• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.9-9
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• 1998

가스터빈 연소기의 난류유동장을 구성하는 기본적인 유동형태는 크게 밀폐관내의 돌연 확대를 가지는 동축제트, 선회유동, 그리고 연소공기공 및 회석공기공을 통해 연소실에 수직방향으로 유입되는 제트유동 등으로 분류할 수 있다. 실제 가스터빈 연소기내의 난류유동장을 수치해석하기 위해서는 임의의 형상을 갖는 3차원 유동장을 모사할 수 있는 수치해석법과 고차정확도를 유지하면서도 수렴안정성을 만족시키는 대류항 처리기법 등과 같은 수치모델의 개발이 선행되어야 하며, 이와 함께 복잡한 난류연소유동장을 정확히 묘사할 수 있는 난류모델 및 난류연소모델의 개발 및 검증이 가장 중요한 요인이 된다. 또한 가스터빈 연소기의 최적 설계는 넓은 작동구간에서 높은 효율, NOx 및 CO 배기량의 저감, 희박연소 가연한계의 확장, 연소계통에서의 낮은 압력강하, 낮은 연소벽면온도와 온도구배를 유지시키기 위한 공기에 의한 충분한 냉각 같은 서로 상충되는 설계조건을 만족해야 한다. 그리고, 이러한 상충된 연소설계조건들을 충족시키는 최적 연소기의 설계를 위해서는 실험적인 연구뿐만 아니라 연소기내의 물리적인 현상을 잘 반영할 수 있는 물리적 모델을 바탕으로 한 연소유동의 해석적인 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 원통형 가스터빈 연소기의 등온 및 연소유동장, 그리고 연소기와 연결되는 Scroll 내부의 난류유동장에 대한 수치해석을 수행하여 수치 및 물리모델의 예측능력을 검증하였고, 가스터빈 연소유동장 해석에 관련된 중요 논점들에 대하여 심도있게 분석하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.443-449
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• 1996

헬리콥터, 팬, 프로펠러, 터이빈같이 회전익에서 유체역학적 소음이 발생하는 장치의 설계에 있어서는 공기 역학적 성능 분석과 함께 소음에 대한 해석이 절대적으로 필요하다. 근래에 들어와서 소음에 대한 관심이 급격히 증가하고 공항 주변에서의 국제적인 규약들은 낮은 소음 수준(low noise level)을 규정하고 있으며, 이에 따라서 소음을 감소시키려는 연구가 매우 활발히 진행되고 있는 실정이다. 더욱이 컴퓨터의 냉각 팬을 비롯한 공조기기 및 산업기기에 사용되는 회전기계에서 발생되는 소음의 저감은 보다 더 쾌적한 환경을 요구하는 사회적 요구에 부합하면서 공력소음의 연구 분야가 더 넓어지고 있다. 본 논문에서는 소음예측 방법중의 하나인 음향상사(acoustic analogy)를 주파수 영역 방법(frequency domain method)을 이용하여 헬리콥터 블레이드의 고속 충격소음(High Speed Impulsive Noise)을 해석한다. 고속 충격소음은 블레이드-와류 상호작용 소음과 더불어 헬리콥터의 지배적인 소음원으로서 깃끝 속도가 큰 전진 수평비행(forward level flight)또는 제자리 비행(hovering flight)시 발생하는 소음으로 블레이드의 깃끝 마하수(critical Mach number)보다 크거나 비슷할 경우 충격파의 교란에 의해서 일어나는 충격적인 소음을 말한다. 고속 충격소음은 고주파수 스펙트럼 성분과 큰 소음강도를 가지고 있기 때문에 날카로운 금속성의 소리를 내며 먼 거리까지 전파되는 특징을 가지고 있다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.348-349
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• 2019

본 논문은 전기자동차용 8.1kW/L의 높은 전력밀도를 갖는 저전압 DC-DC 컨버터(Low-voltage DC-DC converter, LDC)의 설계 방법을 제안한다. 넓은 전압범위에서 높은 전력밀도를 성취하기 위해 위상천이 풀-브릿지(Phase Shift Full-Bridge, PSFB) 컨버터의 2차측 토폴로지 후보군의 비교를 통해 전류-더블러 토폴로지로 토폴로지가 선정되었다. 또한 자속 상쇄 기법이 적용된 매트릭스 변압기를 적용한 PSFB 컨버터와 냉각기의 구조설계를 통해 8.1kW/L의 전력밀도를 달성하였으며 1.8kW 시작품을 제작하여 성능을 검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권4호
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• pp.19-27
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• 2021

한국형발사체용 연소기 성능 고도화를 위한 핵심기술을 검증하기 위해 고압 축소형 연소기를 개발하였다. 성능 고도화를 위한 핵심기술은 고압 연소기용 분사기 설계, 적층제조기법을 적용한 연소안정화 장치 개발, 고압 축소형 연소기 헤드 및 재생냉각 연소실 설계/제작 등이다. 고압 축소형 연소기 개발을 통해 핵심기술을 검증하였고, 이 기술들은 향후 대형 액체로켓엔진 연소기 개발에 활용될 예정이다.

• 보존과학회지
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• 제26권3호
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• pp.269-276
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• 2010

법주사 철확의 부식상태 및 미세조직 분석을 통해 제작기법을 추정하고자 광학현미경, SEM-EDS, 미소경도계, XRD를 이용하여 자연과학적 연구를 실시하였다. 표면층의 미세조직에서는 페라이트와 일부 펄라이트 조직이 관찰되었다. 내부층에서는 펄라이트 조직과 깃털모양의 흑연이 관찰되었으며, 중간 경계층에서는 심한 부식현상이 관찰된다. 미소경도는 조직별로 217Hv~698Hv 값의 범위를 가졌으며, 이는 일반적으로 고대 철제유물에서 보이는 경도 값 범위이다. 각 층별 미세조직에 대한 성분분석 결과, 표면층이 내부층에 비해 탈탄이 많이 되었음을 알 수 있었다. 금속 부식화합물의 XRD 동정 결과, 일반적인 금속유물의 부식과정에서 만들어지는 침철석과 적철석이 동정되었다. 결론적으로 법주사의 대형 철확은 주조기술로 제작되었으며, 내부는 흑연을 포함한 회주철 조직을 보이고 있다. 또한 표면층은 사용과정에서 가열과 냉각의 반복으로 탈탄작용이 일어났다. 이러한 연구결과는 대형 철확의 제작기법을 밝히는데 중요한 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.53-59
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• 2010

최근 들어 적외선을 이용하여 콘크리트 구조물의 결함 또는 공동 등을 평가하려는 비파괴 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 유지관리기법의 중요한 부분을 이루고 있다. 적외선 화상분석(Infrared Thermography)을 콘크리트 표면에 적용할 경우, 콘크리트의 표면온도는 표면을 구성하는 재질과 열적특성(비열, 열전도율, 열전달율)에 따라 그 응답이 다르게 나타나게 된다. 서로 다른 배합을 가지는 시멘트 모르타르에서는 공극률이 다르게 구성되고, 표면에서 공극률의 차이는 열에 노출된 뒤, 냉각되는 과정에서 열적 거동이 다르게 평가된다. 한편 이러한 공극률은 강도 및 염화물 확산계수와 같은 역학적/내구적 특성에 영향을 주기도 한다. 본 연구에서는 외부에서 열을 가하여 측정하는 능동방식(active type)을 이용하여, 표면의 온도변화를 분석하였다. 물-시멘트비 55%와 65%인 시멘트 모르타르 시편을 제작하였으며, 공극률, 압축강도, 염화물 확산계수 등의 물리적 특성값들이 평가되었다. 이후 동일한 실내조건(온도 $20{\sim}22^{\circ}C$, 습도 55-60%)에서 적외선 화상분석 기법을 적용하였다. 시간의 경과에 따라 공극을 많이 포함하는 시편의 경우, 표면 온도가 상대적으로 증가하였으며, 온도가 일정해지는 시점(임계시점)이 단축되고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 콘크리트와 같이 공극과 골재를 가지고 있는 복합재료의 품질 평가에 적용할 수 있음을 시사한다. 한편 공극률과 실험상수를 고려하여, 공극률에 따라 변화하는 임계시간에 대한 계산식을 제안하였다. 본 논문에서는 시멘트 모르타르의 공극량의 변화에 따른 물리적 변화와 이에 따른 열특성 변화가 논의될 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제39권6호
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• pp.515-523
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• 2020

본 연구의 목표는 냉장고 기계실 냉각용 축류팬을 대상으로 익렬 분석법과 표면 돌기 형상을 이용하여 유량과 소음 성능을 향상시키는 것이다. 먼저 기존 팬 시스템의 유동 및 소음 성능을 팬 성능 시험기와 무향실에서 실험적으로 평가하였다. 다음으로 전산유체역학과 Ffowcs-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식을 연계한 수치해석을 이용하여 유량과 소음 성능을 예측하였으며 실험 결과와의 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 검증된 수치해석기법을 기반으로 유량 성능을 향상시키기 위하여 기존 팬으로부터 추출된 익형들로 구성한 2차원 익렬의 유동 성능 분석을 수행하고 양항비를 최대화할 수 있는 피치각을 도출하였다. 최적 피치각이 적용된 축류팬의 수치해석을 실시하여 향상된 유량 성능을 확인하였다. 향상된 유량 성능을 바탕으로 추가적인 소음 성능을 개선하기 위해 표면 돌기 형상을 팬 압력면에 적용한 팬 날개를 도출하였으며 수치적으로 유동 소음의 저감을 확인하였다. 마지막으로 유량 및 소음 성능 개선 축류팬을 제작하여 검증 실험을 통해 유량 및 소음 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1185-1191
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• 2014

가스터빈 블레이드는 증기터빈 블레이드와 달리 냉각홀 및 냉각유로를 포함한 복잡한 형상으로 되어 있으며 복합화력의 운전특성에 따라 반복적이거나 지속적인 열-기계 하중 조건 하에서 운전된다. 따라서 블레이드는 운전시간에 따라 균일하지 못한 온도 분포나 응력 분포를 보이며, 이는 크리프나 열-기계피로 손상을 유발하며, 결국 가스터빈 블레이드의 수명을 단축시킨다. 결국 다양한 운전 조건에 따라 발생하는 응력을 정확하게 계산하는 것은 설비의 신뢰성을 보장하고 나아가 블레이드와 같은 고온 부품의 정확한 수명을 평가하는데 무엇보다 중요하다. 최근 들어 컴퓨터 기능이 좋아지고 상용 소프트웨어의 성능이 향상되어 실증 시험에 대한 대안으로 유동, 열 및 구조해석을 연결하는 전산해석이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 실 운전조건을 고려하여 유동-열-구조 해석 기법을 연계하는 유체-구조 연성해석을 통해 블레이드 온도 및 응력분포를 계산하였다. 또한 해석 결과를 토대로 대표적인 손상기구인 크리프 및 열-기계 피로 손상 모델을 이용하여 블레이드의 수명을 평가하였다.

• 원예과학기술지
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• 제32권2호
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• pp.241-251
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• 2014

본 연구는 남부 지방에서 널리 사용되고 있는 상록활엽수인 돈나무의 내한성 예측을 위한 편리하고 신뢰성 있는 평가 모델 개발을 목적으로 전해질 용출법을 통한 내한성 평가에서 나타나는 실험방법 상의 오차를 최소화하는 내한성 평가 모델을 도출하고자 수행되었다. 평가 모델링은 저온 처리된 식물체에 대한 재생검사와 전해질 용출 평가로 구성되었고, 전해질 용출법에서 표본조직 선택, 최대 전해질 용출 측정을 위한 온도 처리법, 치사 온도 예측을 위한 통계 분석법에 의한 방법적 조합들로부터 예측된 치사 온도들이 재생검사 결과와 비교되었다. 재생 검사 결과 돈나무의 저온 치사 온도는 50% 미만의 생존율을 보이는 최고온도인 $^-10{\circ}C{\sim}-5^{\circ}C$로 분석되었고, 이 결과를 바탕으로 전해질 용출법에 의해 예측된 저온 치사 온도를 분석한 결과, 잎을 표본 조직으로 하여 냉각치사법으로 최대 전해질 용출을 측정한 방법적 조합에서 재생 검사 결과와 가장 근접한 예측 저온 치사 온도가 나타났다. 저온 치사온도 예측을 위한 통계 모델 평가에서는 선형보간법이 비선형회귀에 비하여 내한성을 과대평가하는 경향이 상대적으로 높았다. 결론적으로 돈나무 내한성 예측을 위한 내한성 평가 모델은 잎을 표본 조직으로 사용하고, 최대 전해질 용출 측정을 위한 온도 처리 방법으로 냉각치사법을 적용하며, 치사온도 예측을 위한 통계 분석 기법으로 비선형회귀를 활용하는 방법적 구성이 가장 적합한 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1145-1151
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• 2015

항공기 및 엔진의 성능 극대화와 운용 유지비 최소화로 인하여 고압터빈 구성품은 점점 더 가혹한 환경에서 장시간 운용을 요구 받고 있다. 이를 해결하기 위해 냉각 극대화, 재료의 고급화, 코팅 기술 적용 등과 함께 재료 모델링, 유한요소해석, 통계적 기법 등의 수치적 해석 방법이 광범위하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 일방향 응고 재료의 1 단 고압터빈 노즐의 운용 환경인 터빈 노즐 입구온도분포와 장착조건의 변화에 따른 노즐의 구조 건전성을 저주기 피로 수명을 통해 평가하고 가장 유리한 조건을 모색하고자 한다. 이를 위해 냉각 설계에 의한 노즐의 금속 온도 분포는 복합 열전달 해석을 통해 얻으며, 이를 근거로 탄소성 해석을 수행하고 그 결과를 기초로 저주기 피로 수명을 평가하였다.