• 디지털융복합연구
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• 제14권6호
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• pp.245-251
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• 2016

3차원 모델링을 이용하여 연료전지의 유로형상과 유체의 흐름 방향에 따른 연료전지의 성능에의 영향성을 분석을 수행하였다. 본 연구에서 연료전지 내부의 각 유로형상과 유동장의 변화에 전류밀도와 온도의 분포가 어떻게 이루어져 있는지를 분석하였고, 연료전지 단위셀의 전체적인 성능을 분석하였다. 3차원 모델링을 수행하기 위하여 Navier-Stokes 방정식을 전산유체역학을 이용하여 풀었다. 전산유체역학에 전기화학반응의 모델을 융합하여 계산을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 직선유로와 실제 사용되는 형태인 직사각형 모양의 유로형태를 모사하여 유로구조의 영향성을 분석하였다. 그리고 유체의 유동장을 변형시켜 그 영향성과 결과를 비교해 보았다. 본 전산모사 연구를 통하여 연료가 풍부한 부분보다는 산소가 풍부한 부분에서 전류밀도가 보다 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 전반적으로 전류밀도가 높은 곳에서 온도가 높은 것으로 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 온도의 분포와 유로형상과 유동장 그리고 전류밀도의 연관성을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.7-15
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• 2008

Pressure Sensitive Paint(PSP)는 압력에 반응하는 도료를 뜻한다. PSP를 이용하여 압력을 측정하기 위해서는 Paint Calibration과 PSP를 도포한 모델의 풍동실험이 필요하다. PSP는 이 두 가지의 결과를 이용한 이미지의 후처리과정을 통하여 압력정보를 포함한 이미지를 얻을 수 있는 신기술이다. 본 연구에서는 PSP에 필요한 장치 및 설비들을 구성하고 PSP를 이용하여 초음속 유동장 내의 압력측정 실험을 실시하였다. 압력측정 실험은 초음속 유동장의 노즐 벽면의 압력을 측정하였으며, 측정 압력에 대해서는 압력공(Pressure Tap)에 의한 결과값과 전산해석의 결과값을 통하여 비교하였고, 그 실험 결과를 바탕으로 PSP는 표면압력을 측정함에 있어서 압력공을 이용한 기존의 방식을 대체할 수 있는 기술임을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제7권3호
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• pp.42-51
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• 1998

알루미늄이나 마그네슘과 같은 경량금속은 스크랩 용해과정에서 수분과의 반응으로 수소농도가 증가하게 되며, 재활용을 위해서는 추가적인 합금성분의 첨가 및 탈 수소 공정이 필요하다. 본 연구에서는 경량금속 스크랩 용해공정에 사용되는 정련로에 대하여 배플의 유무 및 임펠러를 사용한 기계적 교반이 탈 가스 거동에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 수 모델 실험을 통해 유동현상의 관찰, 균일 혼합시간 및 탈 가스 속도를 측정하였고, 반응용기 내 난류 유동장에 대한 수치해석을 통해 기계적 교반을 실시하는 정련로에 대한 혼합 및 탈가스 거동을 정량화 하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제12권1호
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• pp.18-23
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• 1980

회전 점도계를 사용하여 온도 $25{\sim}55^{\circ}C$에서 시판고추장의 유동학적 거동을 조사하고 다음의 결과를 얻었다. 1. 고추장은 전단 속도 $0.323{\sim}1.653\;sec^{-1}$에서 의가소성을 나타내며 항복치를 가지며 시간 의존성을 나타내는 thixotropic 식품이었다. 2. 전단 속도 0.978 $sec^{-1}$에서 유동 지수, 조밀도 지수, 항복치는 각각 0.597, 192.3 dyne $sec^s/cm^{2}$, 91 dyne/$cm^{2}$ 이었다. 3. 고추장의 시간 경과에 따른 겉보기 점도 변화는 초기 20분 동안에는 2차 반응 속도식에 따라 붕괴되었으나 그 이후는 시간에 거의 무관하였다. 4. 고추장의 온도 변화에 따른 겉보기 점도 변화는 Andrade 식에 따랐으며 이 식으로부터 구한 유동에 대한 활성화 에너지는 1.03 kcal/$g{\cdot}mole$이었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.154-154
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• 2003

고품질의 합금강 생산 시 가장 큰 영향을 미치는 레이들정련은 고온 하에서 반응 및 유동이 일어나므로 실제조업 직접관찰이나 측정이 대단히 어려울 뿐만 아니라, 수많은 조업인자와 상호 결합되어 있기 때문에 최적의 작업조건을 찾는데 많은 시행착오를 겪는다. 본 실험에서는 직접 조업하는 조건과 가장 부합하는 수모델 실험 및 Flow 3D를 이용한 수치해석 방법으로 비용의 절감 및 실험에 대한 위험부담 등 시행착오를 최소화하면서 최적의 작업조건을 도출하여 고품질 합금강 생산성과 process 효율성의 극대화를 찾을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 슬래그의 물성(슬래그 양, 점도)을 고려한 gas bubbling 조건(가스유량, 유체높이, ladle 크기, 단공nozzle, porous plug 위치)에 따른 용강의 교반특성 및 용강의 슬래그 혼입 거동을 조사함으로써 고청정 용강 제조를 위한 최적 gas bubbling 조건을 설정하기 위한 수모델 실험과 수치해석 연구를 실시하였다. 수모델 실험을 통한 기포형성 거동과 용강의 교반특성에 대한 현상론적 연구와 병행하여, 유동장 측면에서 이상유동을 가정한 수치해석을 통해 실제 용강 래들 내에서의 거동을 정량화 하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.69-77
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• 2020

액체 핀틀 추력기의 성능해석을 위해 준 일차원 다상 반응유동 해석코드를 개발하였다. 해석코드의 주요모델로서 다상 유동장, 액적의 기화, 다상 연소, 액체 막냉각 등의 모델들을 적용하였다. 액적기화 모델은 Abramzon의 기화모델을 적용하였으며 연소 모델은 flamelet 모델을 적용하였다. 막냉각 효과는 Shine의 모델을 적용하였다. 각 모델을 사용하여 산소-질소의 Sod shock 튜브, n-decane 액적기화, 케로신 다상연소, 막냉각 길이를 계산하여 선행 연구자의 결과와 비교 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2386-2396
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• 1996

본 연구에서 수행한 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 및 연소 유동장에 대한 수치해석 결고를 요약하면 다음과 같다. 1) 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 유동을 수치해석한 경우 k-.epsilon. 난유모델은 큰지름비를 갖는 기하학적 특성 때문에 C $O_{2}$와 공기의 유량비에 따라 나타나는 세가지 유동구조를 정성적으로 잘 예측하였다. 2) 공기의 유량이 고정되고 C $O_{2}$의 유량이 증가하는 등은 유동의 경우, 후방정체점은 실험치보다 훨씬 과도하게 예측되고 있으나, C $O_{2}$의 유량증가와는 거의 무관하게 나타나는 실험결과를 그대로 반영하였다. 그리고 C $O_{2}$으 유량증가에 거의 선형적으로 비례하는 전방정체점의 위치와 급격히 감소하는 재순환유동영역으로 갈수록 정량적인 불일치가 커지게 됨을 볼 수 있으며 이는 연료제트의 속도척도가 상대적으로 커지면서 연료제트가 공기의 재순환유동을 간헐적으로 뚫고 나가며 나타나는 용접유동구조에 의한 비정상성 때문으로 사료된다. 3) C $O_{2}$의 유량이 고정되고 공기의 유량이 증가하는 등온유동의 경우, 전방정체점의 변화에 대한 실험과 수치해석 결과와 정량적인 일치를 보이고 있으나 후방정체점은 실험치에 비해 과대예측되었다. 공기의 평균유입속도가 증가함에 따라 전방정체점의 위치가 입구쪽으로 옮겨가는 경향을 나타내고 있으며 공기의 유량이 증가함에 따라 공기에 이한 재순환영역의 강도와 공기의 최대역류속도가 커지므로 상대적으로 C $O_{2}$ 제트가 재순환 유동장을 관통할 수 있는 거리가 즐어드는 현상을 잘 예측하였다. 4) k-.epsilon. 난류모델과 수정된 eddy-breakup 연소모델을 사용하여 bulff-body 연소기내의 연소유동을 수소에 의한 열팽창효과를 포함시킨 경우 유동장과 온도장이 약간 더 하류족으로 팽창되는 영향이 나타났으며 본 연구의 수치결과만을 놓고 볼 때 열팽창효과와 Arrhenius 화학반응률을 고려한 경우가 실험치에 다소 근접한 결과를 나타내었다. 5) 수치결과와 실험의 불일치는 등방성 가정에 근거를 두는 k-.epsilon.난류모델이 갖는 한계, 중간생성물을 무시한 일단계 비가역반응모델을 사용한 난류 연소모델의 한계, 밀도변화를 가지는 유동장에서 일정한 Schmisr 수 가정의 적용한계, 그리고 불확실한 입구경계조건에 기인한다. bluff-body 연소기내의 난류연소유동장에 대한 예측능력을 향상시키기 위해서 추후 연구에서는 더욱 발전된 물리모델인 ASM 난류모델과 RSM 난류모델 그리고 joint PDF 연소모델과 coherent flamelet 모델등을 이용한 수치모델의 개발을 체계적으로 수행할 예정이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.61-68
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• 2002

초음속 유동장 내 수소 연료의 이중 분사가 갖는 연소 특성에 대한 수치연구를 수행하였다. 연료 이중 분사 유동 구조를 수치적으로 모사하기 비평형 화학반응을 포함한 3차원 Navier-Stokes 방정식과 k-$\omega$ SST난류 모델을 사용하였다. 이중 분사기 사이의 변화에 따른 연소특성의 변화를 이해하기 위해서 파라메터 연구를 수행하였다. 이중 수직분사의 연소특성은 단일 수직분사의 연소특성과 상당히 다른 양상을 보이는 것으로 나타났다. 이중 분사에서 두 분사유동의 연소특성은 서로 다른 것으로 나타났는데, 후방 분사류의 연소 특성은 전방 분사류의 유동 및 연소특성에 크게 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 분사기 사이의 거리가 어떤 특정 거리가 되기 전까지 증가할수록 연소율이 증가하는 것으로 나타났다. 하지만, 그 이후에는 연소율의 증가가 관찰되지 않았으며 오히려 정체압력의 감소가 커져서 전체적인 연소특성은 악화되는 것으로 나타났다. 이는 최적의 연소특성을 위한 두 분사기 사이의 거리가 존재함을 의미하는 것으로 판단된다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.291-291
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• 2009

한국원자력연구원의 파이로 실험 시설인 ACPF (ACP Facility)에는 공학규모 전해환원 반응기가 설치되어 공정 대용량화를 위한 연구가 수행되고 있다 본 연구에서는 전해환원 공정의 Scale-up을 위해 기존 반응기를 개선하여 전해환원 실험을 수행한 결과를 담고 있다. 장치의 대형화 빛 원격운전성 향상을 위해 기존의 전해환원 반응기의 상부 플랜지는 보다 간단하게 정리되었으며 염 이송에 의한 고온 조건 노출 시간을 줄임과 동시에 염 재사용을 목적으로 상부 플랜지는 이중으로 설계되었다. 따라서, 반응 종료후 전극이 설치된 상부 플랜지를 들어 올림으로서 반응기를 불활성 분위기로 유지하는 동시에 전해환원 금속전환체를 회수 할 수 있도록 반응기가 제작되었다. 또한, 새로운 반응기는 용융염 내의 강제 유동을 위해 아르곤 버블링이 가능하도록 설계 제작되었다. 새로 제작 설치된 전해환원 반응기를 사용하여 산화물 분말을 혼합하여 준비한 모의 사용후핵연료를 사용하여 전해환원 실험을 수행하였다. 그 결과, 산화물이 충진된 음극의 전영역에서 고루 96% 이상의 높은 금속전환율을 얻었으며 시간에 따라 선택된 FP들의 용융염 내 거동을 측정하였다. 실리더 형태의 음극에서 Cs, Sr 등의 원소들이 용융염으로 시간에 따라 용출되는 것을 확인하였으며 동시에 반응기 재질인 Fe 등도 일부 용융염에서 검출되었다. 아르곤 버블링에 의한 강제 유동은 전압 및 전류 거동에는 큰 영향을 미치지 못하였으나 염의 휘발량을 증가시켜 영조성올 변화시키는 것으로 측정되었다. ACPF의 전해환원 실험결과를 바탕으로 반응기를 상부 기체상과 하부 액체상으로 나누어 전산모사를 수행하였다 상부 기체상은 유입되는 아르곤 기체와 발생되는 산소기체의 흐름을 모사하는 결과를 얻었으며 온도 및 산소의 분압을 계산하였다. 하부 액체상에서는 전기장을 모사하여 전류 밀도 등을 3차원으로 모사하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.78-88
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• 2005

산화제 주입기 배열 변화에 따른 End-Burning 하이브리드 연소기의 연소실 내부 유동장의 특성 및 온도장 분포도의 경향을 파악하기 위해 수치해석적 연구를 수행하였다. 스월을 동반하는 하이브리드 연소실내 확산 화염의 주요 거동을 얻기 위해 7가지의 다른 O/F 비를 갖는 연소의 기본 특성을 분석하였다. 산화제 주입기의 위치 변화 및 공급방식이 연료와 산화제의 혼합율을 크게 지배하고 온도분포에도 강한 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에 사용된 여러 산화제 주입기 배열중에서 counter rotating 유동을 유발시키는 주입기가 가장 좋은 혼합효율을 보였으나 벽면 근처에서 관찰된 고온부의 발생 문제가 대두되었다.