In this study, for the design of the impeller and volute casing shape of the water pump for flood prevention, performance was predicted through numerical analysis to secure the theoretical power and hydraulic efficiency of the front well at the discharge well 300m3/h, which is the target design specification, and the flow characteristics of each flow rate were checked and verified. Through the results of this flow analysis, it was possible to secure the basic shape design of the impeller and volute casing of the water pump for flood prevention. In the future, we will perform an interpretation to confirm structural safety according to shape and material.

복합화력발전소는 가스터빈의 특성상 잦은 기동과 정지에 노출되며, 특히 배기부의 케이싱은 고온의 작동 유체가 실온 상태의 외 기와 만나기 때문에 볼트 체결부에서 열 피로 파괴가 발생한다. 비용과 시간의 효율성을 위해 운전에 경미한 영향을 미치는 균열 부위 는 용접 보수 작업 후 운용된다. 그러나 용접 과정에서 발생한 잔류 응력과 소성 변형이 케이싱에 미치는 영향을 조사하기 어렵기 때 문에 균열 보수 용접 케이싱의 피로 수명을 예측하여 운전을 얼마나 지속할 수 있는지 연구할 필요가 있다. 본 연구에서 유한요소해석 과 피로해석을 순차적으로 수행하여, 운전 조건에 따른 응력 및 변형률 진폭을 기반으로 피로 수명을 계산했다. 균열이 없는 건전 케 이싱에 비해 균열 보수 용접 케이싱은 피로 수명이 최대 32% 감소했다. 또한 다양한 균열 형태를 고려하여 8가지 크기의 용접 비드를 사용했으며, 폭과 높이가 줄어들고 길이가 길어질수록 피로 수명이 감소하는 경향을 보였다.

기존의 한방향 펌프는 순환과 배수를 위해 각각의 모터를 사용하지만, 양방향 펌프는 하나의 모터로 모터의 회전 방향에 따라 배수와 순환이 모두 가능하므로 원가절감이 가능하다. 하지만 양방향 펌프는 배수와 순환 시 펌프 케이싱 내부에서 역류와 흡입이 발생하여 유입된 물이 각각 배출구와 순환구로 원활하게 유출되지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 주효과 분석을 통해 배출과 순환 시 유출되는 유량과 토크에 주요한 영향을 미치는 인자를 설계변수로 선택하여 실험계획법, 근사 모델, 그리고 최적설계를 통해 펌프 케이싱 형상을 최적화함으로써 역류와 흡입은 개선하고 펌프의 토크 대비 배출구와 순환구의 유량을 증가시키는 효과를 거두었다.

가스 터빈은 기동 및 정지 횟수가 많기 때문에 열피로나 취화 현상으로 인한 가스터빈 케이싱의 균열 또는 케이싱의 플랜 지면에서 고온고압 가스의 누설이 발생할 가능성이 높다. 따라서 가스터빈 케이싱의 구조안전성 및 플랜지면에서의 누설평 가는 반드시 수행되어야 하는 부분이다. 본 논문에서는 유한요소해석을 바탕으로 터빈 케이싱의 ASME B&PVC VIII-2 구 조안전성 평가 및 접촉압력을 통한 누설 평가 그리고 볼트의 구조안전성 평가를 진행하였다. 또한 가스터빈 케이싱의 유한 요소모델링 및 해석/평가 방법을 제안하여 가스터빈 개발에 활용할 수 있게 하였다.

가스 터빈은 기동 및 정지 횟수가 많기 때문에 열피로나 취화 현상으로 인한 가스터빈 케이싱의 균열 또는 케이싱의 플랜지면에서 고온고압 가스의 누설이 발생할 가능성이 높다. 따라서 가스터빈 케이싱의 구조안전성 및 플랜지면에서의 누설평가는 반드시 수행되어야 하는 부분이다. 본 논문에서는 유한요소해석을 바탕으로 터빈 케이싱의 ASME B&PVC VIII-2 구조안전성 평가 및 접촉압력을 통한 누설 평가 그리고 볼트의 구조안전성 평가를 진행하였다. 또한 가스터빈 케이싱의 유한요소모델링 및 해석/평가 방법을 제안하여 가스터빈 개발에 활용할 수 있게 하였다.