• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1177-1183
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• 2012

본 연구의 목적은 형상계수와 태양추적장치를 이용하여 헬리오스타트에서 흡수기로 복사열전달이 최대화 될 수 있는 시스템을 개발하는 것이다. 헬리오스타트에서 타워 상단에 위치한 흡수기로의 열전달은 대부분 복사에 의해 일어나기 때문에, 복사 열전달에서 사용되는 형상계수를 헬리오스타트 제어에 이용하였다. 태양 추적 및 태양 위치 계산은 CdS 센서와 시뮬링크 프로그램을 이용하였다. 시뮬링크 프로그램을 이용하여 실시간으로 헬리오스타트, 흡수기, 태양 사이의 형상계수가 최대화되는 알고리즘을 적용함으로서, 헬리오스타트에서 흡수기로의 복사 열전달이 최대화 될 수 있도록 하였다. 또한 다양한 조건에 따른 헬리오스타트 제어에 필요한 각을 시뮬레이션 함으로서 각 조건에 필요한 각을 도출할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1006-1011
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• 2006

In this study, a rational procedures for estimation of insulation thickness for condensation control or personnel protection has been investigated. Both horizontal pipe and vertical wall configuration are included. Design parameters are pipe diameter or, height of the wall, thermal conductivity, emissivity, and operating temperatures. The results Indicated that the surface emissivity plays a very important role in the design of insulation for the purpose of surface temperature control, especially in natural convection situation. radiation heat transfer coefficients for some new insulation material surface, such as elastomers, estimated to be more than 90% of the total surface heat transfer coefficient. Adequate revision of specifications or standards has been also suggested.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권9호
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• pp.2933-2943
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• 1996

A grating composed of elliptical cylinders (GEC), specially designed, is applicable to control of radiation heat transfer from a heated surface, as reported in our previous work. In this study, an analysis of radiation heat transfer is performed for a physical model in which the GEC is placed in front of a heated black-base surface and the major axes of the elliptical cylinders are inclined as a certain angle from the normal to the row of elliptical cylinders. Numerical solutions are obtained. Variations of the direction and the radiative energy concentration with slant angle of the major axis are shown for some parameters. It is verified that the GEC is able to widely change the direction of radiation heat transfer from the heated surface.

• 한국식품과학회지
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• 제25권4호
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• pp.313-320
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• 1993

동결건조에서 승화 건조시간을 예측하기 위하여 수학적 모델링과 지배방정식을 설정하고, 당근즙을 대상으로 수치계산하여 실험값과 비교한 바, 수분함량이 많은 동결건조품에서 단위면적당 승화량을 높일 수 있는 재료의 두께는 전도 열전달 방식에서 5mm이었으며, 양면 복사방식에서는 10mm이었다. 또한 동일한 압력에서 응축기 온도가 낮을수록 당근즙의 승화시간은 짧았고, 압력이 높을수록 승화시간은 선형적으로 증가하였다. 그리고 동결건조 효율이 가장 좋은 열전달 방법으로는 전도 및 복사방식으로 상, 하의 플레이트 온도를 $T_x{\leq}T_m$와 $T_m{\leq}T_x$의 제한 조건하에서도 별도 제어하는 방식이었다.

• 설비공학논문집
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• 제24권4호
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• pp.323-329
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• 2012

In this study, a rational procedures for estimation of insulation thickness of a vertical wall for condensation control or personnel protection has been investigated. Design parameters are height of the wall, thermal conductivity, emissivity, and operating temperatures. The results indicated that the surface emissivity plays a very important role in the design of insulation for the purpose of surface temperature control, especially in natural convection situation. radiation heat transfer coefficients for some new insulation material surface, such as elastomers, estimated to be more than 90% of the total surface heat transfer coefficient.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권10호
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• pp.92-98
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• 2006

2006년에 발사된 다목적실용위성은 자세제어 등에 필요한 추력과 모멘트를 발생하기 위해 NASA의 1lbf급 단일추진제 표준 추력기인 MRE-1을 사용하고 있다. 단일추진제 추력기는 추진제와 촉매와의 열분해 반응에 의해 추력을 발생시키는데 이때 발생되는 분해열은 상대적으로 온도가 낮은 주변 구조물 및 전자부품으로 과도한 복사열전달을 발생시키는 열원이 된다. 따라서 추력기와 타 부품 사이에 과도한 복사 열전달을 방지하기 위해서는 복사 열차폐막이 필요하다. 본 논문에서는 열차폐막의 설계/해석 및 제작 등 전반적인 개발 과정에 대해 설명하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.5202-5207
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• 2011

여러 산업 분야에서 온도 제어 시스템 설계는 매우 중요한 문제이다. 시스템 개발을 위해서는 개념적인 디자인, 실제 테스트를 위한 시스템 구현, 반복적인 실험을 통한 제어기 설계용 수식모델 도출, 제어기 설계 및 성능 테스트의 과정을 거친다. 통상적으로 실제 테스트 시스템 구현 및 반복적인 실험을 통한 모델링, 제어기 설계 및 성능 테스트에 매우 많은 시간과 비용이 소요된다. 대부분의 온도 제어 시스템 설계 문제에서 동작 온도는 복사 열전달은 무시될 수 있는 범위이며, 히터는 듀티비를 이용하여 ON/OFF 방식으로 제어된다. 본 논문에서는 이러한 조건에서 개념적인 초기 시스템 디자인 후 제어기 설계용 모델 도출에서부터 제어기 설계 및 제어성능 예측까지의 전 과정을 자동으로 수행할 수 있는 기법을 제시하여 온도 제어 시스템의 초기 설계를 손쉽고 빠르게 검증 할 수 있도록 하였다. SISO (Single Input Single Output) 시스템을 예로 들어 제안한 기법의 유용함을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.16-16
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• 2010

반도체 및 LCD 공정이 진행되는 진공 챔버는 유량계, 진공 펌프 및 밸브 등을 이용하여 적절한 공정용 기체와 압력을 제어하게 된다. 공정에 따라 매우 높은 온도를 유지해야 하는 경우도 있다. 챔버 내부의 압력은 유입되는 기체의 시간에 따른 유량 변화에 의하여 주기적으로 변화하게 된다. 이러한 유량 변화는 장기적으로는 결국 펌프의 신뢰성(내구수명)에 영향을 주게 되며, 특히 고유량 및 저유량을 반복하게 되는 공정에 있어서는 더욱 큰 영향을 미치게 된다. 또한 챔버 내부는 다양한 화학적 반응이 일어나며 이러한 공정 기체들의 높은 온도는 결국 챔버에 연결된 펌프의 성능 및 신뢰성에도 영향을 주게 된다. 대부분의 반도체 및 LCD 공정이 이루어지는 압력에서는 전도 및 대류의 열전달 형태보다는 열복사에 의한 영향을 받게 되어 챔버를 적절히 설계한다면 펌프에 직접적으로 전달되는 복사량은 상대적으로 낮고, 펌프에 미치는 영향도 크지 않게 된다. 그러나 압력의 변화에 따라 전도 및 대류의 영향이 커지게 되는 경우에는 펌프 자체 및 성능에 큰 영향을 주게 될 것이다. 터보형 펌프의 국내(KS) 및 국제규격(ISO)의 성능시험방법에는 이러한 온도에 따른 펌프의 성능 특성 변화를 다루고 있지 않으며, 크라이오 펌프인 경우 열복사의 영향에 대한 시험방법이 일부 공개되어 있다[J. Vac. Sci. Technol. A 17(5)]. 본 연구에서는 기체의 유량 및 온도 변화에 따른 진공 펌프의 성능 특성 변화를 고찰하고자 하며, 향후 이러한 시험방법에 대한 표준 절차를 확립하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.328-328
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• 2010

반도체 및 LCD 공정이 진행되는 진공 챔버는 유량계, 진공 펌프 및 밸브 등을 이용하여 적절한 공정용 기체와 압력을 제어하게 된다. 공정에 따라 매우 높은 온도를 유지해야 하는 경우도 있다. 챔버 내부의 압력은 유입되는 기체의 시간에 따른 유량 변화에 의하여 주기적으로 변화하게 된다. 이러한 유량 변화는 장기적으로는 결국 펌프의 신뢰성(내구수명)에 영향을 주게 되며, 특히 고유량 및 저유량을 반복하게 되는 공정에 있어서는 더욱 큰 영향을 미치게 된다. 또한 챔버 내부는 다양한 화학적 반응이 일어나며 이러한 공정 기체들의 높은 온도는 결국 챔버에 연결된 펌프의 성능 및 신뢰성에도 영향을 주게 된다. 대부분의 반도체 및 LCD 공정이 이루어지는 압력에서는 전도 및 대류의 열전달 형태 보다는 열복사에 의한 영향을 받게 되어 챔버를 적절히 설계한다면 펌프에 직접적으로 전달되는 복사량은 상대적으로 낮고, 펌프에 미치는 영향도 크지 않게 된다. 그러나 압력의 변화에 따라 전도 및 대류의 영향이 커지게 되는 경우에는 펌프 자체 및 성능에 큰 영향을 주게 될 것이다. 터보형 펌프의 국내(KS) 및 국제규격(ISO)의 성능시험방법에는 이러한 온도에 따른 펌프의 성능 특성 변화를 다루고 있지 않으며, 크라이오 펌프인 경우 열복사의 영향에 대한 시험방법이 일부 공개되어 있다[J. Vac. Sci. Technol. A17(5)]. 본 연구에서는 기체의 유량 및 온도 변화에 따른 진공 펌프의 성능 특성 변화를 고찰하고자 하며, 향후 이러한 시험방법에 대한 표준 절차를 확립하고자 한다.