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SUMMARY
목차
제1장 서론 19
1.1. 연구개발의 개요 21
1.1.1. 연구개발의 목적 및 기본방향 21
1.1.2. 연구개발의 목표 및 주요 수행내용 22
1.2. 샌드위치판넬 및 강화유리의 특성 24
1.2.1. 샌드위치판넬 24
1.2.2. 강화유리 31
제2장 연구개발 관련 이론 37
2.1. 전산유체역학 이론 39
2.1.1. 전산유체역학의 개요 및 해석 절차 39
2.1.2. 전산유체역학 이론 47
2.1.3. 다상유동 53
2.2. 최적설계 66
2.2.1. 최적설계의 개요 66
2.2.2. 최적설계의 종류 67
2.2.3. 실험계획법 71
제3장 전산유체역학을 이용한 주요 부품의 설계 85
3.1. 인젝터 설계 87
3.1.1. 인젝터 일반 87
3.1.2. 인젝터의 수치해석 88
3.1.3. 수치해석 결과 96
3.2. 노즐 설계 127
3.2.1. 노즐 일반 127
3.2.2. 노즐의 수치해석 133
3.2.3. 수치해석 결과 137
제4장 샌드위치판넬 및 강화유리 파괴기의 시제품 제작 165
4.1. 시제품 제작 167
4.1.1. 시스템 레이아웃 167
4.1.2. 동력구동부 개발 168
4.1.3. 연마재 혼합 시스템 개발 172
4.1.4. 노즐 개발 178
4.1.5. 관통건 회전손잡이 개발 186
4.1.6. 유무선 컨트롤 유닛 개발 188
4.1.7. 시스템 회로설계 189
4.1.8. 부가장치 개발 191
4.2. 시제품의 성능 시험 194
제5장 연구개발목표의 달성도 및 연구개발결과 활용계획 201
5.1. 연구개발목표의 달성도 203
5.2. 연구개발결과 활용계획 205
제6장 참고문헌 209
표 1.1. 연구개발의 최종 목표성능 23
표 1.2. 샌드위치판넬의 난연등급 비교 27
표 1.3. FTIR을 이용한 연소가스 분석(ISO 5660-1) 29
표 1.4. 강화유리와 배강도유리의 특성 35
표 3.1. 인젝터의 수치해석 케이스 91
표 3.2. 노즐의 수치해석 케이스 134
표 4.1. 금강사의 성분 및 물리적 성질 173
표 4.2. 금강사의 규격 174
표 4.3. PCD 재질 노즐의 내구성능 시험 180
표 4.4. 후지로이 초경합금의 계열별 특징 182
표 4.5. 후지로이 초경합금의 주요 물성 183
표 4.6. 후지로이 재질 노즐의 내구성능 시험 184
표 4.7. 샌드위치판넬의 성능 시험 195
표 4.8. 강화유리의 성능 시험 198
표 5.1. 연구개발의 최종 목표성능 203
그림 1.1. 샌드위치판넬의 화재실험 구성 28
그림 1.2. 샌드위치판넬의 화재실험 모습 28
그림 1.3. 일반유리와 강화유리의 파손 형태 32
그림 2.1. 격자 생성의 예시 40
그림 2.2. 밸브 내부의 압력분포 45
그림 2.3. 밸브 내부의 속도벡터 46
그림 2.4. 밸브 내부의 유적선 형태 46
그림 2.5. 다상유동의 유형 55
그림 2.6. 다구찌 손실함수와 기존의 품질 철학의 비교 75
그림 2.7. 2차 손실함수 77
그림 2.8. 망소 특성의 손실함수 79
그림 2.9. 망대 특성의 손실함수 80
그림 2.10. 파라미터 설계의 흐름도 84
그림 2.11. 직교배열을 이용한 실험계획의 구조 84
그림 3.1. 인젝터의 일반적인 형태 87
그림 3.2. 인젝터의 형태 89
그림 3.3. 인젝터의 구성 및 설계변수 90
그림 3.4. 인젝터 내부 유로의 모델링 92
그림 3.5. 인젝터의 혼합 구조 93
그림 3.6. 인젝터의 격자 생성 94
그림 3.7. 격자가 생성된 인젝터의 내부 단면 94
그림 3.8. 인젝터 내부의 압력분포(Case 1) 96
그림 3.9. 인젝터 내부의 압력분포(Case 2) 97
그림 3.10. 인젝터 내부의 압력분포(Case 3) 97
그림 3.11. 인젝터 내부의 압력분포(Case 4) 97
그림 3.12. 인젝터 내부의 압력분포(Case 5) 98
그림 3.13. 인젝터 내부의 압력분포(Case 6) 98
그림 3.14. 인젝터 내부의 압력분포(Case 7) 98
그림 3.15. 인젝터 내부의 압력분포(Case 8) 99
그림 3.16. 인젝터 내부의 압력분포(Case 9) 99
그림 3.17. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 1) 99
그림 3.18. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 2) 100
그림 3.19. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 3) 100
그림 3.20. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 4) 100
그림 3.21. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 5) 101
그림 3.22. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 6) 101
그림 3.23. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 7) 101
그림 3.24. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 8) 102
그림 3.25. 인젝터 내부의 속도벡터(Case 9) 102
그림 3.26. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 1) 102
그림 3.27. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 2) 103
그림 3.28. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 3) 103
그림 3.29. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 4) 103
그림 3.30. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 5) 104
그림 3.31. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 6) 104
그림 3.32. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 7) 104
그림 3.33. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 8) 105
그림 3.34. 인젝터 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 9) 105
그림 3.35. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 1) 106
그림 3.36. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 2) 106
그림 3.37. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 3) 106
그림 3.38. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 4) 107
그림 3.39. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 5) 107
그림 3.40. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 6) 107
그림 3.41. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 7) 108
그림 3.42. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 8) 108
그림 3.43. 인젝터 내부의 난류강도분포(Case 9) 108
그림 3.44. 연마재의 유적선(Case 1) 109
그림 3.45. 연마재의 유적선(Case 2) 109
그림 3.46. 연마재의 유적선(Case 3) 110
그림 3.47. 연마재의 유적선(Case 4) 110
그림 3.48. 연마재의 유적선(Case 5) 110
그림 3.49. 연마재의 유적선(Case 6) 111
그림 3.50. 연마재의 유적선(Case 7) 111
그림 3.51. 연마재의 유적선(Case 8) 111
그림 3.52. 연마재의 유적선(Case 9) 112
그림 3.53. 혼합물의 밀도분포(Case 1) 113
그림 3.54. 혼합물의 밀도분포(Case 2) 113
그림 3.55. 혼합물의 밀도분포(Case 3) 113
그림 3.56. 혼합물의 밀도분포(Case 4) 114
그림 3.57. 혼합물의 밀도분포(Case 5) 114
그림 3.58. 혼합물의 밀도분포(Case 6) 114
그림 3.59. 혼합물의 밀도분포(Case 7) 115
그림 3.60. 혼합물의 밀도분포(Case 8) 115
그림 3.61. 혼합물의 밀도분포(Case 9) 115
그림 3.62. 밀도분포의 계산 지점 116
그림 3.63. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 1) 117
그림 3.64. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 2) 117
그림 3.65. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 3) 117
그림 3.66. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 4) 118
그림 3.67. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 5) 118
그림 3.68. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 6) 118
그림 3.69. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 7) 119
그림 3.70. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 8) 119
그림 3.71. 인젝터 내부의 지점별 x축 밀도분포(Case 9) 119
그림 3.72. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 1) 120
그림 3.73. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 2) 120
그림 3.74. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 3) 121
그림 3.75. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 4) 121
그림 3.76. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 5) 121
그림 3.77. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 6) 122
그림 3.78. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 7) 122
그림 3.79. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 8) 122
그림 3.80. 인젝터 내부의 지점별 y축 밀도분포(Case 9) 123
그림 3.81. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 1) 123
그림 3.82. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 2) 124
그림 3.83. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 3) 124
그림 3.84. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 4) 124
그림 3.85. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 5) 125
그림 3.86. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 6) 125
그림 3.87. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 7) 125
그림 3.88. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 8) 126
그림 3.89. p3에서의 x축, y축 밀도분포(Case 9) 126
그림 3.90. 인젝터의 다구찌 설계 분석 127
그림 3.91. 노즐 내부의 실제 유동 형태 129
그림 3.92. 1차원으로 모델링한 노즐 내부의 유동 형태 130
그림 3.93. 노즐 내부 유로의 모델링 135
그림 3.94. 노즐의 격자 생성 136
그림 3.95. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 1) 138
그림 3.96. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 2) 138
그림 3.97. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 3) 138
그림 3.98. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 4) 139
그림 3.99. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 5) 139
그림 3.100. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 6) 139
그림 3.101. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 7) 140
그림 3.102. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 8) 140
그림 3.103. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 9) 140
그림 3.104. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 10) 141
그림 3.105. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 11) 141
그림 3.106. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 12) 141
그림 3.107. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 13) 142
그림 3.108. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 14) 142
그림 3.109. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 15) 142
그림 3.110. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 16) 143
그림 3.111. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 17) 143
그림 3.112. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 18) 143
그림 3.113. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 19) 144
그림 3.114. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 20) 144
그림 3.115. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 21) 144
그림 3.116. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 22) 145
그림 3.117. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 23) 145
그림 3.118. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 24) 145
그림 3.119. 노즐 내부의 압력분포 및 속도벡터(Case 25) 146
그림 3.120. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 1) 146
그림 3.121. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 2) 147
그림 3.122. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 3) 147
그림 3.123. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 4) 147
그림 3.124. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 5) 148
그림 3.125. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 6) 148
그림 3.126. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 7) 148
그림 3.127. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 8) 149
그림 3.128. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 9) 149
그림 3.129. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 10) 149
그림 3.130. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 11) 150
그림 3.131. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 12) 150
그림 3.132. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 13) 150
그림 3.133. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 14) 151
그림 3.134. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 15) 151
그림 3.135. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 16) 151
그림 3.136. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 17) 152
그림 3.137. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 18) 152
그림 3.138. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 19) 152
그림 3.139. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 20) 153
그림 3.140. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 21) 153
그림 3.141. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 22) 153
그림 3.142. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 23) 154
그림 3.143. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 24) 154
그림 3.144. 노즐의 중심축에서의 압력분포(Case 25) 154
그림 3.145. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 1) 155
그림 3.146. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 2) 155
그림 3.147. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 3) 156
그림 3.148. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 4) 156
그림 3.149. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 5) 156
그림 3.150. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 6) 157
그림 3.151. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 7) 157
그림 3.152. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 8) 157
그림 3.153. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 9) 158
그림 3.154. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 10) 158
그림 3.155. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 11) 158
그림 3.156. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 12) 159
그림 3.157. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 13) 159
그림 3.158. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 14) 159
그림 3.159. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 15) 160
그림 3.160. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 16) 160
그림 3.161. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 17) 160
그림 3.162. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 18) 161
그림 3.163. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 19) 161
그림 3.164. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 20) 161
그림 3.165. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 21) 162
그림 3.166. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 22) 162
그림 3.167. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 23) 162
그림 3.168. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 24) 163
그림 3.169. 노즐의 중심축에서의 속도분포(Case 25) 163
그림 3.170. 노즐의 다구찌 설계 분석 164
그림 4.1. 샌드위치판넬 및 강화유리 파괴기의 레이아웃 168
그림 4.2. 가솔린 엔진의 설계도면 169
그림 4.3. 가솔린 엔진의 실제 모습 169
그림 4.4. 가솔린 엔진의 성능곡선 170
그림 4.5. 고압펌프 171
그림 4.6. 동력전달장치 172
그림 4.7. 금강사의 형태 173
그림 4.8. 연마재 혼합시스템의 계통도 176
그림 4.9. 제작된 인젝터의 모습 176
그림 4.10. 연마재 탱크 177
그림 4.11. PCD 노즐 179
그림 4.12. 후지로이 초경합금 노즐의 설치 185
그림 4.13. 노즐 고정용 가이드의 적용 185
그림 4.14. 커팅 헤드가 부착된 이송장치 186
그림 4.15. 관통건 회전손잡이 187
그림 4.16. 유선 컨트롤 유닛 188
그림 4.17. 무선 컨트롤 유닛 189
그림 4.18. 시스템 회로도 190
그림 4.19. PLC 회로도 191
그림 4.20. 자동 및 수동 엔진시동 장치 192
그림 4.21. 차량 내부에 설치된 FRP 물탱크 193
그림 4.22. 고압 호스릴 194
그림 4.23. 샌드위치판넬의 성능 시험 - 절단 시작 195
그림 4.24. 샌드위치판넬의 성능 시험 - 절단 약 60% 진행 시점 196
그림 4.25. 샌드위치판넬의 성능 시험 - 절단 완료 196
그림 4.26. 샌드위치판넬의 성능 시험 - 절단 잔해물의 제거 197
그림 4.27. 강화유리의 성능 시험 - 절단 시작 198
그림 4.25. 강화유리의 성능 시험 - 절단 진행 199
그림 4.29. 강화유리의 성능 시험 - 절단 완료 199
그림 5.1. 샌드위치판넬 절단 시의 잔해 형상 204
그림 5.2. 강화유리 절단 시의 잔해 형상 204
그림 5.3. 파괴기를 장착한 차량의 전면부 205
그림 5.4. 파괴기를 장착한 차량의 후면부 206
그림 5.5. 파괴기의 장착 상태 206
그림 5.6. 장비의 조작 207
초록보기 더보기
I. 연구제목
샌드위치판넬 파괴장비(절단 등) 및 고층건물 강화유리 파괴기 개발
II. 연구목적
1. 화재현장의 샌드위치판넬 및 강화유리로 인하여 소방공무원들의 원활한 건물 진입, 배연, 인명 구조 등의 진압활동에 어려움이 존재
2. 소방공무원의 안전을 최우선으로 하는 동시에 휴대성이 용이하고 신속한 장애물 제거 성능을 갖춘 장비의 개발이 필요
III. 연구내용
1. 전산유체역학을 이용한 주요 부품의 설계
가. 인젝터의 수치해석
나. 노즐의 수치해석
다. 수치해석 결과 분석
2. 샌드위치판넬 및 강화유리 파괴기의 시제품 제작
가. 동력구동부의 개발
나. 인젝터 및 노즐의 개발
다. 부가 장치의 개발
3. 파괴기의 성능 시험 및 활용 방안 연구
IV. 주요 연구성과
1. 샌드위치판넬 파괴장비(절단 등) 및 고층건물 강화유리 파괴기 시제품
2. 핵심 부품의 설계 기술 및 관련 데이터 확보
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