• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.451-458
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• 2004

본 연구는 동결토의 동결심도 및 매설된 파이프라인의 온도분포를 예측하기 위하여 유효열용량 개념 반영한 수치해석 모델의 개발에 초점이 맞추어져 있다. 이를 위하여 저자는 사용코드인 ANAQUS를 활용하여 파이프라인이 매설된 폐쇄형 시스템의 화강 동결토에 대하여 비정상 열전달 수치해석을 수행하였다. 제안된 수치해석 모델은 Frozen Fringe에서 간극수의 상변화 효과가 반영되었다. 제안된 수치해석 모델과 실내 실험으로부터 얻어진 결과들을 비교함으로써 유효열용량 모델의 적용성을 검증하였다.

• 항공우주기술
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• 제11권1호
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• pp.126-134
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• 2012

본 논문을 통해 로켓 연소후류 전산해석에 적합한 단일화학종 비반응 해석 모델을 소개하였다. 이 모델의 기본적 개념은 고온 공기에 대한 동결 유동해석 기법에서 출발하였으나, 연소 후류에 대한 CEA 해석을 통해 구한 분자량 및 비열 값의 보정을 통해 동결 유동해석의 단점을 보완하였다. 단일화학종 비반응 해석모델과 유한속도 화학반응 해석 모델의 비교를 통해, 유사한 해석 결과를 얻는데 비반응 모델이 해석시간을 약 1/5 정도로 감소할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.85-94
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• 2012

최근 동결지반의 다양한 문제들에 대한 관심이 증대하면서 동결의 영향을 받는 지반의 거동특성에 관한 이론정립 및 체계적인 연구의 필요성이 제기되고 있다. 기존의 정립된 토질역학 이론과는 달리 동결지반에서 온도의 영향과 간극수의 동결에 의한 상변화는 간극수의 이동, 지반팽창, 작용토압의 급격한 증가 등 여러가지 문제들을 야기한다. 본 논문에서는 비동결-동결 전이 상태에서 연속성을 갖는 새로운 응력변수를 도입하여, 동결 작용을 받는 다공질 재료에 대한 THM 역학적 탄소성 구성모델을 유도하였다. 개발된 구성모델을 1차원 팽창압, 동결토의 삼축압축 강도 그리고 일방향 동결실험에 적용하여 해의 안정성과 구성모델의 적용성에 대하여 논의하였다. 수치해석 결과는 동결토의 복잡한 THM현상들을 효과적으로 묘사할 수 있었으며, 동결의 영향하에 있는 지반구조물의 해석과 설계 및 시공될 구조물의 장기거동예측에 활용될 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.13-23
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• 2001

도로나 철도 변에 나타나는 암반사면은 외부 기온에 영향을 받아 동절기부터 이른봄에 걸쳐 동결융해작용을 반복해서 받는다. 본 연구의 목적은 불연속성 암반이 동결융해작용을 반복하여 받을 경우 열화현상을 겪게 되고 이에 따른 암반의 안정성이 어떻게 변화되는가를 해석한다. 해석방법으로는 균질화법을 이용하여 불연속성 암반의 강도특성을 밝히고 파괴기준으로는 드러커-플래커 기준을 이용한다. 또한 실제 암석의 열화특성은 응회암을 채취하여 실내 동결융해실험에 의하여 열화특성을 정량화 하여 암반의 안정성 해석의 기초 자료로 이용한다. 현장사면에서 동결융해에 의한 열화의 깊이를 추정하기 위하여 일차원 열전도 방정식을 이용하여 온도에 영향을 받는 깊이를 구한다. 모델 사면의 동결융해 깊이를 결정한 후 모델 암반사면에서 암반의 강도 값의 변화양상을 해석한다. 암반의 작용하는 외력은 자중에 의한 중력만이 작용한다고 가정하고 안전율 해석을 실시한다. 그 결과 암반의 안정성 변화양상을 정량적으로 분석한다. 대상으로 하는 두 도시의 경우 동결융해 영향을 받는 깊이는 1.0m 내외 였으며 10년 경과 후에는 암반의 붕괴 조짐을 나타나는 것을 추측할 수 있다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제21권2호
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• pp.207-212
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• 1992

식품의 동결장치 설계 및 최적조작조건의 설정을 위해 필요한 식품중의 온도분포, 동결시간, 동결계면의 이동속도의 측정을 위하여 기존의 모델과 3단계동결 모델(3단계 수치계산모델)을 식품에 적용한 결과는 대략 다음과 같다. 1. Neumann왜와 체적변화를 고려한 Neumann해는 물의 경우 거의 일치하여 동결에 따른 체적팽창은 큰 영향이 없으며, 중간상을 고려한 Weiner때가 Neumann해보다 빠른 냉각속도를 나타내었다. 2. 체적팽창을 고려한 Neumann해를 물, 2% 한천겔, 20% 젤라틴 겔, 돈육에 적용시킨 결과, 결합수의 영향을 무시할 수 있는 물과 2% 한천겔에 잘 적용되었다. 또한, 잠열분산형 모델인 Weiner 해에는 결합수가 각각 16%, 23%로 그 값이 상대적으로 높은 젤라틴 20%겔과 돈육에 잘 적용되었으며, 돈육의 경우 중간상은 $0^{\circ}C$~-7$^{\circ}C$로 고려 할 때 실측치와 잘 일치하였다. 3. 3단계동결모델을 이용한 수치 해석해를 물과 20% 제라틴겔에 적용시킨 결과, Neumann해가 Weiner해보다 양호한 적용성을 보였다. 4. 이상과 같은 3단계동결모델에 의한 수치해는 수분의 존재상태 및 과냉각현상등의 문제를 포함한 식품의 동결현상을 기술하기에 그 범용성과 정도가 높은 모델임이 판명되어 금후에 상기 연구를 바탕으로 초기온도와 동결매체온도의 변화에 따른 빙결정의 크기 및 동결시간과 최대빙결정생성대 통과시간의 상관관계를 추정할 수 있다면 식품의 동결중 동결장치의 설계 및 최적조작조건의 설정이 가능하리라 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1D호
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• pp.55-61
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• 2009

이 연구는 지역별 환경변수 및 도로포장재료의 물리적 특성을 토대로 하여 국내에서 최근에 개발된 동결해석모델인 FrostAM을 사용하여 최근에 사업시행중인 전국 9개 사업지구에 대해 동결깊이 분석을 실시하였다. 동결깊이 분석에 필요한 자료중 환경변수는 기상청 사이트의 측정자료를 사용하였으며, 물리적 특성중 수리특성 분석을 위해 전국 각 지역으로부터 시료를 채취하여 불포화토 물성측정 장치를 사용하여 실내실험 및 분석을 실시하였다. FrostAM을 사용하여 분석된 동결깊이는 동결지수를 사용하여 결정된 각 사업지구의 동결깊이와 비교한 결과 14cm~44cm 작게 나타났다. 이러한 결과로 볼 때 동결지수에 의한 동결깊이는 전반적으로 크게 계상되었으며, 사업지구별로 설계자가 다르다는 점을 고려할 때 동결깊이 산정이 설계자에 따라 상당한 편차가 있는 것으로 보인다.

• 터널과지하공간
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• 제14권4호
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• pp.287-294
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• 2004

지하암반 냉동저장고 주변의 온도분포를 예측하기 위하여, FLAC을 이용한 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석 수행 시 암반 열물성에 대한 지하수 및 동결잠열의 영향을 고려하였으며, 2차원 및 3차원 수치해석 결과와 5년간의 지하암반 온도계측 자료를 비교하였다. 2차원 수치해석 결과 실험실 물성을 이용한 경우는 계측 결과와 큰 오차를 나타내었으며, 지하수 부피비 20% 및 동결잠열을 고려한 수치해석 결과가 계측 결과와 가장 작은 오차를 나타내었다. 하지만, 냉동기 가동시간이 증가하면서 지표면으로의 열 유동의 영향으로 커지는 오차는 커지는 경향을 나타내었다. 지표면의 영향을 고려하는 3차원 수치모델을 정립하여 수치해석을 수행한 결과, 지하수 및 동결잠열의 영향을 고려한 수치모델이 계측 결과가 잘 일치하는 경향을 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.399-405
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• 2010

동결융해과정이 지속적으로 반복되면서 발생되는 응력이력현상으로 인해 암반내의 피로현상이 누적되면서 암반내 누적 변위가 증가할 뿐 아니라 강도 역시 지속적으로 감소된다. 동결융해로 인한 응력의 hysteresis 현상은 대기온도의 영향에 의한 것으로, 일반적으로 점탄성 거동을 하게 된다. 그러므로, 이상물체를 이용한 암반해석을 위해, 일반적으로 점탄성 거동해석에 사용되는 Kelvin 모델을 적용할 수 있다. 또한 다공질암의 동결융해에 따른 열화 과정을 정량적으로 파악하기 위한 새로운 지표를 설정하고자 동결-융해 실험을 실시하였다. 본 연구에서는 다공성 응회암을 이용 동결-융해 실험을 실시 암석의 열화과정의 분석을 시도하였다. 실내실험 결과, 공극률의 변화를 정량화하여 열화특성을 설명하였다. 탄성계수 및 일축압축강도 등 암석의 물성변화를 공극률을 이용 열화 특성 함수로써 표현하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1994년도 춘계 학술발표 강연 및 논문 개요집
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• pp.80-80
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• 1994

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.