• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1159-1165
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• 2009

In the present study, the flow and heat transfer characteristics of a large plate heat exchanger are investigated numerically. The flow passages are very complicated due to the grooved corrugation patterns of the plate surface so that the detailed mesh and the large amount of the computation time have to be required in the numerical simulation for the conjugate heat transfer analysis. In order to accomplish the efficient and fast analysis of the heat transfer characteristics in the plate heat exchanger, a semimicroscopic method using the porous media model has been investigated numerically. The results showed that the characteristics of the heat transfer and pressure drop, which are respectively presented with Colburn j-factor and Fanning f-factor, are in a good agreement between the detailed mesh and the porous media model. The results of the present study could be applicable to the numerical analysis of entire flow passages in the large plate heat exchanger using porous media treatment.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.126-132
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• 2016

본 연구는 전산유체역학 기법을 이용하여 수소 생산 플랜트의 개질 튜브 공정가스와 버너 가스 온도에 따른 화학반응과 열변형 특성을 분석한다. 개질로 내부의 온도는 약 800 K 내지 1000 K 이상으로 고온으로 유지되기 때문에 튜브의 열변형 문제가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서 개질로의 구조건전성을 평가하고 안정된 생산력을 가진 장비를 운영하기 위해서 반응과 열변형 특성에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구는 상용 전산해석 코드(ANSYS Fluent/Mechanical V.13.0)를 사용하여, 대류, 전도 및 복사 열전달을 포함한 복합 열전달과 난류유동을 3차원적으로 해석하였다. 특히, 열유동 특성에 따른 연성해석(Fluid-Solid Interaction: FSI)를 수행하였으며 고온 버너가스와 공정가스 운전조건에 따른 반응 특성과 열변형 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 개질 공정가스와 버너 가스의 주입온도가 각각 200 K 감소하면, 수소생성량은 최대 약 4 배, 최소 약 2 배 감소한다. 또한, 공정가스와 버너 가스의 주입온도에 따라 열변형은 최대 약 20%, 최소 약 15% 감소한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.887-894
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• 2013

복합재의 물성치 해석에 일반적으로 사용되는 일반화된 자기일치모델(Generalized Self-Consistent Model)과 수정된 에쉘비모델(Modified Eshelby Model)을 이용하여 나노유체의 열전도계수를 예측할 수 있음을 보였다. 이 유체의 열전달효과를 대폭 향상시키는 대표적인 메카니즘 중 하나인 나노입자와 기본유체 사이에 존재하는 나노층의 영향을 고려하여 나노유체의 열전도계수를 예측하였다. 본 연구는 나노층의 열전도계수가 일정한 값을 가질 때 기존 대표적인 모델과 동일한 결과를 보였으며, 선형적으로 변할 때 역시 문헌에 있는 모델과 동등한 수준의 예측 값을 보였다. 알루미나와 산화구리를 나노입자로 물과 에틸렌글리콜을 기본유체로 한 나노유체의 열전도계수에 대한 실험결과와 본 모델의 예측결과를 비교함으로써 본 모델의 타당성을 입증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권3호
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• pp.167-183
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• 2021

고준위방사성폐기물 처분장의 장기 안전성 확보를 위해서는 공학적방벽 및 천연방벽 내에서 발생하는 복잡한 열-수리-역학-화학적(THMC) 복합거동 해석에 대한 이해가 필수적이다. 특히 고준위방사성폐기물에서 발생하는 열로 인해 암반 및 완충재 내의 지하수에서 압력 증가 및 상변화가 발생하게 되며, 지하수의 유입으로 인해 공학적방벽 내 포화도가 변화하게 된다. 또한 포화도의 변화는 완충재 내에서의 열전달 및 다상 유동 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 복합거동 특성의 복잡성으로 인해 수치해석은 처분시스템에서의 THMC 복합거동 평가와 예측 및 안전성 평가에 있어 강점을 지니고 있으며, DECOVALEX 국제공동연구는 THMC 복합거동에 대한 이해도 증진 및 해석기법 검증을 목적으로 1992년부터 시작되었다. 국내에서는 2008년부터 한국원자력연구원이 지속적으로 참여하여 연구를 수행하고 있으며, 본 기술보고에서는 현재 진행 중인 DECOVALEX-2023의 주요 연구내용을 국내 암반 및 지반공학자들에게 소개하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.168-185
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• 2015

본 연구에서는 천부의 암반 공동에 대용량 고온의 열에너지를 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보고, 이에 지하수위와 암반 투수계수 등 수리적 조건이 미치는 영향을 검토하였다. 해석대상을 투수계수가 비교적 낮은 수준($10^{-17}m^2$)인 결정질 암반으로 가정할 때 열에너지 저장으로 인한 암반 거동에 지하수가 미치는 영향은 크지 않을 것으로 예측되었다. 저장 공동이 지하수위 하부에 위치하는 경우의 온도, 주응력, 변위 분포 등은 저장공동이 불포화대에 위치하는 경우와 거의 동일하게 나타났다. 암반내 열전달 특성은 암반의 투수계수에 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반의 투수계수를 $10^{-15}m^2$ 이하로 가정한 경우 열전달은 주로 암반에 전도에 의한 것으로 판단할 수 있었으나, 투수계수를 $10^{-12}m^2$으로 가정하는 경우 지하수 대류에 의한 상향 열유동이 뚜렷이 관찰되었다. 암반 투수계수의 크기에 따라 열수의 대류나 비등으로 인한 상변화 등 복합적인 유동 특성을 나타났으며, 온도, 압력, 포화도 분포가 상이하게 발달하였다.

• KIEAE Journal
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• 제16권6호
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• pp.159-166
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• 2016

Purpose: The architectural structures in the engineering field include more than one material, and the heat transfer through these multiple materials becomes complicated. More or less, the analytic solutions obtained by the hand calculation can provide the limited information of heat transfer phenomena. However, the engineers have generally been forced to obtain reliable results than those of the hand calculation. The numerical calculation such as a finite volume methods with the unstructured grid system is only the suitable means of the analysis for the complex and arbitrary domains that consists of multiple materials. In this study, a new numerical code is developed to provide temperature distributions in the multiple material domains, and the results of this code are compared with the validation cases in ISO10211. Method: Finite volume methods with an unstructured grid is employed. In terms of numerical methods, the heat transfer conduction coefficient is not defined on the surface of the cell between different material cells. The heat transfer coefficient is properly defined to accurately mimic the heat transfer through the surface. The boundary conditions of heat flux considering radiation or heat convection are also developed. Result: The comparison between numerical results and ISO 10211 cases. We are confirmed that the numerical method provides the proper temperature distributions, and the heat transfer equation and its boundary conditions are developed properly.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제23권3호
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• pp.48-57
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• 1995

본 연구에서는 경골 목조 주택 (2${\times}$4 주택, 2${\times}$6 주택), 통나무 주택 및 콘크리트 주택(내단열, 중단열, 외단열) 벽체에 대하여 유한 요소 해석으로 단열 성능을 평가하였고, 표면 결로 현상을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 벽체의 단열 성능은 정량 골조 2${\times}$6를 사용한 주택이 가장 우수하였고, 경량 골조 2${\times}$4 주택, 통나무 주택, 콘크리트 주택의 순으로 감소하는 것으로 나타났다. 2. 콘크리트 벽체의 내단열, 중단열, 외단열의 벽체 구성법에 따른 단열 성능의 차이는 없었으며, 콘크리트 주택에서 단열재의 사용이 필수적이었다. 3. 내부 결로의 경우 콘크리트 벽체의 외단열이 가장 우수한 결로 예방성을 보였다. 이는 외부에 설치된 단열층이 외부의 낮은 온도를 차단해 벽체 전체의 온도를 높게 유지하기 때문이었다. 표면 결로는 모든 벽체에서 나타나지 않았지만, 실내 습도가 높아진다면 콘크리트 주택의 벽체에서 발생할 가능성이 가장 높았다. 본 연구는 벽체내의 단열 성능에 관하여만 분석을 하였고, 열전달 외에 축열성능 등에 관한 고려는 하지 않았으므로 추후에는 여러 가지 복합적인 열적 성능에 관한 연구가 수행되어야 하리라고 생각한다.

• 설비공학논문집
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• 제17권2호
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• pp.191-199
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• 2005

Double pane window system, in which an air layer with a finite width is filled between glasses, is used in order to increase the insulation efficiency. In the present study, a conjugate heat transfer problem of a double pane window system has been studied numerically in order to investigate the effect of an air layer on the heat transmittance of the double pane window system using a finite element method based on P2P1 basis function. In this study on the conjugate heat transfer of a double pane window system, numerically predicted Nusselt numbers with or without conjugate heat transfer effect have been compared with an available existing empirical formula. It has been found that a Nusselt number from an existing formula for an enclosed space is different from that obtained from the present conjugate heat transfer analysis mainly due to the effects of a very high aspect ratio and conjugate heat transfer mechanism. Furthermore, it has been shown that the numerically estimated optimal air thickness of the double pane window system with conjugate heat transfer effect is a little bit longer than that obtained without considering conjugate heat transfer effect.

• 설비공학논문집
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• 제24권12호
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• pp.867-874
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• 2012

In the present study, three-dimensional transient numerical simulations were carried out to improve the performance of a vehicle paint drying process. In order to describe the movement of a vehicle, the techniques of moving boundary condition and multiple reference flames (MRF) were used. For the validation of the numerical analysis, the predicted temperature on the surface of a vehicle was compared to the experimental data, and a good agreement was achieved. With validated numerical procedure, various operating conditions of the temperature and the flow rate of the supply air were investigated to improve the drying performance of the facility. It is shown that the optimization of the operating condition can lead to energy savings and faster line speed of the production.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.298-305
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• 2014

석탄에 포함되어 있는 회분은 환경오염을 유발시킬 수 있으며, 고온에서 운전되는 발전 설비에 융착되어 열전달 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 알칼리나 산, 또는 유기 용매를 이용하여 석탄 내의 회분을 제거하기 위한 연구와 함께 무회분 석탄을 이용한 석탄화력 발전 및 석탄가스화 복합발전에 대한 타당성 연구가 활발히 진행 중이다. 따라서 본 연구에서는 200 ppm급 무회분 석탄을 석탄가스화 발전에 이용하기 위해서 필요한 가스화기 운전조건을 ASPEN $Plus^{(R)}$ 공정모사의 민감도 해석을 바탕으로 도출하였다. 특히 석탄가스화 공정은 열분해, 휘발분 연소, 촤 가스화 공정으로 나누어 해석을 진행하였으며, 1.5 톤일급 비용융(non-slagging) 가스화기의 크기 및 운전 조건을 반영하여 모델링 하였다.