• 한국가시화정보학회지
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• 제8권2호
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• pp.23-30
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• 2010

Regarding the aircrafts with a rotor blade system, the miniaturization of them is limited due to the rotor blade length and the tail rotor system. To miniaturize an aircraft, an equipment is required that increases thrust and also shortens the length of the rotor blade. The present study will conduct the flow analysis for miniaturizing the aircraft by applying a duct to the coaxial rotor blade system without tail rotor. First, the verification on the calculated results was conducted through the computational flow analysis on the coaxial rotor blade system without a duct. Then, the flow analysis for the coaxial rotor blade systems was performed including Ka-60 duct, Single duct, Twin duct, and Double duct, respectively. From the numerical results, the thrust coefficient appeared higher with the duct than without a duct for the coaxial rotor blade system. Especially, in the case of Double duct, the thrust was improved due to the increase of incoming flow and the extension of the wake area. These results will be used as the basic concepts for miniaturizing the aircraft with the rotor blade system. The flow analysis on the coaxial rotor blade system including the fuselage remains as a future work.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.1-8
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• 2020

건물 내부 공기 순환을 위한 공조 덕트는 장기간 사용 시 오염물질이 내부에 쌓여 인력 또는 로봇이 투입되어 청소가 주기적으로 수행된다. 청소는 작업시간과 인건비 문제를 해결하기 위해 최근 원격 조정으로 로봇을 작동시키는 방법이 사용되고 있다. 하지만 완전 자동화가 아니라 인력 의존적이며 청소 시간 단축에도 한계가 있다. 본 연구는 공조 덕트 청소 로봇 자율 주행을 위해 교차점 검출 알고리듬 개발에 대한 것이다. 자율 주행은 청소 로봇에 장착된 카메라 영상에서 교차점 검출 알고리듬을 통해 추출된 점과 중심점 사이의 거리 및 각도를 계산하여 로봇을 제어하도록 구성된다. 교차점 검출을 위한 데이터는 3D CAD 프로그램을 이용한 공조 덕트 내부 이미지를 Python을 이용해 교차점 좌표 및 두 경계선 각도를 추출하여 생성했다. 검출 알고리듬은 딥러닝 중 CNN 모델이 학습에 사용됐으며 학습 모델은 입력이미지에서 교차점 정보를 추출하며 학습 모델 정확도는 면적과 거리를 이용해 판단했다. 알고리듬 검증을 위해 청소 로봇을 제작했으며 로봇은 몸체, Raspberry Pi, 카메라 및 초음파 센서를 포함한 제어부, 모터와 바퀴를 포함한 구동부로 구성된다. 알고리듬을 탑재한 로봇 청소기 주행 영상을 통해 알고리듬을 검증했다. 향후 공조 덕트뿐만 아니라 에스컬레이터 등 다양한 환경에서 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.197-204
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• 2013

본 연구에서는 덕트 버너를 추가적으로 사용하는 수직형 배열회수 보일러(HRSG)에서 발생하게 되는 화염에 의한 전열면으로의 화염 복사 열전달에 의한 영향을 살펴보기 위한 해석 기법을 마련하였다. 덕트 버너 화염과 전열면은 가상의 평면으로 가정하였고, 화염 온도, 면적 및 방사율 입력정보는 간략화 하였다. 덕트버너 설치 위치 및 연료를 달리한 3 가지 해석 case 가 고려되었으며 계산된 화염 복사 열전달률과 열유속은 삼원자 가스 복사 및 대류 열전달과 비교되었다. 모든 해석 case 에서 삼원자 가스복사 열전달에 의한 영향은 미미하였고, 전열면에서 대류 열전달 대비 화염 복사 열전달률은 8~41%인 것으로 나타났다. 이 연구에서 얻은 중요한 사실은 화염 복사가 집중되는 전열면의 중앙부분에서 국부적인 열유속은 화염 복사에 의해 완전히 지배된다는 것이다.

• 연구논문집
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• 통권29호
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• pp.39-48
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• 1999

건물화재시의 피난자의 인명안전 확보를 위한 가압방연 설계프로그램에 필요한 건물요소의 모델링 방법, 계산방법 등을 제시하였다. 건물의 각 층에 급기용 송풍기를 설치할 수 없기 때문에 층에 따른 압력차 분포는 필연적이다. 전층가압방연 방식에서 급기덕트나 각종 유로면적이 동일하다면 송풍기에서 가까운 구획은 압력이 커지며 먼 구획은 압력이 감소할 수밖에 없다. 따라서 건물 전체가 규정범위내의 압력차로 유지되어야하기 때문에 송풍기에서 가장 멀리 떨어진 구획의 압력차를 기준으로 설계하여야 한다. 이러한 경우 과도한 송풍기의 용량으로 인한 문제에 더하여 송풍기로부터 가까운 구획에는 과압이 발생할 수도 있다. 그러므로 본 연구에서 얻어진 프로그램과 같은 설계구도를 활용하면 각 층의 공기 공급 덕트의 단면적을 달리한 경우를 계산할 수 있다. 예제에서 언급한 바와 같이 각 층 공기공급 덕트의 단면적을 달리하므로 써 송풍기의 용량을 감소시킬 수 있게된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.453-460
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• 2013

평판형 태양열 집열기의 효율을 높이기 위한 방법으로 열전달 향상 장치의 삽입, 표면 거칠기의 변화 등 다양한 방법들이 알려져 있다. 본 연구는 실험을 통해 다양한 열전달 향상 장치를 제작하고 이를 덕트에 삽입해 실험을 수행하였다. 실험은 기본적으로 덕트 윗 평판에 일정한 열유속을 가하였고, 삽입된 모델은 매끈한 덕트 형상(Base case)과 Chamfered rib $10^{\circ}$, Chamfered rib $20^{\circ}$, Rib & Groove, Rib & Dimple 모델이다. 실험은 Reynolds 수가 2,300~22,000의 범위에서 이루어졌으며 이는 난류영역에 해당한다. 열전달 향상 장치를 삽입하면 면적의 증가와 2차 유동으로 인하여 열전달이 향상되고, Reynolds 수가 증가할수록 열전달이 향상되었으며 압력강하도 증가하였다. 열전달 측면에서는 Rib & Dimple 모델이 열전달 향상 효과가 가장 좋았으며, 압력강하는 Chamfered rib $10^{\circ}$ 모델이 가장 낮았으며, 성능계수 측면에서도 Chamfered rib $10^{\circ}$ 모델이 가장 높은 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.177-188
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• 2019

횡류식 환기 시스템이 설치된 터널에서 급, 배기구 포트 개구면적의 최적화는 외부로부터 터널 내에 급기되는 신선공기의 분배를 균일하게 하고 터널 내 오염물질을 효율적으로 배출하여 터널 이용자에게 안전하고 쾌적한 터널 환경을 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여 횡류 환기방식이 적용된 대심도 복층터널 내부에 균일한 급기 또는 배기풍량을 얻기 위해서 급, 배기구 포트 면적계산 및 최적화하기 위한 프로그램이 개발되었다. 개발된 포트 면적 계산 및 최적화 프로그램의 신뢰성 확보를 위해 현재 운영 중인 반횡류 환기방식을 적용하고 있는 터널의 덕트 내 풍속을 측정하였다. 또한 동일한 터널에 대한 3차원 수치해석을 수행하였고 CFD 결과를 측정된 값과 비교하였다. 분석결과, 프로그램이 예측한 값과 현장측정결과의 오차율은 약 6.72%를 보이고 있으며, 3차원 수치해석 결과와의 오차율은 약 4.86%로 나타났다. 두 결과 모두 10% 이내의 오차율을 보이고 있으므로, 이 포트 개구면적 최적화 프로그램을 사용해서 횡류식 터널의 급기 및 배기 포트의 최적화 설계가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권6호
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• pp.53-59
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• 2010

본 연구는 최소 압력 모사로 엔진 배기가스를 배출시키기 위한 최적 이젝터 크기를 결정하기 위한 것을 목적으로 한다. 실험 챔버로 유입되는 2차 냉각 공기는 유량제어 밸브들과 진공펌프가 장착된 배출구를 통해 엔진배기가스는 분리되어 배출된다. 기존 고도시험 장치와 달리, 본 연구에 제안한 형상은 기존 이젝터의 압력 회복을 개선한 좀 더 작은 포획 면적을 가진 배기 이젝트를 사용하면 가스에 스텔링 챔버로 부터 20% 냉각 공기를 부가하여 배출시키도록 크기가 정해진다. 제안된 형상은 벨마우스 이젝터와 엔진배기 출구의 면적비가 이론적으로 약 1.2를 갖는다. 제안된 형상의 혼합 공기 모사결과에 따르면 큰 에너지는 기존 시스템 비해 좀 더 개선된 압력 회복과 감소된 전력 소모를 같음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.878-885
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• 2008

최근에 많은 수요와 각광을 받고 있는 디스플레이 장치에서 CRT는 곡면이며 무겁고 큰 부피 때문에 LCD, PDP, OLED와 같은 평판디스플레이(FPD)로 대체되고 있다. FPD는 $0.6\sim0.8mm$ 두께의 대면적 글래스에 여러 공정을 거친 후에 최종 제품 규격으로 절단하여 제작하기 때문에 글래스의 면적이 크면 클수록 FPD의 생산성이 높다는 밀접한 관계를 갖는다. 따라서 FPD 제조 업계에서는 글래스 면적을 증가시키기 위하여 노력하고 있으며, 예를 들면, 현재 8세대 LCD인 경우 약 $2,200mm\times2,600mm$의 면적을 가진다. 이러한 글래스를 이송하는 대표적인 장치로서 공기부상 컨베어시스템은 압축공기를 이용해서 FPD용 대면적 글래스 등을 약 $0.3\sim0.5mm$ 정도 부상시켜 비접촉으로 이송할 수 있는 장치이다. 이 때 글래스와 다공질판 표면 사이의 공기 유동이 모델링되고 해석되며, 이것으로부터 글래스의 공기부양 조건이 예측될 수 있다. 글래스를 이송시 전기공급 중단에 의하여 압축공기가 공급되지 않아 부상판과 접촉이 발생하였을 때, 자기윤활 특성을 가진 다공질판 위의 글래스는 1mm 홀을 많이 가진 사각덕트 부상판 위의 글래스와 조사, 비교된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권5호
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• pp.638-644
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• 2010

사각 덕트내 열전달과 유동 양상을 조사하기 위해 꼬임식 테이프 만 설치한 경우와 꼬임식 테이프와 리브(rib)를 설치한 경우에 대해 충분히 발달된 난류유동에 관한 수치 해석을 행하였다. 수치 해석에서는 레이놀즈 수가 8,900에서 29,000 범위의 난류 스월유동, 채널수력직경에 대한 리브의 높이(e/$D_h$)가 0.067, 그리고 채널 수력 직경에 대한 시험부 길이(L/$D_h$)가 30인 경우에 대해 고려하였다. 리브는 채널 바닥면에 만 길이 방향으로 설치하였다. 꼬임식 테이프는 0.1 mm 두께의 탄소강 판 재질이며, 폭은 28 mm, 길이는 900 mm이고 2.5 번 회전시켰다. 각 벽면은 서로 단열된 알루미늄 판으로 구성되었다. 2가지의 가열 조건에 대해 조사 하였다: (1) 사각 전체 벽 면적에 일정한 열유속으로 가열, 그리고 (2) 사각 채널에서 마주보는 상하 양면 만 가열. 연구 결과 상하 양면 만 가열하는 경우가 4면 모두 가열하는 경우보다 열전달 계수가 우수하였고 꼬임식 테이프와 리브를 설치한 경우 열전달 계수가 현저히 향상되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권6호
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• pp.429-439
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• 2013

본 연구에서는 로터 성능 해석을 위한 로터 성능 해석자를 개발하고 이를 사용하여 방풍 구조물 내부의 로터 성능 해석을 수행하였다. 로터 성능 해석자는 깃요소 이론 기반의 actuator disk model을 사용한 해석자를 사용하였다. 또한, 주변의 구조물로 인한 로터 하중의 비대칭성을 고려하기 위해 깃요소 이론에서 블레이드의 flapping 운동에 대한 해석을 수행하여 유효받음각 계산에 적용하였다. 개발된 해석자를 사용하여 바닥면과 벽면에 의한 로터 성능 변화에 관한 연구와 비교 검증을 수행하였다. 방풍 구조물 형상에 따른 로터 성능 해석을 통해 방풍 구조물에 의한 로터 성능 감소 현상을 확인하였다. 이를 통해 방풍 구조물이 없는 경우 대비 95% 이상의 로터 성능 비를 가지는 방풍 구조물의 유출입덕트 면적을 제안하였다.