• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.293-301
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• 2017

초임계 이산화탄소 발전사이클의 다양한 특성을 분석하기 위하여 Sub-kWe급의 소형 실험장치를 설계, 제작하였으며, 터보발전기를 개발하였다. 초임계 이산화탄소 발전용 터빈에서는 팽창비가 작고, 유량이 작기 때문에 터보발전기의 회전수가 높아지게 되고, 이에 따라 회전 부품의 선정, 터빈 공력설계, 축력 및 회전체 동역학 설계가 어려워지게 된다. 이에 터보발전기의 회전수를 줄이기 위하여 노즐의 여러 채널 중 1개의 노즐만 사용하는 부분유입 방법을 세계 최초로 초임계 이산화탄소 발전용 터보발전기에 적용하였으며, 회전체의 진동을 측정하여 부분유입 노즐을 적용함에도 회전체 안정성은 허용 범위내에 있음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.94-99
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• 2021

2단 Rushton turbine 날개를 장착한 접시바닥형 교반조 내의 유동 상태가 어떤 회전수에서 변화하는 현상을 찾아냈다. 층류 영역에서는 회전수를 변화시켜도 안정적인 도넛 링이 형성되어 혼합 패턴에 특이한 변동은 관찰되지 않았다. 전이영역에서의 평바닥형 교반조에서는 회전수에 변화를 주어도 두꺼운 2개의 미혼합 도넛 링에 변화가 없는 반면, 접시바닥형 교반조에서는 회전수가 450 rpm이 되면 두꺼운 2개의 미혼합 도넛 링이 아주 얇은 3개의 도넛 링으로 바뀌어 혼합이 개선되었다. 접시바닷형 교반조에서는 Re=138~178의 영역에서 링 모양의 미혼합 영역이 3곳에서 나타났고 그 크기도 컸지만, 평바닥형 교반조에서는 Re=116~176에서 링모양의 미혼합 영역은 2곳에서 나타났으며 그 크기도 작았다. 이러한 현상이 관찰되는 조건은 전이영역으로, 방해판을 부착하였을 때가 방해판이 없을 때와 비교하여 동력수가 커지기 시작하는 영역임을 알 수 있었다. 또한 교반 레이놀즈수가 300을 넘어 유동 상태에 약간의 난류가 섞이게 되면, 이 같은 흐름 양상의 단절이 해소되어 완전히 혼합되었다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제10권1호
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• pp.27-33
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• 2012

This paper describes a new design of small-scale horizontal wind blade, called spiral wind turbine blade. Theoretical and numerical approaches on the prediction of aerodynamic performance of the blade have been conducted. A theoretical equation is successfully derived using the angular momentum equation to predict aerodynamic characteristics according to the design shape parameters of spiral blade. To be compared with the theoretical value, a numerical simulation using ANSYS CFX v12.1 is performed on the same design with the theoretical one. Large scale tip vortex is captured and graphically presented in this paper. The TSR-$C_p$ diagram shows a typical parabolic relation in which the maximum efficiency of the blade approximately 25% exists at TSR=2.5. The numerical simulation agrees well with that of the theoretical result except at the low rotational speed region of 0~20 rad/s.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.245-249
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• 2007

본 연구에서는 모델 기반(Model-Based) 성능진단에 신경회로망을 적용하였고, SIMULINK를 이용하여 PW206C 터보축 엔진의 모델링을 수행하였다. 비행 고도, 비행 마하수, 가스발생기 회전수에 따른 다양한 운용영역의 성능데이터를 base로 하여 압축기, 압축기터빈, 동력터빈의 성능 저하에 대한 학습 데이터를 획득하고 역전파(Back Propagation Network)를 이용하여 훈련 하였다. 설계점 및 탈설계 영역에서 압축기, 압축기터빈, 동력터빈의 단일 손상 탐지를 수행한 결과 손상된 구성품을 잘 탐지함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.29-34
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• 2007

본 연구에서는 모델 기반(Model-Based) 성능진단에 신경회로망을 적용하였고, SIMULINK를 이용하여 PW206C 터보축 엔진의 모델링을 수행하였다. 비행 고도, 비행 마하수, 가스발생기 회전수에 따른 다양한 운용영역의 성능데이터를 base로 하여 압축기, 압축기터빈, 동력터빈의 성능 저하에 대한 학습데이터를 획득하고 역전파(Back Propagation Network)를 이용하여 훈련하였다. 설계점 및 탈설계 영역에서 압축기, 압축기터빈, 동력터빈의 단일 손상 탐지를 수행한 결과 손상된 구성품을 비교적 잘 탐지함을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.609-617
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• 2014

풍력터빈 블레이드의 가변 피치제어는 풍력발전기의 과풍속 영역 설계에 있어 중요한 요소로 알려져 있으나 원가문제 때문에 소형 풍력터빈에는 적용되지 못하고 실속제어가 많이 적용되고 있다. 하지만, 블레이드 주변의 난류 때문에 설계된 실속이 구현되지 않는 실속지연 현상이 종종 발생되고, 이에 따른 풍력 블레이드의 과회전과 발전기의 과출력 위험이 발생하고 있다. 이에 따라 블레이드에서 발생되는 공력으로 피치가 변하고 스프링의 복원력으로 복귀되는 수동형 피치제어 모듈이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 회전하는 블레이드의 익형에서 발생되는 양력과 항력을 이용하여 회전면으로 작용되는 토크와 블레이드의 Flap 방향으로 작용되는 추력을 계산하는 방법을 제시하고, 이러한 힘들의 크기를 여러 가지 익형에 대해 비교하였으며, 블레이드의 피치모멘트를 정량적으로 산출하여 수동 피치제어 모듈의 설계자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.221-228
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• 2019

해수의 유속과 전기 부하에 따른 쉬라우드 조류발전 시스템의 유동장 특성과 발전 성능 분석을 위하여 회류수조를 이용한 축소모형실험을 수행하였다. 발전기에 연결되는 전기 부하에 대하여 터빈 블레이드의 분당 회전수와 발전기의 전압, 전류를 동시에 측정하여 전기적 출력을 계산하였으며 일정한 유속 조건에서 부하에 따라 큰 차이가 나타났다. 전기 부하가 감소함에 따라 터빈의 분당 회전수는 특정 구간에서 급격히 증가하였고, 평균 약 2배 정도 증가하였다. 또한 부하의 감소와 함께 전력이 급격히 상승하였고, 일정 구간에서 최대 전력지점을 보인 후 낮아지게 된다. 이와 함께 실험 유속이 증가함에 따라 높은 전기 부하에서 최대 전력지점이 나타났다. 이러한 유속 조건과 전기적 부하에 따른 쉬라우드 조류발전 시스템의 유동장 특성과 발전 성능 분석에 대한 결과는 효율적인 쉬라우드 조류발전 시스템 개발에 필요한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2018

A variable electromotive-force generator (VEG), which is a modified generator with an adjustable overlap between the rotor and the stator, is proposed to expand the operational range of a regular generator through a simple and robust active control strategy. It has a broad range of applications in hybrid vehicles, wind turbines, water turbines, and similar technologies. A mathematical model of the VEG is developed, and a novel prototype is designed and fabricated. The performance of the VEG with an active control system, which adjusts the overlap ratio based on the desired output power at different rotor speeds for a specific application, is theoretically and experimentally studied. The results show that reducing the overlap between the rotor and the stator of the generator results in reduced torque loss of the generator and an increased rotational speed of the generator rotor. A VEG can improve the fuel efficiency of hybrid vehicles; it can also expand operational ranges of wind turbines and water turbines and harness more power.

• 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.

• Tribology and Lubricants
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• 제34권4호
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• pp.138-145
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• 2018

Elliptical bearings are widely used for large steam turbines owing to their excellent load carrying capacity and good dynamic stability. Power loss in bearings is an extremely important parameter, especially for high turbine capacities. Optimization of operation conditions and design variables such as bearing clearance and bearing length can reduce the power loss in elliptical bearings. Although changes in the oil supply method have served to increase the efficiency of the tilting pad journal bearing, it has not explicitly improved elliptical bearings. In this study, we verify the static characteristics of an elliptical bearing by changing the direction of oil supply. We evaluate the bearing power loss and bearing metal temperature, and compare the bearing performance and reliability in different test cases. The direction of oil supply is $90^{\circ}$ (9 o'clock) and $270^{\circ}$ (3 o'clock) when the rotor rotates in a counterclockwise direction. We use an elliptical bearing with an inner diameter and active length of 220.30 and 110.00 mm, respectively. Bearing power loss and bearing metal temperatures are measured and evaluated by rotor rotational speed, oil flow rate, and bearing load. The results reveal a 20 reduction in the power loss when the direction of oil supply is 90. Furthermore, the oil film on the upper part of the bearing has a high temperature when the direction of oil supply is $90^{\circ}$. In contrast, when the direction of oil supply is $270^{\circ}$, the oil film on the upper part of the bearing is relatively cold.