와 배기가스 저감의 목적으로 많이 적용되어 왔다. 열역학적 관점에서 볼 때 재생사이클은 압축비 10이하 및 비교적 낮은 터빈 입구온도에서 사이클의 효율 상승에 기여하는 바가 큰 것으로 나타난다. 1축단순사이클 터보제너레이터 가스터빈 엔진에 리쿠퍼레이터를 부착하는 경우 리쿠퍼레이터 효율 $\varepsilon$ = 0.5에서 엔진의 효율은 상대적으로 약 30% 증가하는 것으로 나타났고 이때 열교환기내의 압력 손실은 5.2%로 설계하였다. 용이한 제작, 구조적 견고성, 최소의 누출 둥의 장점으로 튜브형의 열교환 시스템이 본 가스터빈 엔진에 적합한 것으로 판단되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.1007-1013
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• 2013

이 논문은 터빈 로터의 형상변화에 따른 공력 특성에 대하여 분석하였다. 본 논문의 터빈은 헬리콥터의 보조동력 장치로 사용되는 소형엔진이다. 소형엔진은 팁 형상의 구조적 취약성 때문에 성능을 향상시키기 어렵다. 그러므로, 터빈의 허브를 개선하는 것이 여러 가지 측면에서 유리하다. 터빈의 작동유체는 고온 고압의 가스이다. 터빈표면의 열전달률이 고려되었을 때, 열부하에 의한 블레이드의 손상을 줄이기 위해서는 블레이드 표면의 열전달률 분포를 고찰하여야 한다. 수치모사 결과를 검증용 실험값과 비교하였을 때, SST난류모델은 공력 특성을 잘 반영하고 열전달 예측성능도 우수하였다. 결론적으로, 허브측 선단에서 구륜설계(bulbous design)를 적용하였을 때 공력효율이 향상되었고, 전체 공력 손실 중 끝벽 손실은 15% 감소되었다.