• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권6호
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• pp.626-632
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• 2015

국제해사기구(IMO)에서는 선박으로부터의 대기오염방지를 위한 규제와 여기에 더하여 지구온난화의 방지를 위한 규제가 이미 시행되고 있거나 또는 논의 중에 있다. 따라서 고효율 친환경에 대한 요구들을 동시에 만족시킬 수 있는 대책이 요구된다. 디젤엔진에 있어서 밀러 사이클의 채택이 NOx 저감과 열효율향상을 동시에 꾀할 수 있는 방법으로 많은 관심을 받고 있다. 그러나 이 방법은 높은 급기압력이 요구되며 그 대책의 하나로 2단과급에 의한 방법이 주목을 받고 있다. 2단 과급시스템을 이용하면 고과급의 효과는 물론 여기에 바이패스기술과 밀러사이클을 이용하면 특정 부하영역에서의 성능향상 등 더욱 다양한 성능개선을 이룩할 수 있다. 그러나 2단 과급시스템의 디젤기관은 그만큼 구조가 복잡하게 되어 과급기 최적 매칭 등 시스템의 최적설계가 매우 복잡하고 어렵게 된다. 따라서 설계초기단계에서 이러한 다양한 방법들의 개선효과를 정량적으로 확인하고 또한 최적조건을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 과급 시스템의 최적 설계를 위한 시뮬레이션 프로그램을 개발하였으며, 개발 된 프로그램의 신뢰성을 확인하고 이 프로그램의 활용방법에 관하여 고찰한 결과를 보고한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.8-14
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• 2017

2008년 금융위기로 인하여 세계 경제가 어려워지면서 국제 유가 상승과 물동량이 감소하였으며, 대다수의 대형선사들은 차선책으로 대형선박 발주, 항로변경 및 운항방식 등을 개선하여 적자폭을 줄이게 되었다. 특히, 저속 운항 방식은 눈에 띄는 연료비 절감으로 많은 선주사들로부터 호응을 얻었으나 장기간 저속 운전시 고속 운전에 최적화된 주기관의 재킷 청수 냉각시스템은 정상 운전온도를 유지하지 못하고 하강하여 저온부식의 발생을 가속화 하게 되었다. 이로 인해 엔진의 부하가 낮을 경우 기존에 설치되는 재킷 냉각수 냉각기의 역할은 감소하고 조수기의 사용도 제한이 됨으로 재킷 청수 냉각 시스템의 개선이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 선박의 저속운항에 따른 선박용 디젤 주기관의 냉각시스템 개선 사항을 검토하기 위하여, 파나막스급 산적화물선인 82k와 케이프급 산적화물선 180k 선박들을 대상으로 주기관 재킷 냉각수 냉각기를 설치 및 미설치하여 주기관 청수 냉각 시스템의 성능 결과를 검토 및 비교 분석 하여, 현 저속 운항선박에 탑재되는 주기관의 성능변화에 적절한 냉각시스템의 설계 개선방안을 제안하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.120-125
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• 2004

There are very few numbers of 115K FPP (Fixed Pitch Propulsion) Tankers for the Baltic ice class IA because the minimum power requirement of FMA (Finish- Swedish Maritime Association) needs quite large engine power and the 40 m Beam is out of calculation range of FMA minimum power requirements. The shipyard has no choice except to increase the engine power to satisfy FMA minimum power requirement Rule. And the operation cost, efficiency of hullform and its building cost are not good from the ship owners' point of view To solve this problem, the experience of ice breaking tanker development and the ice tank test results were adopted. The main idea to reduce the ice resistance is by reducing waterline angle at design load waterline. The reason behind the main idea is to reduce the ice-clearing force. Two hull forms were developed to satisfy Baltic Ice class IA. Two ice tank tests and one towing tank test was performed at MARC (Kvaener-Masa Arctic Research Center) and SSMB (Samsung Ship Model Basin) facilities, respectively. The purpose of these tests was to verify the performance in ice and open water respectively The hull form 2 shows less speed loss compared to Hull form 1 in open water operation but hull form 2 shows very good ice clearing ability. finally the Hull Form 2 satisfying Baltic ice class IA. The merit of this hull form is to use the same engine capacity and no major design changes in hull form and other related designs But the hull structure has to be changed according to the ice class grade. The difference in two hull form development methods, ice model test methods and analysis methods of ice model test will be described in this paper.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1063-1069
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• 2022

국내 대기오염물질 배출량 통계에 따르면 상당한 대기오염물질이 선박에 의해 발생하고 있다. 따라서 선박으로부터의 대기오염물질 배출 제한과 항만지역 대기질 개선을 위해 다양한 정책들이 시행되고 있고, 국제적으로도 선박에 의한 해양오염 방지를 위해 국제 협약 등이 이루어지고 있다. 하지만 실제 운항하는 선박에서 배출되는 대기오염물질 측정에 관한 연구와 실험은 거의 이루어지고 있지 않아, 본 연구는 이동식배출가스측정장비(PEMS)를 사용하여 실제 운항하는 9,169톤급 선박에서 발생하는 대기오염물질 배출량 평가에 대한 방법과 가능성을 제시하였다. RPM과 부하에 따라 배출량의 차이가 있었으며, NO_X 배출량은 497-2,060ppm, CO₂는 1.55-6.9%, CO는 0.002-0.14% 수준이다. 엔진 제조사에서 제공하는 Shop Test에 명시된 배출량과 실제 측정된 배출량에 차이가 있음을 확인하였다. 대상선박의 전 항해구간에서 발생하는 각 대기오염물질 최대 배출량이 PEMS 측정 구간에 포함되는 것을 확인하여, 총톤수 10,000톤급 이내 선박에 PEMS 활용 가능성을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권2호
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• pp.127-134
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• 2020

고초음속 항공기는 초음속 비행 중 공력 가열에 의하여 높은 온도 환경에 노출되기 때문에 동체 및 날개 구조물은 더블 패널 형태의 열 차폐 구조로 설계하여 기체 내부로 높은 온도의 열이 전달되는 것을 막는다. 얇은 두께의 더블 패널 외피는 초음속 항공기의 고출력 엔진 소음과 제트 유동에 의한 음향 하중에 노출되어 음향 피로 손상이 발생할 수 있다. 따라서 열음향 복합 하중을 받는 초음속 항공기 외피 구조의 거동 확인과 피로수명 예측이 필요하다. 본 논문에서는 열음향 복합 하중을 모사할 수 있는 열음향 시험 장치를 설계/제작하여 열음향 하중이 적용되는 티타늄 시편의 열음향 시험을 수행하였다. 열음향 복합 하중에 의한 구조물의 동적 거동을 확인하였으며, 시편 단위 열음향 시험 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 해석 모델을 검증하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.653-662
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• 2014

본 연구에서는 목포해양대학교의 실습선 새누리호를 대상으로 선박의 중앙집중 공조시스템에 공랭식 에어컨을 직접 설치하여 성능을 개선시킨 공기조화시스템으로 운전하였을 경우의 냉방 성능을 비교하고, 선실의 온열환경에 대한 실측조사를 통해서 향후 선박용 공기조화 설계 및 계획에 경험적 기초참고자료로 활용하고자 하는 것이다. 연구결과 동일한 외기조건에서 기존의 중앙집중방식 공조시스템과 개선된 공조시스템으로 운전하였을 경우, 모든 선실의 온도는 $24{\sim}28^{\circ}C$, 습도는 55~75 %로 쾌적한 조건임을 알 수 있었고, 발전기 부하를 측정결과 공기조화시스템의 성능개선에 따라 평균 부하 48 KW, 전부하시 부하율 약 8 %정도 감소하여 1일 연료소모량 FOC는 하루 평균 222[L/day]의 기름이 절약됨을 알 수 있었다. 또한 학생 선실(Cadet No. 21)은 기관실의 전열로 인해서 온도가 높게 나타났는데, 이것은 공기조화 설계 시 취출구 개수 및 전열부하를 고려하지 못한 결과로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.763-773
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• 2022

산업환경시설은 국가 성장동력 지원시설로서 자연재해에 의한 하중을 포함한 다양한 하중 조건에 대해서 구조적 안전성을 확보해야 하며 그 공정을 유지하여 생산활동을 지속하는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 구조적 안전성을 확보하기 위한 기존 국내외 구조 및 내진설계기준을 개선하여, 산업환경시설의 구조적 안전성 확보와 설비의 운전성 유지를 위한 설계기준을 제안하고자 한다. 이 설계기준에서는 산업환경시설의 특성을 반영하여 다양한 하중을 고려하고, 구조설계를 위해 강도설계법과 허용응력설계법의 하중조합을 제시한다. 산업환경시설의 내진설계를 위해, 단위산업시설 중요도와 단위공정 중요도에 따른 단위공정의 내진등급, 설계지진 수준 및 내진성능수준을 설정하여 산업환경시설의 이원화된 내진성능목표를 달성하고자 한다. 더불어, 대표적인 예제 산업환경시설을 선정하여 새로운 구조 및 내진설계기준의 적용성을 검토한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.396-403
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• 2016

Usually, large-sized buses and trucks have a very high load. In addition, frequent braking during downhill or long-distance driving, causes the conventional method using the brake friction to have a problem in safety because of brake fade and brake burst phenomenon. Auxiliary brakes dividing the braking load is essential. Hence, environment-friendly auxiliary brakes, such as contactless brake rather than the engine auxiliary brake system are needed. A study aimed at improving the energy efficiency by recharging electric energy with changing mechanical to electrical energy that occurs when braking is actively in progress. In this paper, the voltage control method is utilized to recover the electric energy generated in the electromagnetic retarder instead of the eddy current. To regenerate the braking energy into the electrical energy, the resonant L-C circuit is configured in the retarder. The voltage generated in the retarder is simply modeled as a transformer. However, retarder voltage control in this paper is simulated by modeling the induction generator because this induction generator modeling is more practical than transformer modeling. The changes in the voltage of the resonance circuit, which depends on the switch pulse duration of the control device, were analyzed. A PI controller algorithm to control this voltage is proposed. The feasibility of modeling retarder and voltage controller are shown by using MATLAB Simulink in this paper.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.225-230
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• 2005

리쿠퍼레이터 사이클을 적용하는 경우 단순사이클에 비하여 이론적으로 상당한 효율 증가를 가져올 수 있는 것으로 알려져 있으나 기기 내부의 압력손실, 열응력, 지나친 무게 증가 불리한 요소도 많이 있다. 그러므로 리쿠퍼레이터를 발전용 가스터빈에 적용하고자 하는 경우 리쿠퍼레이터가 가지는 여러 장단점을 고려하여 전체 수명 기간 중 경제적 타당성 측면에서 신중히 검토되어 져야 할 것으로 판단된다. 아직까지 산업 분야에서는 $20\sim300kW$급까지의 마이크로 터빈에서만 리쿠퍼레이터가 적용되고 있으며 그 이상 급의 가스터빈의 경우 지난 $40\sim60년대$ 해군에 잠시 시도된 외에 발전용으로는 거의 적용된 바가 없다. 본 논문에서는 이러한 발전용 리쿠퍼레이터 사이클의 적용성을 압력 손실, 부분부하 제어 등의 측면에서 검토하였다.