• 전기화학회지
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• 제11권4호
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• pp.273-283
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• 2008

고분자 전해질 연료전지의 구성요소인 기체 확산층(Gas Diffusion Layer)은 반응물을 채널에서 MEA로 전달하며 동시에 생성물을 MEA에서 채널로 전달하는 역할을 한다. 기체 확산층의 기체 투과도가 클수록 기체 확산층을 통과하는 반응기체의 양이 증가하여 고분자전해질 연료전지 성능이 향상되며 물질전달과 함께 열전달이 이루어지기 때문에 생성열에 의한 MEA의 온도상승을 억제해준다. 본 연구에서는 기체 확산층의 기체투과도를 달리하여 전기화학 반응과 열 생성을 고려한 3차원 수치해석 모델을 통해 동일 반응면적을 가지는 직선형 채널과 곡사형 채널에 대해 열전달 및 물질전달 특성을 분석하였다. 수치해석 결과 직선형 채널의 경우 곡사형 채널에 비해 기체 확산층의 기체투과도에 따른 성능 변화가 크지 않았다. 이러한 이유는 직선형 채널에서 주된 물질전달은 확산에 의해 이뤄지기 때문이다. 곡사형 채널의 경우 기체투과도가 높을수록 대류에 의한 물질전달로 원활한 물질전달이 이뤄졌기 때문에 연료전지 성능이 증가 되었으며 원활한 물질전달이 열전달을 촉진하여 MEA의 온도를 낮추었다. 또한 곡사형 채널에서는 기체투과도가 작아질수록 확산에 의한 물질 및 열전달 특성을 보여주었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.17-24
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• 2006

최근에 에너지절약 차원에서 종래의 공조방식을 대신할 새로운 냉난방시스템 개발이 요구되고 있는데, 본 논문에서는 태양열 집열기를 이용하는 데시컨트 시스템 중 제습역할을 실질적으로 담당하는 제습기의 충진층 부분에서의 열 및 물질전달에 관한 일련의 해석 결과를 발표하고 있다. 제습과정에서 액체흡수제는 충진층에서 열 뿐만 아니라 물질전달을 수반하게 되는데, 이 결과 건물에 냉방 및 난방효과를 가져다 준다. 따라서 이 충진층의 최적 설계가시스템의 효율을 극대화하기 위해서는 무엇보다도 중요한데, 이를 위해서는 충진층에서의 열 및 물질전달 양상을 규명하여야 한다. 따라서 금번 실험에서는 공기와 액체흡수제와의 접촉면적을 넓히기 위해서 충진재로써 3cm(직경) ${\times}$ 3cm(높이)인 시판중인 플라스틱 재질을 사용하고, 실질적으로 40cm(너비)${\sim}$40cm(깊이)${\times}$40cm(높이)의 충진층을 직접 제작하여 실험을 행하였다. 그 결과, 공기측 열 및 물질전달 계수는 공기 온도와 밀접한 관계를 갖고 있으며, 또한 물질전달계수는 열전달계수와 같은 경향을 보이고 있음을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.503-511
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• 2013

연료전지 시스템에서 공급기체 가습은 연료전지 성능효율과 전해질막 수명 향상 측면에서 중요하다. 판형 막 가습기는 일반적으로 유동 방향에 따라 직교류와 대향류로 구분되고 판과 막 사이에서 고온 다습한 공기와 저온 건조한 공기의 열 및 물질전달이 이루어진다. 본 연구에서는 현열 및 잠열 ${\varepsilon}$-NTU 법을 이용하여 입구 온도와 유량 변화에 따른 열 및 물질전달 성능 변화를 유동 방향에 따라 비교하였다. 이를 통하여 저유량 일 때 대향류는 직교류 보다 열 및 물질전달 성능이 높은 것을 알 수 있었고 유량이 증가함에 따라 성능 차이가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 입구온도가 증가함에 따라 열전달 성능 변화는 작은 반면 물질전달 성능 변화는 비선형으로 크게 감소되는 결과를 얻었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1994년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.36-37
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• 1994

Sirkar등[1]이 많이 연구한 hollow-fiber contained liquid membrane방식보다 막내부에서의 물질전달 저항을 크게 낮출 수 있는 이른바 flowing liquid membrane방법을 Teramoto등[2]은 제안하였다. 좀더 발전된 membrane absorber방식으로서 평판형(flat-sheet type)막으로 흡수(absorption) 및 탈착(desorption)모듈을 구성하고, monoethanolamine 흡수제(absorbent)로 $Co_2/CH_4$ 분리에 적용하여 선택도를 크게 향상시킨 기존의 실험결과도 볼 수 있다. 막에서의 기-후 접촉과 반응이 수반된 물질전달에 의한 기체흡수 현상에 관해 많은 이론해석과 실험결과가 연구된 바 있다. 본 연구에서는 이산화탄소와 같은 산성기체(acid gas)의 분리에 주로 적용될 새로운 방식의 순환식 중공사막 흡수기 (circulatory hollow-fiber membrane absorber: HFMA)를 제안하고 이의 실제적용에 대한 기초로서 모델해석에 의한 분리성능을 예측하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권11호
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• pp.977-984
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• 2013

흡착식 제습기에 적용되는 제습 로터는 높은 제습 성능을 달성키 위해, 흡수율이 높은 재질로 구성된 수많은 미세 채널을 포함하고 있다. 본 연구에서는 습공기 흐름에 의해 나타나는 제습 로터 내부의 반복적인 흡착/탈착 과정에 대한 수치해석 결과를 소개한다. 수치해석의 정확도와 효율성을 고려하여 흡습층 내부에서는 표면 확산(surface diffusion)만을 고려하여 해석을 수행하였다. 해석결과는 이전의 연구와 비교하였고, 온도에 대한 비교 오차는 약 2%이하인 점을 감안하여 해석결과가 매우 잘 일치하는 것을 확인하였다. 단일 채널 내부에서 유동층 (flow layer)과 흡습층 (desiccant layer) 간 열/물질전달 연계 해석을 통하여 채널 내부의 수증기 분율, 흡수된 물 분율과 온도 등에 대한 시간 및 공간적 변화를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.2132-2146
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• 1991

본 연구에서는 기존 유속계에 의한 측정이 어려운 점을 감안하여 나프탈렌 승 화법을 이용하여 열교환기 시스템의 한 모델인 원봉에 유한한 길이의 환상핀이 부착된 경우 환상핀과 원봉이 만나는 부분에서 와류들 특히 V2, V3등 구석와류가 물질전달을 증가시키는 구조에 대해 고찰한다. 이는 원봉 주위의 환상핀에 의한 대류 물질전달 에 영향을 줄수 있는 레이놀즈수, 환상핀의 크기에 따른 형상비, 그리고 경계층 두께, 배제 두께 등의 유동변수를 변화시켜 가며 물질전달률과의 관계를 규명하여 열교환기 설계의 기본자료를 제공한다. 또한 환상핀 사이의 원봉표면에 대한 전체물질전달률 을 측정하며, 환상핀에 인접한 곳에서 구석와류에 대한 환상핀의 끝 벽면 영향을 알아 보고 이를 근거로 하여 말굽와류의 3차원 박리 유동구조를 정성적으로 규명하고자 한 다.

• 플랜트 저널
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• 제15권1호
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• pp.25-30
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• 2019

본 연구에서는 배관 곡관부의 유동가속부식을 일으키는 인자 중 수력학적 인자인 유동형태 변경에 따른 영향을 분석하고 부식을 저감시키는 연구를 추진하였다. 열전달과 물질전달, 물질전달과 유동가속부식의 상사성에 대해 이론적 분석을 통해 확인하고 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 국소대류열전달계수를 해석함으로써 곡관부의 물질전달 특성에 대해 고찰하였다. 곡관부 상류의 직관부 내표면 안쪽과 바깥쪽에 요철을 설치하였을 때 최대 국소열전달계수는 기본유동에 비하여 현저히 감소하여 요철의 위치와 형태에 따라 차이가 있으나 24.9%까지 감소함을 확인하였으며, 곡관부 상류의 직관부에 가인드 베인을 삽입하면 가이드 베인에 의한 배관 내측면적 크기에 따라 차이가 있으나 최대 국소열전달계수가 기본유동에 비해 12.5%까지 감소함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권1호
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• pp.9-20
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• 2000

An analysis of heat and mass transfer has been carried out for multi-wafer Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD). Surface radiation analysis considering specular radiation among wafers, heaters, quartz tube and side plates of the reactor has been done to determine temperature distributions of 150 wafers in two dimensions. Velocity, temperature and concentration fields of chemical gases flowing in a reactor with multi-wafers have been then determined, which determines Si deposition growth rate and uniformity on wafers using two different surface reaction models. The calculation results of temperatures and Si deposition have been compared and found to be in a reasonable agreement with the previous experiments.

• 기계저널
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• 제57권10호
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• pp.38-42
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• 2017

이 글에서는 나노 스케일의 채널이 갖는 특성으로부터 기인하는 이온 및 물질의 전달현상을 이해하기 위한 수치 해석적 연구를 소개하고자 한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제5권4호
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• pp.88-96
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• 2002

The CSCM Upwind method and Material Transport Analysis(MTA) have been used to predict the thermal response and shape changes for charring/non-charring material which can be used as thermal protection material(TPM) on blunt-body nose tip. We performed intensive flight trajectory simulations to compare 1-D MTA results with those of 2-D/Axisymmetric MTA by using MTAs and Navier-Stokes code. Theheat-transfer rate and pressure distribution were predicted at selected altitudes and wall temperature along the flight trajectory and the shape changes of blunt-body nose tip were predicted subsequently by using current procedure.