• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.242-252
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• 2018

진동수주형의 파력발전구조물(OWC-WEC)는 파랑에너지 흡수장치 중에 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 이 장치는 공기실 내부에서 해수면의 상 하운동을 공기흐름으로 변환하고, Wells 터빈으로 대표되는 터빈의 구동력으로부터 전기에너지가 생산된다. 따라서, 높은 전기에너지를 얻기 위해서는 공기실 내부에서의 수면변동에 피스톤모드의 공진을 유발시켜 수면진동을 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 해수소통구를 구비한 신형식의 OWC-WEC를 상정하고, 구조물에 의한 파랑변형, 공기실 내에서 수면변동과 노즐에서 공기유출속도 및 해수소통구에서 해수흐름속도를 수치해석적으로 상세히 평가한다. 수치해석모델은 Navier-Stokes solver의 혼상류해석기법에 기초한 공개 CFD code인 OLAFLOW 모델을 적용하며, 모델의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 실험결과 및 수치해석결과와를 비교 논의한다. 본 연구의 범위 내에서 Ursell수가 커질수록 노즐에서 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다 등의 중요한 사실을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4093-4099
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• 2014

본 논문에서는 200 kW급 마이크로 가스 터빈 시스템의 연소기집합체의 열-구조 연성 해석을 수행하였다. 일반적인 연소기집합체는 라이너, 내외 케이스, 버너와 노즐링 등으로 구성되어 있으며, 본 연구에서 개발된 유한요소모델은 연소기집합체 내 다양한 부품들의 다른 열팽창을 보상하기 위해 부품간의 이격과 마찰 요소들이 존재하므로 비선형 간극 및 마찰 요소 등을 포함하고 있다. 본 연구를 통해 연소기집합체의 외부 경계지지조건이 높은 온도구배로 인한 응력 에 가장 큰 영향을 주는 인자라는 것을 밝혀냈으며, 과도한 응력이나 변형을 방지하기 위한 적절한 외부 경계지지조건을 찾기 위하여 외부 경계지역에 탄성 지지조건을 가상하여 적절한 경계조건을 도출하여 설계에 사용될 수 있도록 하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.625-638
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• 2014

본 연구에서는 천연가스 유량 측정에 사용되는 임계유동함수(CFF)를 AGA8-dc 상태방정식으로 계산할 때 CFF 계산값의 불확도를 평가하였다. CFF 계산에 사용되는 엔탈피, 엔트로피, 음속 식은 불확도 분석이 가능하도록 무차원 헬름홀츠 자유에너지(Helmholtz free energy, HFE)와 이의 편도함수로 표현하였고, HFE의 불확도를 추정하였다. 압축인자의 불확도에 의해 유발되는 종속 변수의 불확도를 반영하기 위해 AGA8-dc 압축인자 식을 해당 불확도만큼 편차가 생기는 형태로 변형하였고, 각 불확도 요인별로 불확도 기여도 평가 모델을 만들었으며, 이를 CFF 계산 프로그램에 적용하였다. 그 결과 CFF의 불확도는 압력 10, 50, 100 bar 에서 각각 0.025, 0.055, 0.112 % 정도로 평가 되었고 압력에 비례하여 증가하는 것을 확인하였다. 또한 본 결과를 기존 CFF 국제비교시험결과(1999년)에 적용한 결과 각 기관별 CFF 값의 차이를 적절히 설명하는 것도 알 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.8-16
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• 2017

고체 추진기관이 노즐마개에 의해 외기와의 교환이 완벽히 차단된다면, 구조적 안정성은 제작초기 조건인 내부조성간의 잔류반응(Post Cure, Migration etc.), 그리고 자유공간 내의 산소(또는 산화방지제)와 습기(제습제)와의 반응에 종속된다. 이로부터 발생하는 혼합형 고체추진제의 기계적 특성은 매우 복잡하며, 추진기관은 발사직전까지 일교차/년교차의 끊임없는 열하중을 받게 된다. 본 연구에서는 고체 추진기관의 제조공정인 성형오븐에서 출고 후 저장안정화까지의 거동을 고체추진제의 열유변학적 단순특성을 적용하여 신속하게 산출할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해 온도제어 가능한 Endurance Test 장치를 고안 제작하였으며, 추가적으로 점진적 응력과 변형율 증가에 따른 비선형 특성도 검토한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.81-86
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• 2021

화장품 산업은 정밀화학분야로 기술집약적인 산업이며 세계적으로 지속적인 성장률을 보이고 있다. 이러한 화장품 산업에서 시장 점유율을 높이기 위해 과거에는 기능적 측면이 주로 강조가 되어 왔으나, 최근에는 국내외적으로 화장품의 우수한 성능과 더불어 시각적 효과로 소비자의 관심을 유도하려는 노력이 고조되고 있다. 이에 따라 화장품 제조업체에서는 화장품 에멀젼을 캡슐화하고 에멀젼 캡슐의 형태, 색상 및 질감 등을 다양하게 변형시킬 수 있는 기술을 다방면으로 시도하고 있는 상황이다. 에멀젼을 캡슐화하는 기본 방식은 에멀젼 저장소에 에멀젼을 채워 넣고 노즐을 통해 에멀젼을 낙하시키는 방법으로 업체에서 가장 쉽게 이용할 수 있다. 그러나, 에멀젼을 캡슐레이션하는 기존 방식은 캡슐의 사이즈를 줄이는 데 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 기존 방식의 한계를 이론 및 수치해석방법으로 고찰하였으며, 이러한 방식의 문제를 해결하기 위한 대안책으로 미세유체역학(Microfluidics)을 적용하기 위하여 마이크로 채널 내에서 발생하는 에멀젼 캡슐레이션 현상을 연구하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권3호
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• pp.160-163
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• 2008

이산화탄소를 해양에 격리시키기 위하여 액화된 이산화탄소(LCO2, Liquefied Carbon Dioxide)를 노즐을 통하여 깊은 수심의 해양에 분사시키고 이때 발생되는 LCO2 유적이 수직 이동을 하면서 해수 중에 희석되는 방법이 고려되고 있다. 이때 논의의 초점은 LCO2 유적이 희석될 수 있는 충분한 시간이 주어져야 한다는 효용성의 관점과 특정 수심에 너무 오래 머물지 않게 하여 그 유역의 $CO_2$ 농도가 너무 높아지지 않게 하여야 한다는 생물학적 안정성의 문제가 된다. 이들 두 가지 논점에서 공통되는 변수는 주어진 조건에서 LCO2 유적의 수직 운동의 속도가 된다. 본 연구는 LCO2 유적이 LCO2와 해수의 물성뿐 아니라, LCO2와 해수의 경계면에 존재하거나 생성되게 되는 수화물(Hydrate)등의 영향으로 부분적으로 변하는 표면장력에 의하여 그 수직 거동이 크게 달라지는 문제를 수치해석적으로 관찰한 것이다. 축대칭 2유체 유동을 묘사할 수 있는 경계면추적법 (Font Tracking Method)을 바탕으로 간단한 표면장력 모델을 도입하여 경계면의 위치에 따라 변하는 표면장력의 영향을 고려하여 LCO2 유적의 상승속도를 관찰하였다. 유적의 주위를 흐르는 유동에 의하여 유적의 후방으로 쏠린 경계면 오염물은 유적의 경계면이 유연한 벽면과 같은 역할을 하게 만들고, 이에 따라 유적의 변형과 상승속도는 달라짐을 관찰하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권10호
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• pp.77-83
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• 2012

최근 도심지에서의 대심도, 대규모 굴착공사는 인접구조물의 침하 및 다양한 제약사항으로 인해 흙막이 벽체를 이용한 굴착공사가 일반화되어 있다. 이러한 지반의 굴착은 평형상태를 이루고 있는 굴착 주변지반의 응력상태를 이완시켜 굴착면 주변지반 침하 및 흙막이 벽체의 변형을 유발시킨다. 이에 본 연구에서는 지반보강의 목적으로 무기질계 고성능 지반안정재인 NDS공법을 적용할 경우에 흙막이 벽체 배면에 적용하여 지반의 보강 효과를 규명하였다. 최적 주입압 및 주입량을 산정하기 위하여 주입시험을 수행하였다. 산정된 주입량과 주입압으로 대형토조모형시험을 실시하였으며 무보강/보강에 의한 영향 검토, 보강 시상재하중(50kPa/150kPa)에 의한 벽체 거동도 검토하였다. 흙막이 벽체 배면 그라우팅 시 지반보강 효과를 모형토조실험을 통하여 규명하였다. 주입시험 결과, 적정 주입압은 350kPa, 경제성을 고려한 각 노즐의 한 단계당 적정 주입량은 10L로 판단된다. 모형토조시험 결과, 최대변위는 흙막이 벽체 배면에 그라우팅을 실시한 경우 무보강일 때의 변위보다 약 81% 감소한 것으로 나타났다. 보강된 배면에 상재압 50kPa와 150kPa를 작용한 상태에서 단계별 굴착에 따른 흙막이 벽의 거동을 파악한 결과, 벽체 변위는 보강만한 경우에 비해 각각 약 58%와 57% 증가한 것으로 나타났다.