• 한국추진공학회지
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• 제17권6호
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• pp.105-112
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• 2013

액체로켓엔진의 핵심부품인 터보펌프는 회전체와 케이싱으로 이루어진 여러 부품의 조립체로서 각종 체결 부분에 매질의 누설방지를 위한 실이 삽입된다. 특히 극저온 환경에서 작동하는 산화제펌프와 고온에서 작동하는 터빈 케이싱에는 안정적인 누설방지를 위하여 금속 실이 사용되는데, 금속 실은 높은 초기 체결력을 요하므로 이를 뒷받침할 수 있는 플랜지 및 체결요소의 적절한 구조 설계가 필수적이다. 본 연구에서는 산화제펌프에 사용하는 콘형 실(conical seal) 및 터빈에서 사용하는 금속 평 실(solid metal seal)과 C 실에 대하여 적절한 실 캐비티 및 플랜지 형상을 설계하고, 체결요소의 치수와 수량을 결정하여 건전한 체결 및 운전이 보장될 수 있도록 구조해석을 수행하여 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권6호
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• pp.643-649
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• 2011

LNG 선박에 사용되는 초저온용 버터플라이 밸브의 개발에 있어, 누설검증은 가장 중요한 설계공정 중 하나이다. 초저온에서 누설방지가 가능한 실로서 인코넬 스프링과 같은 탄성지지체가 포함된 O-링 형태의 메탈실이 널리 사용되고 있으나, 제작비가 고가인 단점을 갖고 있다. 이에 대한 대안으로 부가적인 탄성지지체 없이도 누설조건을 만족시키며, 제작비가 저렴한 탄성 메탈실의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 탄성 메탈실의 누설방지를 위한 설계조건을 정립하여, 초저온 및 고압환경에서 누설방지가 가능한 탄성 메탈실의 형상을 수치해석을 통해 고찰하였다. 아울러 이를 기반으로 시제품을 개발하고, 상온 및 초저온 상태에서 BS6755 및 BS6364 에 준하는 누설시험을 실시하여 누설여부를 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제34권5호
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• pp.183-190
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• 2018

Tilting pad journal bearing is widely used for steam turbines because of its excellent dynamic stability. As the turbine capacity increases, power loss in the bearings becomes a matter of concern. Power loss in tilting pad journal bearings can be reduced by increasing the bearing clearance and reducing the pad arc length. In this study, the tilting pad journal bearing is tested by changing the seal tooth clearance to verify the static characteristics of the bearing. Bearing power loss and bearing metal temperature are evaluated to compare the bearing's performance and reliability for several test cases. The test bearing is a tilting pad journal bearing with 300.62mm inner diameter and 120.00mm active length. The bearing power loss, its metal temperature, and oil film thickness are measured and evaluated based on the rotor's rotational speed, oil flow rate, and bearing load. Test results show that a tilting pad journal bearing with large seal tooth clearance has 40% lower power loss compared with a bearing with a small seal tooth clearance. As the seal tooth clearance is increased, the power loss of the tilting pad journal bearing decreases. However, with respect to the bearing metal temperatures, a detuning point is observed that makes the minimum bearing metal temperature. Moreover, as the seal tooth clearance is increased, the oil film thickness increases due to high viscosity.

• 한국가스학회지
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• 제9권1호
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• pp.26-32
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• 2005

본 논문에서는 고압용기의 밀봉을 위해 사용하는 메탈시일의 설계 안전성에 대한 연구결과를 제시하고 있다. 기본적으로 고압용기의 1차적 밀봉은 메탈시일에 의해 이루어지고, 2차적 밀봉은 탄성체 고무로 제작된 0-링에 의해 가스누출이 차단된다. 유한요소해석 결과에 의하면, 가스누출 차단을 위해 사용한 알루미늄 소재의 밀봉장치는 강재를 사용한 경우보다 우수한 밀봉성을 보여주고 있다. 이것은 알루미늄 소재의 열팽창 특성이 상대적으로 우수하기 때문이다. 메탈시일과 압력용기 구조물에 걸리는 변형과 응력분포는 외부에서 공급된 가스압보다는 용기 내부에서 전달된 온도차에 의해 크게 지배를 받는 것으로 알려져 있다. 따라서 메탈시일의 소재는 통상적으로 $200^{\circ}C$이하로 유지되는 것이 소재의 강도와 밀봉성 측면에서 안전하다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제8권1호
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• pp.24-29
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• 2014

Turbopump is typically an assembly of rotors and casings, and there are a number of joints between them. Every joint should be leak-proof, so there is always a seal to accomplish the goal. Among various seals, metal seals are advantageous in that they are robust at high pressure, and at wide range of temperature. On the other hand, they require very high tightening forces, so that flanges, bolts and nuts should be carefully designed to ensure structural integrity and to prevent detrimental yielding of components. In this study, flange joints using conical seals made of stainless steel, solid flat metal seals made of copper and metal C-seals made of Inconel 718 were structurally designed and analyzed, considering both initial tightening and operating conditions.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.537-545
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• 2013

금속씰의 탄성복원력은 기밀성능을 결정하는 매우 중요한 요소이다. 본 연구는 장시간 운전조건에서 기밀성능을 유지할 수 있는 금속오링씰의 구조, 즉 탄성복원력이 우수한 구조를 얻기 위하여 컴플라이언트 메커니즘 위상최적화법을 도입하였다. 진화구조최적화법의 위상최적화 알고리듬이 사용되었으며, 강성 및 유연성을 동시에 고려하는 두 가지 종류의 목적함수가 사용되었다. 금속오링씰의 외형을 고려하여 원형의 최적화 설계영역이 고려되었으며 최적화 결과로 나타난 위상의 탄성복원력은 상용품의 탄성복원력과 비교되었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권6호
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• pp.101-108
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• 2013

An aircraft fuel hose is a kind of high pressure hose, and generally consists of a nipple, a socket, an inner tube, and a reinforcement layer to increase the tensile strength. Especially the nipple supports the other components in manufacturing stages such as the swaging or crimping processes however, the nipple also serves to prevent leakage in cases of hose engagement with a hydraulic system. To ensure the seal of the hose assembly, a beam seal fitting with metal-to-metal contact is usually adopted at the end of a nipple. Therefore, the geometry of the beam is an important parameter to be determined to make sure there is sufficient contact force. This study aims to investigate the effects of beam seal geometry on the contact force by changing the inclined angle and the thickness of the beam. The results reveal that the proper thickness and inclined angle of the beam seal are 0.45 mm and $8.5^{\circ}$, respectively.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2_spc호
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• pp.237-245
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• 2020

사용후핵연료를 저장하는 볼트체결 저장용기의 격납경계를 형성하는 주된 구성요소는 금속 밀봉재이다. 이러한 금속 밀봉재는 열과 방사선에 의해 그 성질이 저하된다. 또한, 금속 밀봉재가 강한 열에 장기간 노출되면 크리프 현상이 발생한다. 이러한 크리프는 밀봉시스템에 응력 이완을 가져와서, 결국 밀봉재의 건전성을 해치게 된다. 이러한 응력 이완은 금속 밀봉재의 밀봉성능 저하로 이어지며, 저하의 정도에 따라 저장용기의 누설을 야기할 수 있다. 또한, 볼트 체결력의 감소도 밀봉성능 저하에 영향을 미친다. 본 논문에서는 금속 밀봉재의 격납건전성과 볼트체결력 감소를 평가하기 위해 수행한 가속화 시험의 결과에 대하여 기술한다. 전 시험기간 동안 각 시편에서의 누설률, 볼트 변형률, 금속 밀봉재 주변 온도를 계측하여 분석하였고, 금속 밀봉재는 저장기간 50년 동안 격납건전성을 유지함을 입증하였다. 또한, 가속화 시험의 타당성에 대해서 기술하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제18권2호
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• pp.99-104
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• 1981

Glass-ceramics possessed a number of characteristics which suggested their suggested their use for sealing to metals. The choice of particular glass-ceramics compositions for this application is governed by various factors, including workability of the glasses, thermal expansion characteristics and the matching of these to appropriate metals. Other properties, such as mechanical strength, determined the performance of glass-ceramics to metal seals. The purpose of the present study was to investigate direct sealing behaviour of copper to $Li_2O-ZnO-SiO_2$ system glass-ceramics. The design of the seal was a concentric seal which might contribute to the strong bond formation by providing compressive stress during thermal excursions. Tensile strengths of sealing layers were measured by Instron test machine. The layers were examined by electron probe microanalyzer. Crsystallization rate was increased with the amount of ZnO or $Li_2O$, and ZnO increased the sealing strength, but $Li_2O$ lowered it. Sealing mechanism was due to the formation of metal oxides, which acted as binder between copper and glass-ceramics. The nickle-plated copper seal with 10% $Li_2O$ and 30% ZnO was the most strong seal, and its sealing strength was more than 56kg/$\textrm{cm}^2$.

• 연구논문집
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• 통권24호
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• pp.175-188
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• 1994

Water seal is composed of metal case, garter spring, and NBR. Axisymmetric, large deformation non-linear contact problems were solved by using the finite element method for the evaluation of performance of the water seal. Effects of the interference between seal and shaft, and the garter spring on the seal characteristics were considered in this analysis. The contact force and sealing performance increased as the interference and spring stiffness increases. And middle seal is main role sealing performance. Further research efforts are required to consider the effects of the garter spring stiffness, the eccentricity by the shaft or case, and the water pressure.