• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.629-639
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• 2011

구조모델의 하나인 Maxwell-Eucken(ME) 모델을 이용하여 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 예측할 수 있는 새로운 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 기질, 물 그리고 공기가 각각 연속상으로 존재하는 경우에 해당하는 3개 ME모델의 선형조합으로 표현되며, 매질 내에서 각 성분의 상대적 연속성 정도를 나타내는 '연속성계수'의 개념을 도입하여 선형방정식의 계수로 이용하였다. 기질의 연속성계수는 공극률과 선형의 관계를, 물과 공기의 연속성계수는 포화도와 선형 또는 비선형의 관계를 갖는 것으로 가정하였다. 공극구조가 알려진 3개 시료에 대한 열전달 모사 결과와 3개 시료의 열전도도 실험 결과를 이용하여 제시된 모델의 신뢰성을 평가하였다. 6개 시료에 대한 모델 예측값의 결정계수($R^2$)는 선형모델의 경우 0.86-0.98, 비선형모델의 경우 0.88-0.99로 나타나 모델의 예측 신뢰도가 매우 높은 것으로 분석되었다. 또한, 6개 시료에 대한 분석 결과를 이용하여 기질의 연속성계수와 공극률과의 관계식을 제시하였다. 따라서 본 예측모델은 기질의 열전도도, 공극률 및 포화도로부터 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 계산하는 데 이용될 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권9호
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• pp.781-788
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• 2012

공개소스 전산유체 해석 라이브러리인 OpenFOAM을 이용하여 액체 로켓 연소기의 산화제 매니폴드 내 유동 해석을 수행하였다. 정상 상태의 비압축성 난류 유동 해석을 통하여 분사기 차압 모사를 위한 다공성 매질 영역이 포함된 복잡한 3차원 형상에 대한 유동해석에 있어서의 OpenFOAM 적용 가능성을 평가하였다. 향후 로켓 연소장치 내의 주요 물리적 현상을 포함한 보다 다양한 해석 사례에 대한 평가를 수행함으로써 설계 평가 및 해석 도구로서의 OpenFOAM의 유용성 및 적용 범위를 확인/확대해나갈 계획이다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.98-105
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• 1999

본 연구에서는 전기장에 의하여 유발되는 자연대류의 영향을 줄이기 위하여 수평 다공성 유체층에 열적 성충화를 유지하여 부력과 유체층의 안정화 효과를 체계적으로 조사하였다. 이를 위하여 수평 다공성 유체층에서 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식을 이론적으로 유도하고, 전기화학 실험을 통하여 이론에 의한 모델을 보완하였다. 물질전달 상관식은 다공성 매질층에 대한 유동 방정식으로 Forchheimer모델을 사용하고 미세 난류 모델을 적용하여, 용질 및 열 Darcy-Rayleigh수와 Lewis 수로 유도하였다. 실험에서는 다공성매질에 포화된 황산구리황산용액내의 구리이온을 전기 화학적 방법을 통하여 확산 또는 자연대류에 의한 물질전달 실험을 수행하였다. 이론 및 실험적 해석 결과를 종합하면 다공성 매질 내에서 구리이온의 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식은 다음과 같다. $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ 본 연구의 결과는 실험치와 잘 부합되었으며, 모델식의 원형은 열 및 물질전달계에서 자연대류의 영향을 효과적으로 제어할 수 있는 방안으로 활용될 수 있을 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권1호
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• pp.1-7
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• 1995

다공성 매질을 통한 방사성 핵종의 콜로이드에 의한 이동을 실험과 새로운 모델을 도입하여 살펴보았다. 본 실험에서는 기존의 컬럼 슬라이스 방법을 개선하기 위하여 비파괴 스캐닝 시스템을 개발하였다. 이 장치를 이용하여 기존의 방법보다 훨씬 많은 핵종이동에 관한 자료를 측정하였다. 중성자조사를 시킨 진흙 입자와 여기에 방사성 핵종을 흡착시켜 콜로이드 입자를 만들었다. 실험결과 콜로이드 입자의 크기 분포에도 불구하고 콜로이드 여과계수는 2개의 그룹으로 명백히 구분되었다. 이를 모사하기 위하여 2개의 파라미터를 이용한 새로운 모델식이 개발되었고, 모델식은 실험결과를 잘 모사하였다. 흡착된 핵종중 $^{137}$Cs은 주로 콜로이드 형태로 이동하였으나 $^{Sr}$ 은 그렇지 않았다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.296-296
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• 2009

산화물 사용후핵연료를 대상으로 하는 파이로 공정은 고온 용융염 매질에서 산화물을 금속으로 전환시키는 전해환원 공정으로부터 시작된다. 이후, 전해정련 공정이 도입되어 전해환원 공정에서 금속으로 환원된 생성물을 처리하게 된다. 전기화학적 공정인 이 두 공정에는 전류전달 매질인 전해질로 용융염이 사용된다. 그러나 전해환원 공정은 LiCl 염을 기반으로 하는 반면 전해정련은 LiCl-KCl 공융염 조건에서 운전하여 두 공정의 연계성 향상 및 공정 안정성 확보를 위해서는 전해환원 공정에서 생성되는 금속전환체에 존재하는 잔류염을 제거하는 공정의 도입이 두 공정사이에 고려되고 있다. 전해환원 공정에서 산화물이 금속으로 환원되는 동안 고체입자의 외형이 유지되며 따라서 제거된 산소에 의해 금속전환체에는 공극이 발생하게 된다. 또한, 전해환원에 도입되는 산화물의 물리적 형태가 분말 또는 펠렛 등 다양한 형태로 도입 가능하여 단위 입자들 사이에 많은 공극이 발생하게 된다. 이렇게 기존재하거나 또는 공정 운전에 의해 새롭게 생성된 공극에는 전해환원 매질인 LiCl 염이 침투하여 금속전환체는 염에 의해 젖게 되며 공정 종료시 고화되어 금속전환체에 포함된다. LiCl을 제거하기 위해서는 가열에 의한 증류가 연구되고 있다. 그러나 LiCl의 낮은 증기압에 의해 비교적 낮은 온도에서 증발시키기 위해서는 감압조건이 필수적으로 고려되어야 한다. 한국원자력연구원에서는 다공성 모의 금속전환체를 사용하여 LiCl에 의한 Wetting 후 적절한 증발 조건 결정을 목적으로 온도 및 압력 조건 설정을 위한 기초실험에 결과를 수행하였다. 본 연구의 기초 실험 결과 $700^{\circ}C$온도 조건과 감압조건이 잔류염 제거를 위한 공정조건임을 밝혔다. 또한 모의 금속전환체를 담고 있는 미세 다공성 Basket은 고온조건에서 공극의 변형에 의해 증발에 대한 저항으로 작용하여 증발 효율을 저하시키는 것으로 나타났다. 따라서 잔류염 제거를 위해서는 전해환원 Basket이 비교적 큰 공극을 지녀야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.1013-1023
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• 2003

본 연구에서는 최근 환경재료로서 관심이 모아지고 있는 다공성 콘크리트를 하천구조물(보 및 하상재료)에 적용함으로써 수질을 개선하고자 수행하였다. 먼저, 물리ㆍ화학적 특징을 평가해 본 결과, 공극률 10% 및 30%의 다공성 콘크리트의 압축강도는 일반 콘크리트의 최저 압축강도(180 kgf/$cm^2$)를 상회하여 하천구조물에 적용 가능하였고, 알칼리 용출에 의한 부착 미생물에의 영향도 거의 없을 것으로 판단되었다. 또한, 일반 콘크리트와 다공성 콘크리트로 하천구조물을 제작하여 부착물의 성상을 비교ㆍ검토한 결과, 같은 유속조건에서 부착물의 DW량은 일반 콘크리트에 비해 다공성 콘크리트가 1.6배 높은 것으로 나타났으며, 반면에 유속을 10배 달리한 실험의 결과에서는 거의 같은 부착물의 DW량을 보여 부착매질에 의한 영향이 유속에 의한 영향보다도 더 크게 작용한 것을 알 수 있었다. 부착물의 성상에서도 건조물중 AFDM의 비가 다공성 콘크리트에서 더 큰 것으로 나타났으며, 특히 N, P의 비가 높은 것은 부착 생물에 의한 흡수 및 흡착, 물질대사에 의해 유기물 제거가 더 컸기 때문으로 사료된다. 수질개선 효과에 있어서 전 구간을 종합한 결과, 다공성 콘크리트를 적용한 하천구조물에서의 SS, BOD, COD, T-N, T-P의 제거효율은 일반 콘크리트 보다 각각 34.6%, 36.9%, 33.9%, 18.3%, 21.6% 씩 증가하여 하천 수질개선에 크게 기여한 것으로 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.97-103
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• 1993

두 개의 서로 다른 수문지질학적 성질을 갖는 다공성 매질이 대수층을 이룰 때, 수두분포를 적분방정식을 이용한 준해석적인 방법으로 구하는 방법을 연구하였다. 하단(下端)에서 지하수위(地下水位)의 위치가 알려져 있고, 하단(下端)에서의 경계조건이 일정수도 혹은 일정 유동량으로 주어질 때의 1차원 해석 알고리즘을 개발하고, 충적층(沖積層)(alluvium) 위에 석탄재(fly ash)를 매립하는 처분장의 경우에 적용하였다. 그 결과 얻어진 수두분포는 경계면 바로 윗부분에서 매우 큰 압력경사를 나타내었고, 이것이 수치해석을 어렵게 만드는 요인임을 발견하였다. 해석적으로 얻은 압력경사는 수치해석 수행시 격자(格子)의 배열을 어떻게 할 것인지에 대한 대안을 제시하였고, 그에 따른 수치해석 결과는 해석치와 근사함을 보였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권1호
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• pp.110-116
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• 2016

The present study numerically investigated the deformation of the interface of two-phase fluids flow in a blast furnace. To simulate three-dimensional(3D) incompressible viscous two-phase flow in the furnace filled with the air and molten iron, the volume of fluid(VOF) method based on the finite volume method has been utilized. In addition, the porous medium with the porosity has been considered as the bed of the particles such as cokes and char etc. For the comparison, the single phase flow and the two-phase flow without the porosity have been simulated. The two-phase flow without porosity condition revealed the smooth parabolic profile of the free surface near the outlet. However, the free surface under the porosity condition formed the viscous finger when the free surface was close to the outlet. This viscous finger accelerated the velocity of the free surface falling and the outflow velocity of the fluids near the outlet.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.78-88
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• 2007

In the present study a detailed examination of various porous media models for predicting filtration efficiency and pressure drop of diesel particulate filter (DPF), such as sphere-in-cell and constricted tube models, are attempted. In order for demonstrating their validities of correct estimation on permeability, geometry of property configurations common in commercial cordierite DPFs are correlated to the porous media flow models, and validations of predicted filtration efficiencies due to the use of different unit collectors are made with experiments. The result shows that the porosity, pore size and permeability of cordierite DPF can be successfully correlated by Kuwabara flow field with correction factor of 0.6. The unit collector efficiency predicted by sphere-in-cell model agrees very well with measurements in accumulation mode, whereas that by constricted tube model with significant prediction error.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권12호
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• pp.1635-1643
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• 2000

The present work investigates a heat transfer phenomenon at the interface between a porous medium and an impermeable wall. In an effort to appropriately describe the heat transfer phenomenon at the interface, the heat transfer at the interface between the microchannel heat sink, which is an ideally organized porous medium, and the finite-thickness substrate is examined. From the examination, it is clarified that the he heat flux distribution at the interface is not uniform for the impermeable wall with finite thickness. On the other hand, the first approach, based on the energy balance for the representative elementary volume in the porous medium, is physically reason able. When the first approach is applied to the thermal boundary condition, and additional boundary condition based on the local thermal equilibrium assumption at the interface is used. This additional boundary condition is applicable except for the very th in impermeable wall. Hence, for practical situations, the first approach in combination with the local thermal equilibrium assumption at the interface is suggested as an appropriate thermal boundary condition. In order to confirm our suggestion, convective flows both in a microchannel heat sink and in a sintered porous channel subject to a constant heat flux condition are analyzed. The analytically obtained thermal resistance of the microchannel heat sink and the numerically obtained overall Nusselt number for the sintered porous channel are shown to be in close agreement with available experimental results when our suggestion for the thermal boundary conditions is applied.