[논문]극저온용 2단 임펠러 액중펌프 역설계에 관한 연구

권병수; 이중섭; 이치우

doi:10.14775/ksmpe.2017.16.3.009

극저온용 2단 임펠러 액중펌프 역설계에 관한 연구
A Study of the Reverse Engineering of a Two-Stage Impeller-Submerged Pump for Cryogenic Fluids 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.16 no.3, 2017년, pp.9 - 15

권병수 (경남과학기술대학교 대학원) , 이중섭 (경남과학기술대학교 엔진부품검증센터) , 이치우 (경남과학기술대학교 자동차공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study represents basic research for the development of submerged pump technology applicable to transfer and storage of a cryogenic liquids. Its purpose is to secure baseline design data by applying reverse engineering to the process of developing a submerged cryogenic pump. The two-stage model included in the ARTICK Series LNG Submerged Pump produced by Vanzetti of Italy was selected for analysis for development of a localized product, and was disassembled for reverse engineering. The pump was disassembled after analyzing its processing/assembly characteristics such as shrinkage of fittings. In addition, the materials used in manufacturing of the main components were analyzed, and the ingredients were confirmed. As a result, a design drawing for each component required for product development was secured via foundational design, and a test product was manufactured by maximizing the application of appropriate domestic technologies.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

LNG 등 초저온 유체에 사용되는 액중펌프에 대한 국산화 개발을 위해 이탈리아 'Vanzetti사' 제품을 역설계하여 기초적인 설계 자료를 확보하기 위해 본 연구를 수행하였으며 그 결과 기초설계를 통해 제품개발에 대한 각 요소부품에 대한 설계도면을 작성할 수 있었다.
극저온인 액화천연가스의 경우 이송을 위해 극한 환경에서의 작동이 가능한 액체펌프 기술이 필요하며, 동남아에 매장된 천연가스는 지리적인 이유로 운송 등의 어려움이 있으며, 액화천연가스의 이송을 위해 펌프기술의 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 Fig. 1과 같이 극저온 액체시스템의 이송 및 저장장치에 적용할 수 있는 액중펌프 기술개발을 위한 기초연구로서 극저온용 액중펌프 개발에 따른 역설계를 통해 기초설계 자료를 확보하고자 한다.

제안 방법

LNG 등 초저온 유체에 사용되는 액중펌프에 대한 국산화 개발을 위해 이탈리아 'Vanzetti사' 제품을 역설계하여 기초적인 설계 자료를 확보하기 위해 본 연구를 수행하였으며 그 결과 기초설계를 통해 제품개발에 대한 각 요소부품에 대한 설계도면을 작성할 수 있었다. 따라서 설계도면 확보 후 임펠러, 메니폴더, 흡입부와 토출부는 금형을 제작하여 주조한 후 시제품을 개발할 수 있었고, 모터는 국내 제조기술 수준에 맞추어 개발하였다.
따라서 최종적으로 모터 전-후단에만 베어링을 설치하여 펌프 하우징액중펌프의 주요부품에 대한 재질을 확인하기 위하여 재료분석을 실시하였다. 재료 성분분석 테스트 항목으로 Chemical composition test(KS D 1652 : 2007, KS D 1811 : 2003)와 Hardness test(KS D 0811 : 2003)를 실시하여 Table 3과 같은 결과를 확보하였다.
7은 액중펌프의 주요부품인 임펠러와 로워 메니폴더의 금형을 나타내고 있으며 이밖에 여러, 핵심부품에 대한 금형을 설계 및 제작하였다. 또한 Fig. 8과 같이 액중펌프를 작동하는 구동모터의 경우 역설계를 통해 고정자와 회전자를 제작하였고, Table 4와 같은 성능의 펌프 시제품을 개발하였다.
4는 국산화 개발 대상은 이탈리아 Vanzetti사의 LNG Submerged pump ARTIKA series 중 2-Stage 모델에 대하여 역설계를 위한 분해작업을 수행하고 있다. 분해방법은 열박음 등 가공 및 조립상태를 분석한 후 실시하였다.
선진제품의 Material test를 통해 주요 부품의 소재를 파악하고 시작 제작 시 해당 분석 자료를, 활용하여 자재발주 및 시작품 제작에 활용하였다.
시제품 제작은 대부분 역설계 도면을 기초로 국내 가공 및 제작기술을 반영하여 최종 제작하였고, Table 5와 같은 최종 성능을 만족할 수 있도록 개발하였다.

대상 데이터

재질은 대부분 초저온 분야에서 널리 이용되고 있는 스테인리스인 STS-304, STS-431이 적용되어졌고, 임펠러 및 어퍼 메니폴더의 경우 알루미늄 합금을 적용하고 있었다.

이론/모형

재료 성분분석 테스트 항목으로 Chemical composition test(KS D 1652 : 2007, KS D 1811 : 2003)와 Hardness test(KS D 0811 : 2003)를 실시하여 Table 3과 같은 결과를 확보하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내의 극저온 펌프 개발현황은?	현재 국내의 경우 극저온 펌프는 왕복동식 펌프를 위주로 개발하고 있으며 중소형의 연료공급 장치용으로 개발되고 있다. 특히 원심식의 개발은 다소 미진한 상태이며, 극저온 액중펌프의 경우 거의 수입에 의존할 만큼 초저온 기자재 분야는 선진국에 비해 다소 미흡한 기술적 수준을 가지고 있다.
	극저온 관련 기자재에 대한 기술개발에 대한 외국사례는?	이러한 영향으로 극저온 관련 기자재에 대한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다. 극저온 유체에 대한 수요증대로 인해 선진국의 경우 고효율 및 내구성과 신뢰성이 높은 액중펌핑 시스템을 개발하고 있으며 미국 및 유럽, 등을 중심으로 기술개발이 이루어지고 있다. 특히, 중국의 경우 선진국들의 생산기지로 활용함에 따라 저가형 액중펌프가 LNG 라이센스로 생산되고 있는 실정이다.
	극저온인 액화천연가스를 다루기 힘든 이유는?	극저온인 액화천연가스의 경우 이송을 위해 극한 환경에서의 작동이 가능한 액체펌프 기술이 필요하며, 동남아에 매장된 천연가스는 지리적인 이유로 운송 등의 어려움이 있으며, 액화천연가스의 이송을 위해 펌프기술의 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 Fig.

참고문헌 (8)

Jeong, H. S., Kim, Y. H., Cho, J. R., Kim, J. H., Kim, J. R., Park, J. H., "A Study on Structural Design of Cryogenic Miniature Globe Valve using Finite Element Method", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 31, No. 4, pp. 343-349, 2007.

원문보기 상세보기
Kim, Y. J, Kim, Y. H., Woo. N. S., Kwon. J. K., "Numerical Study for Development of Submerged Seawater Lift Pump", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 25, No. 5, pp. 21-26, 2011.
Ahn, H. H., Yi, C. S., "Flip-Flap Valve-Type Breakaway Coupling through Reverse Engineering", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 15, No. 4, pp. 16-22, 2016.
Kwon, S. M., Kang, M. J., Yoo. H. H., "Stability Analysis of a Wind Turbine Blade Considering Wind Force and Variation of Pitch Angle", Transactions of KSNVE, Vol. 22, No. 12, pp. 1164-1171, 2012.

원문보기 상세보기
Jeon, E. C., Youn, G. H., Kang, C. H., "A Study on Effect of Flow Characteristics for Turbine Impeller Shape", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 13, No. 4, pp. 36-43, 2014.

원문보기 상세보기
Choi, D. S., "Structural Analysis and Design of Small Wind Turbine Blade", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 14, No. 1, pp. 85-91, 2015.
Jeong, J. H., Yi, C. S., Lee, C. W., "Development of a Small Floating Outboard Type Water-Jet Propulsion System", Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, Vol. 25, No. 1, pp. 42-47, 2016.

원문보기 상세보기
Kim, H J., Lee, Y. M., "Experimental Study on Air Flow Characteristics of Axial Dual-blade Fan", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 13, No. 4, pp. 113-120, 2014.

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증