• 한국추진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.39-51
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• 2010

실제 기체 상태 방정식에 대한 이론적 원리가 조사되었으며 초임계 조건을 포함한 다양한 압력과 온도 조건에서 액체 로켓 엔진의 추진제로서 사용되는 산소, 수소, 메탄의 열역학적 상태량에 대하여 비교 연구되었다. 또한 이상 기체 상태 방정식을 적용하였을 경우와 실제 기체 상태 방정식(SRK 상태 방정식과 PR 상태 방정식 및 ECS 원리)을 적용하였을 경우의 열역학적 상태량에 대한 비교 연구가 수행되었다. 단일 성분이 액상인 영역에서의 열역학적 상태량 차이가 관찰되었으며 오차 범위에 대한 결과가 고찰되었다.

• 대한화학회지
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• 제57권5호
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• pp.540-546
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• 2013

van der Waals식의 자유부피항, 강체구형입자에 대한 Carnahan-Starling식, 용액의 논랜덤 혼합을 고려한 Wilson식, NRTL식과 본 연구자의 식등을 사용하여 기체에 대한 여러 개의 새로운 상태방정식을 만들었다. 이 식들을 이용하여 순수 기체에 대한 압축인자를 계산하였고 이를 실험적인 Nelson-Obert 압축인자도표와 비교하였다. 분자의 논랜덤 분포를 고려하여 유도된 상태방정식들이 랜덤분포를 가정한 상태방정식보다 더 좋은 결과가 나왔다. 이를 통하여 분자의 논랜덤 분포가 상태방정식에 상당한 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.216-223
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• 2011

열압축기는 고압 증기를 이용하여 저압 증기를 중간압으로 이송하는 일종의 이젝터이다. 이젝터에 대한 기존의 수치해석 연구는 대부분 작동유체를 이상기체로 취급하고 있으나 상변화가 발생하는 경우 이상기체 거동에서 크게 벗어날 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이상기체 상태방정식 대신 Redlich-Kwong 방정식을 적용하여 열압축기 내부 유동을 수치 해석하였고, realizable k-${\epsilon}$ 모델과 SST k-${\omega}$ 모델을 비교한 결과 SST k-${\omega}$ 모델이 shock diamond 패턴과 박리 및 난류경계층을 잘 예측하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실제기체 상태방정식을 사용한 경우가 이상기체 상태방정식을 사용한 경우에 비해 상대적으로 디퓨저 입구 부분과 디퓨저 목부분에서 에너지 손실이 많은 것을 알 수 있었으며, 디퓨저 출구부분에서 shock train에 의한 압력상승은 상대적으로 적으나 pseudo shock에 의한 압력상승은동일한 것으로 확인되었다.

• 대한화학회지
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• 제35권5호
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• pp.487-492
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• 1991

이상기체방정식을 수정, 보완하는 방법으로 실제기체를 설명하려는 노력은 van der Waals eqn.이 후 100년이 지나도록 별 진전을 보이지 못하고 있다. 이제 기체란 연속적인 변화를 통해 액체가 되는 유체임에 근거하여 액체론으로부터 실제기체방정식을 유도하였다. 이 때 적용된 액체이론은 Roulette 이론적으로 액체분자를 퍼텐샬우물의 깊이에 따라 Einstein분자, Lennard-Jones분자, van der Waals 분자로 나누어 액체의 다양한 특성을 잘 설명해 준 바 있다. 이 이론을 통해 얻어진 기체상태방정식은 임계점의 경계조건과 반전온도의 실험값에서 a, b, n을 구하여 52가지의 물질에 대해 두루 통용되는 식임을 알 수 있었다. 또한 Dense gas, 초임계유체와 같이 밀도가 큰 영역에서도 잘 맞는 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.429-435
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• 2015

벨로우즈는 줄-톰슨 소형 극저온 냉각기에서 온도조절장치로 사용하는 중요한 부품이다. 벨로우즈는 매우 얇은 쉘로 제작되었으며 내부는 질소기체로 충전되어 있다. 또한 재료는 니켈-코발트 합금이며 이 재질은 $300^{\circ}C$에서 극저온까지 탄성계수와 강도가 변하지 않는 금속이다. 벨로우즈 내부의 기체는 온도가 바뀌면 기체의 압력과 부피가 변하고 결과적으로 벨로우즈가 길이 방향으로 수축 또는 팽창한다. 이 현상을 해석하기 위하여 주어진 온도에서 기체의 상태방정식이 만족될 때까지 수정된 압력하에서 벨로우즈의 변형과 변형된 내부 체적을 반복적으로 계산하였다. 현 연구에서 기체의 온도-부피-압력 상태를 정의하는 식으로 MBWR 상태 방정식이 채택되었다. 제안한 해석 방법론의 타당성을 증명하기 위하여 실험을 수행하였고 비교결과 수치 해는 실험값과 잘 일치하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권2호
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• pp.111-119
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• 2016

기체-액체 이상유동의 거동 시뮬레이션을 위해 Lattice Boltzmann방법(LBM)을 이용하였다. 기체-액체사이의 경계면에서 상호포텐셜 모델인 Shen-Chan방식과 Carnahan-Starling 상태방정식을 도입하였다. 또한 외력항의 처리는 Exact Difference Method를 사용하였다. 개발된 코드를 통하여 상태방정식 특성파악, 기체-액체의 상분리, 표면장력 및 기체 액체 경계면 거동 특성, Homogeneous와 Heterogeneous 캐비테이션, 기포 붕괴등의 시뮬레이션을 수행하였다.

• 에너지공학
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• 제5권1호
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• pp.19-27
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• 1996

극저온 물질의 저장용기가 외부로부터 일정한 열유속을 받을 때 저장용기내의 압력상승을 해석하였다. 저장용기는 원통형 축대칭이고 윗벽과 아래벽은 단열되었으며 열유속은 옆벽에서 받는다. 유한차분법을 이용하여 저장용기내의 자연대류현상을 해석하였으며, 대상물질로는 산소, 수소 및 질소를 대상으로 하였다. 액체는 비압축성 유체, 기체는 virial 상태방정식을 만족하는 것으로 가정하였다. 기체의 2차 virial 계수는 Lennard-Jones 모형으로부터 구했다. 저장용기내의 압력상승에 미치는 주요한 인자는 외부열유속과 저장용기벽의 열용량 그리고 기체의 초기 부피비였으며, 이들중 가장 중요한 변수는 외부열유속이었다. 산소에 대해 기체를 이상기체를 가정했을 때와 virial 상태방정식을 만족하는 기체로 가정했을 때의 압력차이를 비교했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권8호
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• pp.823-833
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• 2010

액체 로켓 및 항공용 엔진 연료로서 사용되는 케로신의 열역학적 상태량을 연구하기 위해 surrogate 모델이 조사되었다. 초임계 조건에서 실제 기체 상태 방정식(SRK 상태 방정식, PR 상태 방정식)과 NIST SUPERTRAPP(ECS 원리)을 이용하였을 경우의 밀도 분포가 기존의 실험 결과와 비교되었다. 또한 surrogate 모델의 종류에 따른 열역학적 상태량의 오차 범위에 대한 고찰이 수행되었다. 탄화 수소 계열 연료에 대해서는 PR 상태 방정식과 ECS 원리가 높은 정확도를 나타내지만 압력, 온도와 같은 작동 환경에 따라 적절한 surrogate 모델을 선별하여 선택해야 함을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제48권3호
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• pp.243-248
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• 2004

실제 기체 및 dense gas나 액체영역까지 영역의 점성까지 두루 점성 계산에 성공적이었던 brake 점성이론을 사용하여 이성분기체의 점성을 계산하였다. Adjustable parameter가 없었으나 낮은 압력에서는 물론 고압하에서도 계산된 값은 실험치와 잘 일치하였다. Redlich-Kwong 방정식을 사용하여 점성에 관한 대응상태방정식을 구성할 수 있었으며 이로부터 초임계유체의 다양한 공업적 활용가능성을 기대할 수 있게 되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.10-11
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• 1997

고체 추진제를 사용하는 추진 시스템을 개발하는데 가장 커다란 문제로 인식되고 있는 것은 추진제의 연소 특성을 이해하는 일이다. 그 중에서도 연소실의 압력 진동과 추진제 벽면으로 흡수되는 복사 열전달에 의한 연소율(burning rate)의 변화로 인하여 발생하는 연소 불안정에 대한 이해는 아직도 완전히 규명되지 않고 있다. 고체 추진제의 연소 불안정에 대한 이론적 해석은 준-정상 1차원 해석(Quasi-Steady Homogeneous One-Dimension) 방법에 의하여 단순화된 지배방정식을 해석하는 것이 일반적으로 잘 알려져 있는 방법이다. 이 가정은 고체 추진제가 연수되는 영역을 두께가 매우 얇은 영역의 표면반응영역(surface reaction layer)과 화학반응이 없는 응축상태영역(condensed phase zone) 그리고 기체상태의 연료와 화염이 존재하는 기체상태영역(gas phase zone) 등의 3영역으로 구분하며, 기체상태영역에서 발생하는 교란에 대한 응축상태영역의 반응시간 크기(response time scale)가 매우 크기 때문에 응축상태영역의 반응은 준 정상적으로 일어난다고 가정하는 것이다.그러나, 연소실의 온도가 $3000^{\circ}K$ 정도의 높은 온도이어서 복사 열전달에 의한 고체 추진제의 가열이 중요한 열전달 방법으로 작용하게 되므로 이를 무시한 이론적 해석은 물리적인 중요성이 약하여질 수밖에 없다. 본 연구에서는 기체영역으로부터 전달되는 복사 열전달은 투명(transparent)한 표면반응영역을 통과하여 응축상태영역에서 모두 흡수되며 추진제 표면에서의 복사열방출(emission)을 고려하였다. 또한 연소불안정 현상을 해석하기 위하여 표면반응영역에서의 경계조건은 선형교란량으로 대치하는 Zn(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 사용하였다. 이 방법은 기체상태영역에 대한 구체적인 해석없이도 연소불안정 현상을 해석할 수 있는 장점이 잇다. 즉 응축상태영역에서의 연소율과 표면온도는 각각 기체영역으로부터 전달되는 온도구배와 연소압력, 그리고 복사 열전달의 함수관계이므로 선형교란에 의한 추진제표면에서의 교란경계조건을 얻을 수 잇으며, 응축영역의 교란지배방정식과 함께 사용하여 압력교란과 복사 열전달의 교란에 대한 연소율의 교란 증감 여부를 판단하여 연소 불안정 현상을 해석할 수 있다.