조연상 연구실은 기계공학과 기반의 대형선박 엔진 적용 기술을 중심으로 연구를 수행합니다. 특히 탄소중립 선박 기술 구현을 목표로 친환경 액화가스(LNG) 연료의 연료분사 패키지를 개발하고, 엔진 운전 조건에서 성능을 검증하는 체계를 구축합니다. 또한 성능검증 결과를 선급인증 요건과 연계해 상용화 단계에서 요구되는 기술 근거를 정리하는 연구를 병행합니다.
The Stress Analysis of Planetary Gear System of Mixer Reducer for Concrete Mixer Truck
Myung Ho Bae, Tae Yeol Bae, Yon Sang Cho, Ho Yeon Son, Dang Ju Kim
Journal of Drive and Control
일반적으로 콘크리트 믹서 트럭용 믹서 감속기의 기어는 차동형 행성기어 시스템을 사용하여 초기 조건에서 믹서 드럼을 부드럽게 회전시킨다. 행성기어 시스템은 강도 문제로 인해 콘크리트 믹서 트럭용 믹서 감속기에서 매우 중요한 구성요소이다. 본 연구에서는 믹서 감속기를 위한 차동 행성기어 시스템의 기어 제원을 계산하고 기어 굽힘 및 압축 응력을 분석하여, 비용과 신뢰성 측면에서 최적의 설계를 위한 행성기어 시스템의 기어 굽힘 및 압축 응력을 신뢰성 있게 규명할 필요가 있다. 그 결과 Lewes & Hertz 방정식을 이용하여 실제 행성기어 시스템의 기어 굽힘 및 압축 응력을 분석하고, 계산된 제원을 행성기어 시스템의 응력-주기 곡선(Stress-No. of cycles curves)에서의 허용 굽힘 및 압축 응력 데이터와 비교하여 검증함으로써 그 결과를 평가하였다.
Topographical analysis of the rubbed surface using fractal dimension
Heung Sik Park, Young Hee Kim, Tae Ok Jun, Yon Sang Cho, Byung Joo Moon
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
마찰된 표면 텍스처를 기술하기 위한 프랙탈 기반 방법은 큰 관심을 불러일으켜 왔다. 마찰된 표면의 지형(topography) 결정은 접촉역학, 접착 및 마찰 분야에서 매우 중요하다고 여겨진다. 마찰된 표면의 지형을 기술하기 위하여, 건식 마찰 조건에서 마모 시험편의 환상(annular) 표면을 이용한 마모 시험을 수행하였다. 또한 프랙탈 차원(fractal dimensions)과 마찰 조건 간의 관계를 조사하였으며, 이미지 처리(image processing)를 통해 마찰된 표면에 프랙탈 기술자(fractal descriptors)를 적용하였다. 프랙탈 차원은 이미지 표면 픽셀의 강도 차이(intensity difference)를 합산하여 결정할 수 있다. 프랙탈 차원은 적용 하중과 슬라이딩 거리(sliding distance)가 증가함에 따라 증가하였다. 마찰된 표면의 지형은 프랙탈 차원을 통해 효과적으로 얻을 수 있다.
탄소중립 선박 기술 구현을 위한 친환경 액화가스연료 대형선박 엔진용 연료분사 패키지 상용화 개발
○ 완전한 탄소중립 선박 기술 구현을 위해 친환경 액화가스연료 (메탄올, LPG, 암모니아) 대형선박 엔진용 연료분사 패키지의 핵심 부품을 개발 및 모듈화하고 해외 선급(DNV, ABS 등) 인증을 취득하여 수출 사업화 목표함
탄소중립
친환경 액화가스연료
연료분사 패키지
성능검증
선급인증
2
주관|
2022년 4월-2026년 4월
|331,250,000원
탄소중립 선박 기술 구현을 위한 친환경 액화가스연료 대형선박 엔진용 연료분사 패키지 상용화 개발
본 과제는 지구 환경 보호를 위해 선박에서 나오는 탄소 배출을 줄이는 '탄소중립 선박'을 만들기 위한 연구임. 특히, 친환경 액화가스연료를 사용하는 대형 선박 엔진에 필요한 '연료분사 패키지'를 개발하고 실제 상업적으로 활용할 수 있도록 하는 것을 목표로 함.
연구 목표는 액화가스연료 엔진용 Gas Control Block과 연료 분사제어 Spool 위치 피드백 센서 프로토 타입을 개발하는 데 있음. 이를 위해 기존 엔진 모듈 분석, Gas Control Block 모델링 및 해석, 연료공급 시스템 요구사항 도출, 그리고 선박 엔진 탑재 요구사항 확립을 수행함. 핵심 연구 내용은 Gas Control Block의 설계, 제작, 시험기술 개발과 피드백 센서 프로토 타입의 개발 및 성능시험을 포함함. 기대 효과는 친환경 탄소중립 선박의 핵심 기자재 국산화를 통해 낮은 연료공급 압력, 후처리 설비 불필요 등 액화가스연료 엔진의 장점을 활용하는 것임. 이는 2030-40년대 친환경 가스연료선박 시장의 확대에 대응하여 글로벌 수출 시장에서 사업화 실적 확보 및 국내 기술 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 전망됨.
탄소중립 선박 기술 구현을 위한 친환경 액화가스연료 대형선박 엔진용 연료분사 패키지 상용화 개발
본 과제는 환경에 해로운 탄소 배출을 줄이는 '탄소중립'을 달성하기 위해, 대형 선박이 친환경 액화가스 연료를 효율적으로 사용할 수 있도록 돕는 '연료분사 패키지' 기술을 개발하여 상용화하는 연구임.
연구 목표는 대형선박 액화가스 연료 엔진용 분사제어밸브 및 연료 분사제어 spool 위치 피드백 센서 개발임. 이를 위해 분사제어밸브의 설계, 제작, 시제품 및 시험기술 개발, 그리고 유동-구조연성해석을 포함한 모델링 및 구조안전성 평가를 핵심 연구 내용으로 함. 또한, 연료공급 단위부품의 성능, 기능, 신뢰성 품질 확보를 위한 시험평가 절차서 개발 및 선급, 국제규격 기반의 기능 및 신뢰성 평가, 디버깅 기술 지원을 수행함. 기대 효과는 친환경 액화가스연료 핵심 기자재의 국산화를 통해 탄소중립 가스연료 선박 구현에 기여하는 것임. 특히, 낮은 연료공급 압력과 후처리 설비 불필요 등의 장점을 가진 액화가스연료 엔진은 탄소중립 선박의 원천적 대책이며, 2030-40년 친환경 가스연료 선박 시장의 성장에 따라 개발품의 글로벌 수출 시장 수요 증대에 대응하여 사업화 실적 확보가 전망됨.