[논문]전투차량 냉각수 호스 분리현상 개선에 관한 연구

강태우; 신헌용; 류정민; 박경철; 김재규; 이헌기

doi:10.14775/ksmpe.2018.17.3.059

전투차량 냉각수 호스 분리현상 개선에 관한 연구
A Study on the Improvement of the Separation Phenomenon of Coolant Hose in the Tracked Combat Vehicle 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.17 no.3, 2018년, pp.59 - 64

강태우 (국방기술품질원) , 신헌용 (국방기술품질원) , 류정민 (국방기술품질원) , 박경철 (국방기술품질원) , 김재규 (주식회사 한화디펜스) , 이헌기 (경운대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

In general, tracked combat vehicles require excellent output performance of a power unit system to drive on special terrains and in extreme environmental conditions. However, high temperature and pressure are readily applied to the coolant hose in the power unit of the vehicles during high-speed driving under extreme road and weather conditions. These driving conditions can cause the separation phenomenon of the coolant hose in the power unit and consequentially engine overheating during driving. Therefore, a newly designed decompression device for the coolant hose has been proposed and manufactured to solve these problems in the present study. To validate of the newly proposed decompression device, the input and output pressures were measured under the before- and after-improvement conditions using experimental methods for different engine RPMs. In addition, the pre-heater temperature was measured under both conditions. From the experimental results, we expect that the current investigation can help to improve the driving performance of tracked combat vehicles.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 냉각수 호스 분리 방지용 감압 장치를 설계 및 개발하였고 입증 시험을 통해 냉각수 호스 분리 방지용 감압장치 개발의 타당성을 검토하였다.
따라서 본 연구에서는 전투차량의 냉각수 호스 분리현상을 개선하고자 전투차량용 냉각수 호스 분리방지용 감압 장치를 설계 및 개발하였고 입증 시험을 통하여 개발된 호스 분리방지용 감압 장치에 대한 타당성을 검토하였다.
본 연구에서는 전투차량의 하절기 고속 주행 시발생하는 냉각수 호스 분리현상을 개선하고자, 냉각수 호스에 작용하는 압력을 감압하는 장치를 새롭게 설계 및 개발하였으며, 입증 실험을 통해 개발에 대한 타당성 및 유효성을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
엔진은 국방규격에 표기된 일반 고속 주행 RPM 속도 (엔진 2,000RPM)과 최대 고속 주행 속도 (엔진 2,300RPM)의 두 가지 조건에서 실험하였으며, 본 실험을 통해 냉각수 분리 방지용 감압 장치 개발에 대한 타당성 및 유효성을 평가하고자 하였다.
이러한 문제점의 개선을 위해 냉각수 호스 제작 시 금속용구의 스웨이징 방법에 대한 연구로 개선한 사례도 있다^[7,8]. 하지만 본 연구에서는 냉각수 분리방지용 감압 장치 개발을 통해 전투 차량의 고속 주행 시 발생 가능한 냉각수 호스 분리 현상을 개선하고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서 고안한 냉각수 호스 분리 방지용 감압 장치는 클램프의 체결력을 일정하게 유지한 상태로 냉각수 압력 상승 시 발생하는 호스 분리현상을 방지하기 위해 설계되었고 호스 밸브에 연결되는 할로우 볼트 내부에 설치된 감압밸브의 개방과 차단에 의해서 내부 감압이 구현된 .
본 연구에서 설계 및 개발한 냉각수 호스 분리 감압 장치의 유효성 입증을 위해, 실제 전투 차량의 냉각수 순환 라인에 감압 장치를 설치하여 전투차량의 주행 중 발생하는 냉각수 출구 압력 및 냉각수 입구 압력을 측정하였고 냉각수 호스의 분리 여부도 확인하였다.
추가적으로 냉각수 분리 방지용 감압 장치 적용에 의해 냉각수 순환 압력이 약 25% 이상 감소함에 따라 냉각수 순환 시스템에 미치는 영향성을 확인하기 위해 같은 순환 시스템을 사용하는 예비 가열기의 온도 변화를 측정하였고, 온도 변화 측정 결과는 Fig.

성능/효과

1. 기존 냉각수 순환 시스템에서는 전투차량의 고속 주행 시, 냉각수 출구 및 입구에 3.1bar ~4.2bar의 압력이 작용하여 냉각수 호스 분리 현상이 발생하였다.
2. 냉각수 분리 방지용 감압 장치 적용 후 전투 차량의 고속 주행 시, 2.2bar ~ 2.9bar의 압력이 작용하여 냉각수 호스 분리 현상이 발생하지 않았다. 이는 냉각수 유입 시 감압 장치가 냉각수 호스 내부에서 발생하는 과도한 압력을 적절하게 감압시킴으로써, 고속 주행을 하더라도 냉각수 호스가 분리되지 않았던 것으로 판단된다.
3. 감압 장치 적용에 따른 냉각수 순환 압력 저하가 냉각수 순환 시스템에 미치는 성능 영향성 확인 결과 냉각수 순환 시스템에는 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었고, 이로 인해 냉각수분리 방지용 감압장치 개발의 타당성이 입증 된 것으로 판단된다.
4 Normal 상태에서는 호스와 밸브가 클램프에 정상적으로 고정되어 있으나, 엔진 RPM에 증가에 따른 냉각수 압력 증가 시 호스가 팽창하기 시작하고 하절기 고속 주행 시 냉각수가 High pressure 상태가 되면 냉각수 호스 팽창에 의한 호스 양 끝단 길이가 감소하여 호스의 장력을 클램프가 견디지 못해 냉각수 호스가 분리되는 것으로 분석되었다.
7 에 나타내었다. 기존 냉각수 순환 시스템과 냉각수 분리 방지용 감압장치를 적용하였을 때의 2가지 조건에 대해 약 15분간 주행하면서 나타나는 예비 가열기 온도 변화를 확인한 결과, 시간 흐름에 따른 온도 상승률은 거의 변화가 없는 것으로 확인되었다. 또한 예비가열기 가온시간을 확인한 결과, 50 ℃에서 60 ℃ 로 10 ℃ 상승을 위해 기존 냉각수 순환 시스템에서는 약 434초가 소요되었으나, 감암 장치를 적용하였을 때는 약 318초가 소요되어, 감압 장치 적용에 따른 예비가열기 온도 상승률은 약 0.
엔진과 2,000RPM과 2,3000RPM에서의 냉각수 출구 및 냉각수 입구 압력을 측정한 결과를 Table 1에 정리하였다. 기존의 냉각수 순환 시스템에서는 냉각수 출구 및 입구에 3.1bar ~ 4.2bar의 압력이 작용하였으나, 냉각수 분리 방지용 감압 장치 적용 후 냉각수 출구 및 입구 압력은 2.2bar ~ 2.9bar로 전체적으로 약 25% 이상의 압력 감소효과를 가져왔다.
따라서 본 연구에서 고안한 냉각수 분리 방지용 감압 장치 설계 및 개발의 타당성 및 유효성이 확인이 되었고, 이를 통해 일부 차량에서 발생하는 전투차량 냉각수 호스 분리 현상이 개선된 것으로 판단된다.
008 ℃ / 초 증가하였으나 예비 가열기의 성능에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 따라서 종합적으로 판단해 보았을 때, 냉각수 호스 분리방지용 감압 장치 적용에 따라 냉각수 순환 압력이 감소하더라도 냉각수 순환 시스템에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
또한 예비가열기 가온시간을 확인한 결과, 50 ℃에서 60 ℃ 로 10 ℃ 상승을 위해 기존 냉각수 순환 시스템에서는 약 434초가 소요되었으나, 감암 장치를 적용하였을 때는 약 318초가 소요되어, 감압 장치 적용에 따른 예비가열기 온도 상승률은 약 0.008 ℃ / 초 증가하였으나 예비 가열기의 성능에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.
0%의 개선효과가 있었다. 또한 최대 주행 속도인 엔진 2,300RPM의 경우 개선 전 냉각수 출구 및 입구 압력은 각각 4.2bar, 3.6bar였으며, 감압 장치를 설치하였을 경우 각각 2.9bar,2.7bar로 약 30.0% 및 25.0%의 개선효과가 확인되었다.
엔진 2,000RPM에서는 기존 냉각수 순환 시스템의 냉각수 출구 및 입구 압력은 각각 3.4bar, 3.1bar였으나, 냉각수 분리 방지용 감압 장치 적용를 통해 냉각수 출구 및 입구 압력은 각각 약 2.4bar, 2.2bar로 약 29.4% 29.0%의 개선효과가 있었다.
한편 감압 장치 적용 후 냉각수 호스 분리 현상을 확인한 결과 냉각수 누수를 포한한 호스 분리는 관찰되지 않아 본 연구에서 설계 및 개발한 냉각수 호스 분리방지용 감압 장치의 개발 타당성 역시 확인된 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전투 차량은 무엇인가?	전투 차량은 방호를 위한 장갑과 공격을 위한 무장이 장착된 차량으로 주로 전투와 관련된 임무수행을 목적으로 하는 차량을 말한다 전투 차량의 용도에 따라 화력, 방호력 ,기동성 등의 전투능력이 결정되며 전투 차량의 운용범위에 따라 산악전투 시가지전투 도하작전 등 다양한 전투 및 작전에 투입된다[1].
	전투 차량이 원활한 작전 수행 및 임무 완수를 위해 요구되는 것은 무엇인가?	일반적으로 전투 차량은 포장도로가 존재하지 않는 특수지형을 주행할 수 있도록 높은 기동 성능을 보유하고 있으나 이러한 특수지형에는 차량의 고장 전복 침수 등의 사고를 유발할 수 있는 위험요소가 무수히 존재한다 따라서 원활한 작전 수행 .및 임무 완수를 위해서는 차량 및 탑승자의 안전확보가 필수적이며 이를 위해 차량이 직면할 수 있는 위험 요소를 회피하거나 극복할 수 있도록 동력 장치계의 우수한 출력 성능이 요구되고 있다[2].
	차량의 동력 장치는 무엇으로 구성되어 있는가?	차량의 동력 장치는 크게 엔진, 변속기, 종감속기로 구성되며 이러한 주요 구성품의 성능 발휘를 위해서는 연료장치, 유압장치, 냉각수 순환 등이 유기적으로 동작하여야 한다 특히 냉각수 순환은 전 .투차량 내 동력장치 예비가열기 온수히터 등과 연결되어 기동 시 파워팩 (엔진 및 변속기 조립체)에서 발생하는 온도를 적절히 조절하여 파워팩이 과열되는 것을 방지하는 장치로 차량 주행의 안전성과 운용성에 큰 영향을 줄 수 있는 매우 중요한 요소이다[3].

참고문헌 (8)

Ryu, J. M., Park, K. C., Kang, T. W., "A Study on the Structural Design for Safety Improvement of the Winch Mount of an Armored Recovery Vehicle", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 16, No. 1, pp. 58-62, 2017.

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Kim, H. J., Kim, B. T., "Effect of the Jaw Strokes on the Stress Variation of a Hose in the Manufacturing Process" proceedings of the KSMPE conference, pp. 335-339, 2006.
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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