• Elastomers and Composites
• /
• 제46권1호
• /
• pp.29-36
• /
• 2011

단열재(thermal insulating materials)는 외부의 온도에 저항하여 내부의 열 손실이나 외부로의 열 방출을 최소화 하기 위한 재료로 열의 전도, 복사, 대류 현상을 최소화 하여 기계의 효율을 높일 수 있는 재료를 말한다. 이러한 단열재는 건축 산업을 비롯하여 자동차, 우주 항공 및 석유화학 등 수 많은 분야에 다양하게 사용되고 있다. 특히 실리카 에어로젤은 어떤 고체보다 낮은 열전도율로 인해 열차단제로 많이 사용되어 왔다. 하지만 낮은 기계적 강도로 인해 기존의 소재를 대체하는데 있어 문제점이 있다. 본고에서는 단열재에 대해 소개하고 최근 각광을 받고 있는 열 차단소재로의 실리카 에어로젤에 대해 다룬다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.27-36
• /
• 2018

그간 마이크로핀관 내 증발 열전달 및 압력 손실에 대하여 다수의 연구가 수행되었다. 하지만 대부분의 연구는 에어컨이나 히트 펌프에 사용되는 냉매에 대하여 수행되었고 R-404A에 대해서는 매우 제한된 연구만이 존재한다. R-404A는 근공비혼합냉매로 오존층 파괴와 관련하여 R-502를 대체하여 주로 저온 냉동, 냉장에 사용되고 있다. 본 연구에서는 낮은 질량유속 ($80kg/m^2s$에서 $200kg/m^2s$)에서 외경 9.5 mm 마이크로핀관 내 R-404A 증발 열전달 실험을 수행하였다. 또한 비교를 위해 외경 9.5 mm 평활관에 대한 실험도 수행하였다. 실험 결과 마이크로핀관의 전열촉진비는 질량유속이 증가할수록, 열유속이 감소할수록 증가하였다. 이러한 현상은 마이크로핀에 의한 대류 열전달의 증가와 열유속의 상대적 기여에 의한 것으로 판단된다. 또한 실험 범위에서 마이크로핀관의 마찰손실이 평활관의 마찰손실보다 다소 (최대 28%) 크게 나타났다. 기존 상관식은 저유량 R-404A 열전달계수 및 압력손실을 적절히 예측하지 못하는데 이는 본 실험 범위가 기존 상관식의 범위 밖에 있기 때문으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.78-83
• /
• 2016

발사체의 지상 운영과정이나 발사과정에서 일어날 수 있는 화재와 폭발사고 예방을 위해 1단 동체 내부에 형성될 수 있는 연소 환경에서 화염의 전파특성을 고찰해 보았다. 이를 위해 1단 동체 내부에 형성될 수 있는 고산소-저기압 환경을 연소챔버 내에 조성하고 고체연료를 점화시켜 화염 전파율을 측정하였다. 고체연료로는 두께가 0.18 mm인 광섬유를 사용하였다. 주어진 조건에서 산소농도가 증가함에 따라 광섬유를 따라 전파하는 화염의 속도는 급격히 증가하였지만 챔버 내의 압력이 대기압에 가까질 수록 화염의 전파속도는 감소하였다. 압력 증가에 따른 화염전파율의 감소의 원인을 파악하기 위해 대류열전달계수와 화염전파율의 압력 상관성 분석해 보았으며, 이를 통해 압력이 낮아질수록 대류 열손실이 줄어들어 화염전파율이 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
• /
• pp.1309-1314
• /
• 2010

우리나라는 전 국토의 70%가 산지로 구성되어 있어 도로준설 시 절토사면이 필연적으로 발생한다. 그러므로 사면의 안정성확보를 통해 인명피해와 경제적 손실을 막기 위해 보호 및 보강공을 실시하게 된다. 표면보호공법은 절토사면이 조사시점을 기준으로 안전율을 확보하고 있으나, 향후 우수나 풍화진행 등으로 안전율의 감소 방지와 예상치 못한 낙석 등에 대처하기 위한 공법이다. 그러나 식생공, 숏크리트 등의 표면보호공법 시공시 경사방향에 따른 일조량의 차이로 인해 구조물들의 변형 및 유지관리상의 문제점을 야기하고 있다. 식생공의 경우 사면방향이 북향일 경우 일조량의 부족으로 식생들이 정착을 하지 못하게 되고, 이때 사면은 표면보호기능이 상실되어 우수나 풍화진행 등으로 안전율이 감소하게 된다. 숏크리트의 경우는 남향의 사면에서 주간에 일조량이 과할 경우 열에 의해 팽창되고 주?야간 팽창 수축을 반복하여 대류열차에 의한 균열이 발생하게 된다. 이때 숏크리트가 파손되어 도로로 유입시 교통안전에 위협을 가하기도 한다. 이에 본 연구에서는 사면방향에 따른 표면보호공법 선정시 문제점을 논의해 보고 그 방안을 모색하고자 한다.

• 한국해양학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.43-48
• /
• 1983

동계 동해와 황해 표층 수십 메터에서 불안정 성층을 수반한 해양 온도 역전 현상이 종종 발생한다. 수온 역전층 발생의 원인으로서는 (1) 해면으로부터의 열손실을 보상하기 위한 해양 내부의 대류에 기인한 수온 역전, (2) 계절적 수온 변화가 하방으로 전달되면서 진폭과 위상이 바뀜에 따른 동계의 수온 역전, 그리고 (3) 냉수역에서 온수역으로 취송류가 이동함에 따른 수온 역전 등을 들 수 있는 바, 이 논문에서는 위의 세가지 수온 역전 발생 원인에 대하여 해석적인 모델을 제시한다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.527-539
• /
• 1992

본 연구에서는 터빈익렬의 입구유동면에 주어지는 끝벽 경계층유동에 의하여 익렬 내의 유동에서 발생하는 여러 와류들에 의한 2차 유동과 이와 연관된 여러가지 3차원 점성유동 현상 그리고 이에 따른 유동손실을 보다 정확히 예측하기 위한 수치해 석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요한 수치해석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요 한 수치해석코드를 작성하였다.유동특성에 대하여 상세한 연구결과가 보고되어 있 는 UTRC(United Technologies Research Center) 평면 터빈익렬을 연구대상으로 채택하 여 익렬 내의 3차원 유동특성을 연구하고 계산한 결과를 기존의 결과와 비교 검토하였 다. 강한 2차유동이 존재하는 경우에 발생하는 수치확산을 감소시키기 위하여 대류 항에 대하여 2차 정확도(second-order accuracy)의 선형상류도식(linear upwind sche- me)을 사용하여 일반적으로 널리 사용되는 하이브리드도식(hybrid scheme)에 의한 해 석결과와 비교하였다. 터빈익렬 내의 난류 유동은 익렬의 회전과 유선의 만곡 등에 의한 영향으로 복잡한 유동현상을 나타내지만, 터빈익렬 내의 난류유동 특성에 대한 실험결과가 아직까지는 부족하고 또한 본 연구에서는 평균유동값의 정확한 해석에 중 점을 두었으므로 표준 k-.epsilon. 모델을 사용하였다.

• 생태와환경
• /
• 제36권3호통권104호
• /
• pp.277-285
• /
• 2003

주암호의 수직 수평적 수온 구조의 계절변화를 이해하기 위하여, 2000년 3월부터, 2001년 5월까지 수온을 관측하였다. 관측된 수온자료와 기상자료를 이용하여, 수온 변화에 직접적인 영향을 미치는 열수지를 정량적으로 계산하였다. 겨울에는 호수가 대기로 열을 빼앗겼는데, 12월에 최대 109.45w/$m^2$의 열을 잃었다. 표층수의냉각으로 대류가 일어나, 수직적으로 균일한 수온을 보였다. 수평적으로는 수온의 차이를 보여, 호수로 물이 유입되는 상류 쪽은 수온 $3^{\circ}C$, 댐 부근에서는 약 $5^{\circ}C$의 물이 존재했다. 봄이 되면서 주로 표층을 통해 얻는 열로 인해 표층 수온이 상승하여, 수직적인 온도 차이를 보였다. 여름에는 표층을 통해 유입되는 열의 양이 증가하여, 7월에 최대 101.95w/$m^2$였다. 표층 가열과 함께, 상류로부터 크게 증가한 유량으로 인해 주암호 내부의 열이 증가하여 8월에는 표층 수온이 최대 $29^{\circ}C$ 이상이 되었다. 그러나 저층수는 약 $7^{\circ}C$였다. 가을이 되면서 표층을 통해 열을 잃게 되어 표층수의 수온이 낮아졌고, 표면혼합층은 두꺼워졌다. 기온이 더 낮아지는 겨울에는 표층을 통한 열 손실이 더 증가하여 2월에 수온이 가장 낮아졌고, 수직적으로 균일한 수온 특성을 보였다. 이러한 수온구조는 3월까지 지속되었다.

• 폴리머
• /
• 제29권6호
• /
• pp.549-556
• /
• 2005

단축압출기의 압출공정에서 고체수송부의 열전달 현상에 미치는 무차원수의 효과를 수치 해석적인 방법으로 연구하였다. 스크루의 기하학적 구조 및 특성에 따른 압출기 내에서의 고체 흐름 상태에 대한 이해를 바탕으로 고체 수송부에 대하여 열 수지 방정식을 세우고 무차원화하였다. 이에 유한체적법과 멱법칙 도식을 적용하여 이산화 방정식을 유도한 다음 반복 대입법과 완화법으로 해를 구하였다. 고체수송부의 열전달 특성을 규정하는 무차원수인 Biot 수와 Peclet 수가 수지 공급부의 온도와 고체수송부의 길이에 끼치는 영향을 조사하였다. Biot 수가 증가하면 냉각에 의한 열 손실이 지배하여 배럴의 온도는 급격히 감소하지만 고체층의 온도와 고체수송부의 길이에 미치는 영향은 적으며, Peclet 수가 증가하면 대류 항이 지배하여 고체층의 온도가 감소하고 고체수송부의 길이가 증가한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.463-463
• /
• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제36권8호
• /
• pp.1016-1023
• /
• 2012

열교환기는 다수의 원관으로 구성하고 있기 때문에 원관 주위에서 국소열전달과 압력강하의 해석, 크기의 성능과 추산, 경제성으로 설계 시 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 어긋나기배열 직교류 열교환기에서 물의 온도 및 공기량 변화에 따른 대류열전달계수, 대수평균온도차, 압력손실 등을 고찰하기 위하여 실험 및 해석을 수행하였다. 본 열교환기는 관군이 5행 7열 어긋나기배열로서 구성하였으며, 실험 및 해석 조건은 물의 온도는 $40^{\circ}C{\sim}65^{\circ}C$ 범위이고, 공기량은 $5.0{\sim}12.3m^3/s$ 범위이다. 그 결과로서 물의 온도 및 유량을 증가함에 따라 공기밀도가 감소하여 유속도 낮아지는 특성을 보여 레이놀즈수가 감소하고, 공기량 증대로 평균열전달계수가 증가하여 전열성능은 향상됨을 알 수 있었고, 압력손실도 증가하였다. 그리고 해석결과로서는 열전달율의 경우는 약 8~12%, 압력강하는 약 0.01~7.5% 오차를 나타내어 본 연구의 적합성을 평가할 수 있었다.