• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.74-74
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• 2003

로켓엔진의 연소실에서는 고온의 연소가스로부터 다량의 열이 발생하기 때문에 이로부터 연소실을 보호하기 위한 방법이 필수적으로 요구된다. 한국 최초의 액체 로켓인 KSR-III 로켓의 주엔진인 KL-3 엔진에서는, 연소실을 보호하기 위한 방법으로 실리카/페놀(Silica/Phenolic) 내열재를 이용하는 용융냉각 방식을 채택하였다 용융냉각 방식은 내열재와 고온의 연소가스와의 물리ㆍ화학적 상호작용에 의해 삭마가 발생하게 되는데, 이러한 삭마는 연소실에서도 가장 고온부인 노즐목에 집중적으로 발생하는 경향이 있다. 그러나 노즐목에서 삭마의 진행은 노즐목의 크기를 증가시키고 연소압 및 추력을 감소시키는 부작용을 초래하게 된다. 본 연구에서는 이러한 열적 삭마에 의한 노즐목 크기의 증가량을 알아내기 위해 KL-3 엔진 노즐목의 형상을 측정하고자 시도하였으며, 노즐목의 삭마에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하고 진행과정을 고찰하였다. 노즐목의 형상 측정을 위해서는 기존에 사용하던 3차원 변위 측정기를 이용한 방식의 접근이 곤란함에 따라 영상처리 기법을 도입한 측정 방식을 고안하여 사용하였으며, 이 장비는 만족스런 성능을 보여주었다. 시험결과를 통해서 삭마에 영향을 주는 주요 인자로 분무형태, 연소시간, 연소 온도를 제시하였고 이 중에서 분무형태는 삭마 형상에, 연소 시간 및 연소온도는 삭마량에 주로 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 또한 시간에 따른 삭마의 진행이 3개의 구간으로 나누어 설명할 수 있음을 밝혔는데, 노즐목이 원형을 그대로 유지하며 삭마진행이 미미한 구간, 원형에서 벗어나 요철형상이 발달하면서 삭마진행이 가속되는 구간, 요철형상이 이미 정착되어서 요철의 깊이만 증가하되 삭마량은 미미한 구간이다. 결과적으로 60초 연소 후 노즐목 면적 증가율은 +5.82% 정도이며, 이에 따른 연소압 및 추력의 감소 또한 1% 미만으로 미비하였다. 따라서 본 KL-3 엔진에 사용된 내열재의 내열 성능은 임무를 수행하기에 적절하다고 판단하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제17권2호
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• pp.64-70
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• 2012

Water mist fire suppression systems which use relatively small droplets of water with high injection pressure are increasingly being used in wider applications because of its greater efficiency, low flooding damage and low toxicity. However, the performance of the system significantly relies on the water mist characteristics and it requires better understanding of fire suppression mechanism of water mist. In the present study, computational fluid dynamics simulations were carried out to investigate cooling performance of water mist in heated chamber. The gas phase was prepared with natural convection heat transfer model for incompressible ideal case and then the effects of water mist injection characteristics on cooling capabilities were investigated upon the basis of the pre-determined temperature field. For the simulation of water mist behavior, Lagrangian discrete phase model was employed by using a commercial code, FLUENT. Smaller droplet sizes, greater injection angles and higher flow rates provided relatively higher cooling performance.

• 한국분무공학회지
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• 제19권1호
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• pp.19-24
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• 2014

In this study, the cooling performance of a liquid CPU cooler using the water/propylene glycol(PG)-based $Al_2O_3$ nanofluids is experimentally investigated. Water/PG-based $Al_2O_3$ nanofluids are manufactured by two-step method with ultrasonic energy for 10 hours. The volume fractions of the nanofluids are 0.25% and 0.35%. Thermal conductivity and viscosity of the nanofluids are measured to theoretically predict the thermal performance of the liquid CPU cooler using performance factor. Performance factor results indicate that the cooling performance of the liquid CPU cooler can be improved using the manufactured nanofluids. To evaluate the cooling performance of the liquid CPU cooler experimentally, temperature differences between ambient air and heater are measured for base fluid and nanofluids respectively. Based on the results, it is shown that performance of the liquid CPU cooler using $Al_2O_3$ nanofluids is improved maximum up to 8.6% at 0.25 Vol.%.

• 설비공학논문집
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• 제28권9호
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• pp.373-380
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• 2016

Spray cooling is a technology of increasing interest for electronic cooling and other high heat flux applications. In this study, heat transfer coefficients (HTCs) and critical heat fluxes (CHFs) are measured on a smooth square flat copper heater of $9.53{\times}9.53mm$ at $36^{\circ}C$ in a pool, a smooth flat surface and Thermoexcel-E surfaces are used to see the change in HTCs and CHFs according to the surface characteristics and FC-72 is used as the working fluid. FC-72 fluid has a significant influence on heat transfer characteristics of the spray over the cooling surface. HTCs are taken from $10kW/m^2$ to critical heat flux for all surfaces. Test results with Thermoexcel-E showed that CHFs of all enhanced surface is greatly improved. It can be said that surface form affects heat transfer coefficient and critical heat flux.

• 설비공학논문집
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• 제25권9호
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• pp.522-528
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• 2013

Spray cooling is a technology of increasing interest for electronic cooling and other high heat flux applications. In this study, heat transfer coefficients (HTCs) and critical heat fluxes (CHFs) were measured on a smooth square flat copper heater of $9.53{\times}9.53$ mm at $36^{\circ}C$ in a pool, with a smooth flat surface, and 26 fpi. Low-fin surfaces were used to see the change in HTCs and CHFs according to the surface characteristics, and FC-72 was used as the working fluid. FC-72 fluid had a significant influence on the heat transfer characteristics of the spray over the cooling surface. HTCs were taken from 10 $kW/m^2$ to critical heat flux, for all surfaces. Test results with Low-fin showed that the CHFs of all the enhanced surface were greatly improved. It can be said that the surface form affects the heat transfer coefficient and critical heat flux.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권6호
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• pp.559-566
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• 2013

본 연구에서는 고체의 표면조도가 나노유체 액적의 접촉각에 미치는 영향에 대해 실험적 연구를 수행하였다. 나노유체는 산화구리(CuO) 나노분말을 순수 물과 혼합하여 제조하였으며, 고체는 한 변의 길이가 10 mm 정육면체 구리시편을 실험에 사용하였다. 나노유체 액적의 접촉각은 동일한 표면조도 조건에서 순수 물 액적의 접촉각 보다 다소 낮게 측정되었으며, 구리시편의 표면조도가 증가할수록 순수 물과 나노유체 액적의 접촉각은 모두 증가하고 있음을 실험결과로부터 알 수 있었다. 또한 가열-급냉(quench) 실험을 거친 구리시편 표면에서의 접촉각은 순수 표면에서의 접촉각보다 다소 낮게 측정되었으며, 이는 구리표면의 산화에 기인하는 것으로 판단된다. 그러나 가열-급냉 실험에 있어서 냉각 액체로서 순수 물과 나노유체를 사용한 경우의 액적 접촉각 측정결과들은 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며, 이러한 실험결과로부터 냉각과정에 있어서 나노입자가 액적의 접촉각에 영향을 미칠 정도로 구리시편의 표면상태를 변화시키지 못하는 것으로 생각된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.41-48
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• 2001

할론소화약제는 유류화재 및 전기화재의 진압에 가장 효과적으로 널리 사용되어 왔으나, 이들은 오존층파괴지수와 지구온난화지수가 높아 환경문제를 야기하고 있다. 이러한 환경에 악영향을 주지 않는 대체기술의 하나로 관심을 끌며 연구되기 시작한 소화방법이 미세물분무를 이용한 소화설비이며, 미세물분무는 스프링클러의 살수입자에 비해 물입자가 작고 표면적이 크기 때문에 화염면에서의 증발 및 냉각특성이 우수하며, 산소의 농도를 감소시키는 질식작용이 우수하다. 본 연구는 미세물분무 소화설비의 설계를 위한 기초단계로 유류화재에 대한 미세물분무의 입자크기, 유량밀도, 방사분포, 방사압력 및 화재의 크기에 따른 화염의 소화특성을 측정하였다. 그 결과 액체 poo l화재의 소화시간은 유량밀도가 증가함으로서 짧아지고, 유량밀도가 0.5$\pm$0.05ml/$\textrm{cm}^2$ . min이하인 경우 입자크기가 증가함으로서 짧아졌다. 또 방사주기를 변화시켜 실험한 결과 n-heptane 화재에 대하여 간헐적으로 방사한 미세물분무가 소화에 효과적이었으며, 이때 연속방사와 비교하여 화재를 소화하기 위해 필요한 물의 총량은 1/4로 감소하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.37-43
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• 2015

현열 뿐만 아니라 잠열을 이용하는 증발냉각은 배기열 회수에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구의 목적은 증발냉각을 이용한 배기열 회수장치의 성능을 실험적으로 규명하는 것이다. 성능실험장치는 플라스틱 열교환기, 물 분무 노즐, 공기유동용 홴, 물 순환용 펌프, 수조, 온도 습도 유량 측정 센서 등으로 구성되었다. 증발이 없는 현열 회수에서의 유용도와 증발을 수반하는 전열 회수에서의 유용도를 여러가지 작동조건에서 측정하여 비교하였다. 현열냉각과 증발냉각의 유용도는 공기의 유량이 증가함에 따라 감소하고, 대향류에서의 유용도가 평행류에서의 유용도 보다 휠씬 높다. 증발냉각의 경우 물 유량이 증가함에 따라 유용도는 증가하고, 평행류가 대향류보다 물 유량에 더 민감함을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.892-897
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• 2020

본 연구에서는 간접식 증발냉각 장치의 냉각 성능을 예측하고 다양한 공기 유량 및 물 분무 유량 조건을 만족하는 성능 상관식을 제안한다. 기존의 플라스틱 열교환기는 공조 공간의 크기에 따라 금형을 새로 제작해야 하기 때문에 높은 효율에도 불구하고 잘 사용하지 않았다. 한편 단프라시트는 일반적으로 두께가 얇아 열교환이 우수하고, 특히 제작이 매우 용이하다. 따라서 열교환기를 단프라시트로 제작할 경우 금형이 별도로 필요하지 않아 열교환기 제작 비용을 크게 절감할 수 있다. 이에 본 연구에서는 단프라시트로 다채널 열교환기를 제작하여 간접식 증발냉각 장치를 제작하였다. 성능 실험장치는 열교환기, 물 분사 노즐, 터보홴, 항온조, 순환 펌프, 온도 센서, 습도 센서, 차압식 유량계 및 자료획득 장치로 구성하였다. 증발냉각 시 공기 유량이 증가하면 유용도가 감소하였고, 수공비에 따라 유용도 최적점이 존재하였다. 등온 조건에서 냉각 성능을 예측하는 상관식과 실내 환기 온도와 외기 상태를 반영하는 성능 상관식을 제안하였다. 상관식들의 냉각 성능 오차는 4 % 이내였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권6호
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• pp.1-8
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• 2019

본 연구에서는 물 분무 액적 특성 변화가 화재 진압에 미치는 영향을 FDS 6.5.2를 이용하여 수치적으로 분석하였다. 물 분무 노즐의 소화계수, 액적 분포함수, 중간체적 직경 및 초당 액적 수 변화에 대한 화재진압 특성은 정규 열방출률 곡선의 감소율와 냉각시간의 측면에서 평가되었다. 소화계수가 증가하면 정규열방출률 곡선이 더 급격하게 감소하고, 중간체적입경 변화가 화재진압에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 단일 액적분포에서 초당액적수의 증가에 따라 정규 열방출률 곡선은 더 완만하게 감소하였으며, 다중분포에서는 초당액적수가 작은 조건에서만 정규 열방출률 곡선이 급격하게 감소하는 것을 확인하였다.