• Journal of Energy Engineering
• /
• v.22 no.4
• /
• pp.362-369
• /
• 2013

Two-phase flow is frequently observed in many industries such as nuclear power plants and oil transportation. Two-phase flow regime depends on the flow rates, the fluid properties and the structure of flow channels. Since the identification of the flow regime is of great importance in the system design and the safety analysis, a number of theoretical and experimental investigations have been performed. This paper presents a basic research on the characteristics of each flow regime and transition boundary in the two-phase flows. The flow regime of the upward air-water flow in the vertical tube, 30 mm in the inner diameter, is distinguished by using the high-speed camera and the Wire-mesh sensor(WMS). The identified experimental data are compared with the flow regime maps proposed by Taitel et al, Mishima and Ishii. Even though there is slight difference in the transition boundary, the experimental data show general agreement with these flow regime maps.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.329-334
• /
• 2009

This study is to develop a fuel cell system applicable to an in situ NMR (Nuclear magnetic resonance) diagnosis. The in situ NMR can be used in real time monitoring of various reactions occurring in the fuel cell, such as oxidation of fuel, reduction of oxygen, transport phenomena, and component degradation. The fuel cell for this purpose is, however, to be operated in a specifically designed tubular shape toroid cavity detector (TCD), which constrains the fuel cell to have a tubular shape. This may cause difficulties in effective mass transport of reactants/products and uniform distribution of assembly pressure. Therefore, a new flow field designed in a particular way is necessary to enhance the mass transport in the tubular fuel cell. In this study, a tubular-shaped close-type flow field made of non-magnetic material is developed. With this flow field, oxygen is effectively delivered to the cathode surface and the produced water is readily removed from the membrane-electrode assembly to prevent flooding. The resulting DMFC (direct methanol fuel cell) outperforms the open-type flow field and exhibits $36\;mW/cm^2$ even at room temperature.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.39 no.1
• /
• pp.21-27
• /
• 2015

In order to meet the current emission regulations (EURO-6), it is necessary to significantly reduce $CH_4$ and $NO_X$ emissions. This study investigated the effect of a reduction in the valve overlap on the combustion and emission characteristics of a hydrogen-compressed natural gas engine under a part-load operating condition. The combustion and emission characteristics were analyzed for each fuel using the original camshaft and an altered camshaft with reduced valve overlap. The results showed that the thermal efficiency was decreased and the fuel flow was increased when using the altered camshaft. The $CO_2$ and $CH_4$ emissions were increased as a result of the reduced thermal efficiency. Under lean operating conditions, the $NO_X$ emission was decreased compared with one of the conventional camshaft. Thus, under the same fuels and operating conditions, it had a harmful influence on the emission characteristics and thermal efficiency.

• Transactions of the KSME C: Technology and Education
• /
• v.2 no.2
• /
• pp.73-80
• /
• 2014

Drug delivery in human upper airway was studied by the numerical simulation of oral airflow. We created an anatomically accurate upper airway model from CT scan data by using a medical image processing software (Mimics). The upper airway was composed of oral cavity, pharynx, larynx, trachea, and second generations of branches. Thin sliced CT data and meticulous refinement of model surface under the ENT doctor's advice provided more sophisticated nasal cavity models. With this 3D upper airway models, numerical simulation was conducted by ANSYS/FLUENT. The steady inspiratory airflows in that model was solved numerically for the case of flow rate of 250 mL/s with drug-laden spray(Q= 20, 40, 60 mL/s). Optimal parameters for mechanical drug aerosol targeting of predetermined areas was to be computed, for a given representative upper airways. From numerical flow visualization results, as flow-rate of drug-laden spray increases, the drag spray residue in oral cavity was increased and the distribution of drug spray in trachea and branches became more homogeneous.

• Microbiology and Biotechnology Letters
• /
• v.18 no.4
• /
• pp.401-405
• /
• 1990

Maximum specific pro-UK production rate was achieved at 15 mllmin of perfusion rate as $5.7 \times 10^{-8}$ $\mu g$/h/cell by cytostatic cultivation of human cell line 579 with DMEM and 590 FBS. As perfusion rates were increased, glutamine uptake rates were also increased but ammonium production rates remained relatively constant, which resulted in low ratio of ammonium to glutamine at high perfusion rate. Partially it quantitatively explains why the productivity is increased in perfusion cultivations. At maintenance period of 15 days by controlling metabolic process, such as 5 mM of glucose, 2 mM of gtutamine, 10% of air saturation and pH 6.2, high speecific product production rate and product yield on substrate were obtained as $12\times 10^{-8}$$\mu g$/h/cell abd 0.226 mglg of glucose, respetively. This product yield corresponds to 0.223 mg/day of productivity at 10 mllmin of perfusion rate.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.221-221
• /
• 2012

최근 진공 산업은 반도체 산업의 급속한 발전과 더불어 진공 산업이 핵심기술로 부각되고 있으며, 진공 산업의 발전이 고부가가치를 창출하는 산업으로 발전하고 있는 추세이다. 이에 (유)우성진공 기술연구소에서는 국내에서 개발이 전무한 소형급 600l/min. 급의 배기속도를 가지는 공랭식 건식진공펌프 개발과 더불어 중소기업 혁신기술 개발사업의 성공적인 수행으로 인해 상용화 단계에 있다. 본 연구에서는 소형(600l/min. 급) 공랭식 건식진공펌프에 개발 과정 및 성능에 대해 소개하고자 한다. 우선, 여타 건식진공펌프와는 달리 냉각방식이 수냉식이 아니라 공랭식 이라는 점에서 에너지 절감 및 설치 공간 제약이 없으며, 유지 비용을 절감할 수 있는 장점을 가지며, 국내에서는 소형급의 건식진공펌프가 없는 관계로 시장성을 높게 평가하고 있다. 소형급 공랭식 건신진공펌프의 냉각효율을 고려하여 하우징을 알루미늄 합금으로 제작을 하였으며, 냉각핀을 적절하게 배치하여 압축열을 효과적으로 방출하기 위한 구조가 될 수 있도록 설계하였고, 냉각팬에 의한 공랭효과를 극대화하기 위해 펌프 스킨을 사용하여 공기 유로를 형성토록 하였다. 또한, 루츠의 형상 및 각 단의 압축효율을 고려한 최적의 로터를 설계하기 위해 Involute Curve를 이용한 3-Lobe형 로터를 설계하였으며, 로터와 로터간의 Clearance를 유지 할 수 있도록 설계하였다. 향후 최적화된 로터 설계기술과 이형재질(알루미늄과 주철)간 열팽창이 고려된 적절한 clearance 유지기술을 적용하여 안정적인 배기속도 600l/min.와 도달진공도 0.005 torr를 가지는 소형 공랭식 건식드라이펌프를 상용화 하고자 한다. 또한 성공적인 과제 종료 및 기술 개발에 따라 건식진공펌프 시장에 신기술 개발 확산에 따른 기업들 간의 기술 경쟁력 촉진을 통한 국가 기술력 향상을 기대해 볼 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.553-553
• /
• 2013

상압 플라즈마 기술은 표면처리, 온존 발생장치, VOC (Volatile Organic compound) 제거등 다양한 산업분야에서 응용되고 있다. 상압플라즈마 기술 또한 DBD (Dielectric barrier discharge), Griding Arc, SDIP (Surface Discharge Induced Plasma) 등 다양한 기술들이 개발되어져 왔다. VOC를 제거하기 위한 다양한 플라즈마 기술중 특히 BDB 방법과 SDIP 기술들은 플라즈마에 의한 VOC 분해 뿐만 아니라 오존 발생을 통하여 VOC성분을 분해하는 것으로 알려져 있으며 효율이 매우 뛰어난 것으로 보고 되고 있다. 그러나 BDB 방전의 경우 방전이 발생하는 간격이 매우 작아 공기를 정화시키기 위해 좁은 유로를 통하여 일정넓이를 이동하여하 하기 때문에 압력감소가 심하며 이를 개선하기위해 다단으로 설계할 경우 구조가 복잡하고 가격이 고가인 단점이 있다. 본 연구에서는 두 개의 면 전극이 마주보는 형태로 된 DBD 구조의 단점을 보완하기 위하여 빗살무늬 모양의 다층구조의 선형전극으로 구조를 변화시켜 전극에 의한 압력감소를 방지하고 효율적으로 플라즈마 및 오존을 발생시킬 수 있는 VOC제거용 상압 플라즈마 발생장치를 개발하였다. 또한 플라즈마 발생 및 오존발생량이 우수한 것으로 알려져 있는 SDIP 장치 또한 제작하여 비교 평가를 하였다. 제작된 플라즈마 발생장치는 60 Hz와 20kHz의 교류 고압파워 서플라이를 이용하여 플라즈마 발생실험을 진행하였다. 선행 연구에서는 60 Hz의 고압 파워 서플라이를 이용하여도 플라즈마 방전이 잘 된다고 보고되었는데 본 실험에서 60 Hz 파워 서플라이를 사용할 경우 15 kV 이상이 인가될 때 아주 약하게 오존이 발생하는 현상이 관찰되었으나 육안으로 구분이 될 만큼의 플라즈마 방전은 발생하지 않았다. 20kHz의 고압파워 서플라이를 사용한 경우에는 비교적 낮은 전압인 7 kV에서 방전이 관찰되었으며 분당 22 mg의 오존이 발생하였다. SDIP를 이용한 경우 플라즈마가 발생하는 조건은 SDIP의 기하학적 형상에 많이 의존하게 된다. 본 실험에 SDIP 장치는 매우 낮은 전압에서 방전을 시작하였다. 기존의 DBD와는 다르게 1.7 kV에서 플라즈마 발생하였으며 1.8 kV에서 정상적인 플라즈마 방전이 발생하였다. 이때 분당 3.1 mg의 오존이 발생하였다. 오존 발생양은 앞에 빗살형 플라즈마 방전장치에 비하여 낮은데 인가되는 전력을 고려하면 입력된 전기 에너지당 오존발생양은 비슷한 수준이였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.39 no.4
• /
• pp.449-455
• /
• 2015

Owing to the trend of an increase in capacity and high-efficiency requirement, the life and reliability of power transformer depend significantly on the amount of heat generation per unit volume and the degradation of insulation oil. These problems can be solved by enhancing the cooling performance of the radiator. The purpose of this study was to find a suitable position of fans for a better cooling effect given by the forced-convection of air in an ONAF (Oil Natural Air Forced) type transformer. In the simulation, commercial software was used for flow analysis, and the cooling passage of the oil was simplified to shorten the time taken for computation. With the diameter of the fan fixed at a constant value, the analysis was performed only by changing the position of the fans. As a result, a vertical position change of the fans does not affect the cooling performance significantly. However, the temperature drop given by the fans positioned on the front region of the transformer is larger than that on the rear region.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 1998.04a
• /
• pp.10-10
• /
• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기 중에 부유되어 있는 입자 또는 연소 생성물들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 및 터빈 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 확산 지역을 통과하는 항공기나 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각 통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어진다. 특히 항공기용 추진 기관은 엔진 입구에 유입 공기를 정화하기 위한 여과장치의 설치가 불가능하며, 자동차용 가스터빈 엔진의 경우는 여과 장치를 부착하여도 미세한 입자들이 여과 장치에 여과되지 않고 엔진 내부로 침투하게 되므로 치명적인 손상이 예상된다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Lagangian방법을 적용하여 압축기 날개위의 부유 입자 충돌 부위를 예측하고, 설계 시 이를 보완할 수 있는 기준을 제시하였다. 아울러 설계 입구각과 크게 벗어난 유동의 유입시에 발생되는 박리 현상과 이에 따른 입자의 유동 및 날개의 입자 접착 부위를 예측하였다. 본 연구에서는 여러 크기의 입자(다양한 Stokes 수)들을 주어진 속도에서 유선을 따라 압축기 입구에서 압축기 유로로 여러 위치에서 부유 시켜서 그 입자들의 궤적 및 충돌, 점착 위지를 고찰하고, 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 알아보았다. 이러한 예측을 통하여 압축기 날개 표면의 충돌 부위를 예측하고, 날개의 표면을 코팅하는 등 보호 개선책을 제시할 수 있고, 연소의 반응물 입자가 터빈 날개에 충돌하여 발생되는 날개 표면의 파손, 냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.290-293
• /
• 2017

A direct-connected, continuous type combustion test facility was developed to test a supersonic combustor model used in scramjet engines. The facility requirements were determined by assuming the flight speed of Mach 5, yielding the combustor inlet flow speed of Mach 2. Also the cross-section of the supersonic combustor under test was assumed as $32mm{\times}70mm$. As a result, the facility was designed to have the flow total pressure of 548 kPaA, total temperature of 1,320 K, and flow rate of 0.776 kg/s. The facility consists of a turbo type air compressor, electric air heater, vitiation air heater and a two dimensional facility nozzle to accelerate the flow to Mach 2. Also, an oxygen supply system was added to compensate the vitiation. The exhaust de-pressurization system is not added. Designed pressure, temperature, and flow rate were verified through the test operation of the facility.