본 논문은 나노유체의 열확산율을 측정하는 센서와 주변회로 그리고 데이터의 처리방법을 제시한 것이다. 기존 비정상열선법을 이용하면 이론상 유체의 열전도율과 열확산율을 동시에 측정할 수 있으나 열전도율과 비교하여 열확산율은 많은 오차가 발생한다. 본 연구에서 제시한 방법은 측정변수가 단순하고 복잡한 센서의 교정과정을 생략할 수 있는 실용적 측면의 장점이 있다. 먼저 열확산율이 잘 알려진 유체들에 대한 검증실험을 실시하였고 나노유체의 열확산율을 측정하여 기본유체와 비교하는 과정을 예시적으로 설명하였다. 본 연구는 기존 열전도율측정에 한정되어 왔던 나노유체 연구의 범위를 열확산율 또는 비열의 개념으로 확장하였다는 관점에서 중요성을 갖는다.
비정상 난류모델 (URANS)를 이용하여 가열된 이중제트의 유동혼합 특성에 대한 수치해석이 수행되었다. 압축성유동에서 난류확산이 크게 나타났고 비압축성 유동의 열확산이 압축성유동의 열확산 보다 크게 얻어졌다. 주파수와 위상궤적을 분석한 결과, 제트간격이 증가함에 따라 주기상태와 준주기상태가 관찰되었다. 제트간격이 클 경우 비정상유동구조가 제트유동 혼합의 특징을 결정하기 때문에 융합점과 결합점의 선형적 변화가 다르게 나타나는 것으로 관찰되었다.
1) 수-단백질-지질의 3성분계 식품으로서 '두부'를 선택하여 일차원 비정상 열전도에 관한 실험을 행하였다. 두부는 불균질계 물질이지란 '유효'한 개념을 도입하여 유효열확산율을 측정함으로써 수학적으로 균질계 물질로 취급이 가능했다. 2) 저자가 고안 제작한 장치의 성능(performance)및 정도를 검토하기 위하여 표준물질로서 toluene은 물론 얼음(빙)의 열확산율을 측정한 결과, $-5\sim-25^{\circ}C$의 온도역에서 문헌치와 비교하여 재현성 $\pm1.5\%$, 오차 $-2\%$ 정도로 그 신뢰도는 매우 높았다. 3) 경계조건이 경시적으로 변화하는 경우라 찰지라도 Crank-Nicolson's implicit method를 이용하여 열확산율을 구할 수 있는 computer program을 개발했다. 4) 성분조성이 각각 상이한 3종류의 두부의 열확산율을 측정한 결과, 그 양들은 수분, 단백질 및 지질의 각 성분 함량의 분율에 정확하게 의존하고 있음을 보여 주었다.
길이방향의 열전도효과가 비교적 큰유체- 고체 열교환계내에 일정한 조ㅍ은 온도를 가진 유체가 유입될 때 이에 따른 비정상 온도분포가 해석되었다. 이러한 계를 기술하는 연립편미분 방정식의 수치해가 유한차분법에 의해 구해졌으며, 열전도가 무시된 경우에 대한 해석적 해를 구하여 위의 결과를 검증하였다. 한편 이상화된 모델에 대한 실험을 행하고 이 결과를 앞서 구한 수치해와 비교 검토하였다. 여기서 구해진 온도분포를 이용하여 축열효율${\eta}_A$및 ${\eta}_B$를 ${\eta}_A$는 시간 t에서의 축열량과 정상상태에 도달했을 때의 축열량의 비로 , 그리고 ${\eta}_B$는 시간 t 동안의 축열된 양과 공급된 열량의 비고 정의하여 온도분포와 효율들에 애하여 시간변수 .tau., 위치변수 .xi.와 무차원 열확산율 .betha.가 미치는 영향을 조사하였다. 이에 따르면 온도는 .betha. 가 적어짐에 따라 점점 가파르게 분포되고 한편 ${\eta}_A$는 .tau.가 점점 커지거나, .xi.가 작아질수록 좋아지는 것을 알 수 있다. 또한 ${\eta}_B$는${\eta}_A$와는 정반대의 경향을 보여주어 축열계의 최적상태가 존재함을 알 수 있다.
화염스트레치와 확산선호도가 예혼합화염에 미치는 영향을 몇가지 모델에 대해 현상적으로 고 찰하였다. 즉, 정상상태의 구형화염, 구형으로 전파되는 화염, 균일유동장내의 곡면화염, 일차원 평면화염, 그리고 확대유동장내에서 스트레치된 평면화염등을 고찰하였으며, 이 해석의 결과는 화염면의 면적 변화율로 정의된 화염스트레치의 제인자들 즉, 비균일 접선속도장과 전파화염의 곡률에 의한 영향들이 공통적 특성을 나타냄을 보여주고 있다. 화염스트레치와 확산선호도가 화염전파속도에 미치는 복합효과는 세가지로 나타나는데 이는 화염온도의 변화에 따른 화학반 응강도의 변동, 열 및 물질확산의 강도차이, 그리고 대류 및 확산전달의 방향의 상이함에 기인 한다.
정보통신 구조의 확산과 함께 전산시스템에 대한 침입과 피해가 증가되고 있으며 침입탐지 시스템에 대한 관심과 연구가 늘어나고 있다. 본 논문에서는 은닉 마르코프 모델(HMM)을 이용하여 사용자의 정상행위에서 생성된 이벤트ID 정보를 모델링한 후 사용자의 비정상행위를 탐지하는 침입탐지 시스템을 제안한다. 전처리를 거친 이벤트ID열은 전방향-역방향 절차와 Baum-Welch 재추정식을 이용하여 정상행위로 구축된다. 판정은 전방향 절차를 이용해서 판정하려는 열이 정상행위로부터 생성되었을 확률을 계산하며, 이 값을 임계값과 비교함으로써 수행된다. 실험을 통해 침입탐지를 위한 최적의 HMM 매개변수를 결정하고 사용자 구분이 없는 단일모델링, 사용자별 모델링, 사용자 그룹별 모델링 방식을 비교하여 정상행위 모델링 성능을 평가하였다. 실험결과 제안한 시스템이 발생한 침입을 적절히 탐지함을 확인할 수 있었지만, 신뢰도 높은 침입탐지 시스템의 구축을 위해서는 보다 정교한 모델의 클러스터링이 필요함을 알 수 있었다.
Computational four-equation turbulence model is developed and is applied to predict twodimensional unsteady thermal surface discharge into a reservoir. Turbulent stresses and heat fluxes in the momentum and energy equations are determined from transport equations for the turbulent kinetic energy (R), isotropic rate of kinetic energy dissipation (.epsilon.), mean square temperature variance (theta. over bar $^{2}$), and rate of destruction of the temperature variance (.epsilon. $_{\theta}$). Computational results by four-equation model are favorably compared with those obtained by an extended two-equation model. Added advantage of the four-equation model is that it yields quantitative information about the ratio between the velocity time scale and the thermal time scale and more detailed information about turbulent structure. Predicted time scale ratio is within experimental observations by others. Although the mean velocity and temperature fields are similarly predicted by both models, it is found that the four-equation model is preferably candidate for prediction of highly buoyant turbulent flows.
불소고분자(ETFE, ECTFE, PVDF)내로 방향족 유기용매(벤젠, 톨루엔, 클로로벤젠)의 비정상 흡수실험에서 non-Fickian (혹은 비이상적인) 확산이 관측되었다. 본 연구에서는 Fick's 법칙에 바탕을 둔 확산모델식(Crank, Long & Richman, Berens & Hopfenberg, Neogi, Li)을 이용하여 방향족 유기용매의 흡수실험에서 관측된 비이상적 흡수데이터론 분석하였다. 모델식의 매개변수 값은 실험데이터와 모델 예측 값의 차이를 최소화하는 least square 법을 이용하여 결정하였다. Fickian 확산으로부터 약간 벗어나는 ETFE 흡수데이터는 앞에서 언급한 모델식들을 이용하여 모두 만족할 만한 결과를 얻었다. 특히 Neogi 모델식은 ETFE-용매계의 고유확산계수(0.4~0.8$\times$$10^-5{cm}^2$/day) 및 평형 확산계수(0.13~0.31$\times$$10^-4{cm}^2$/day), 고분자구조의 이완 속도상수 값을 예측해주었다. PVDF의 전형적인 sigmoidal 흡수데이터에 대해서는 Crank 모델이 비교적 잘 적용되었으며, 초기 확산계수와 평형 확산계수간의 비($D_{\infty}/D_i$)는 80~200의 값을 나타내주었다. 가속적인 흡수데이터를 나타내주는 ECTFE의 경우에는 모든 모델식들의 예측 결과가 상당히 벗어났다. Fickian 확산으로부터 많이 벗어나는 비이상적인 흡수데이터로부터 확산 이동성질과 고분자구조의 이완현상에 대한 정보를 얻기 위해서는 열역학이나 continuum mechanics에 바탕을 둔 새로운 모델식을 적용해야 할 것으로 사료된다.
본 논문에서는 절연된 열선을 이용한 비정상열선법에서 열선의 절연코팅이 선형구간의 초기시점에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 이론적인 연구를 수행해 보았다. 이를 위해, 절연된 열선의 온도상승에 관한 해석적 해에서 선형구간의 초기시점에 영향을 미치는 중요한 인자들을 파악해 보았으며, 이러한 인자들의 영향이 무시할 만큼 작아지는 임계시간(critical time)에 대한 연구를 수행해 보았다. 이론적인 연구 결과, 열선의 반경 및 코팅의 두께가 작을수록 절연코팅의 영향이 빠르게 감소하였고, 또한 절연물질의 열전도도가 크고 열확산계수가 작을수록 절연코팅의 영향이 빠르게 감소함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 절연된 열선을 이용한 비정상열선법에서, 선형구간의 초기시점을 결정하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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