• 한국농림기상학회지
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• 제16권3호
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• pp.246-260
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• 2014

90m 고해상도 SRTM 지형자료를 장착한 WRF 수치모형을 이용하여 광릉 활엽수림 KoFlux 타워(GDK)와 침엽수림 KoFlux 타워(GCK)가 위치한 계곡 및 주변에서의 국지 대기순환을 식생-대기 이산화탄소 순환 및 미기상학적 관점에서 연구하였다. 지표 부근 온도와 바람에 대하여 모형과 관측 결과를 비교함으로써 모형의 전반적인 성능을 평가하였고, 연구 지역에 국지순환이 발생한 맑은 날(Case I)과 흐린 날(Case II) 사례를 선정하여 수치모의를 수행하고 그 결과를 정성적으로 분석하였다. 관측된 바람장은 GDK와 GCK 간에, 또 Case I과 Case II 간에 주간 및 야간 국지풍의 시작, 종료, 지속시간, 강도 등에 차이를 보였다. 모형의 수치모의 결과들은 광릉 KoFlux 타워 관측으로부터 그 가능성이 제기된 관측지 계곡의 배수류가 실제로 존재함을 증거하였다. 전반적으로 모형이 모의한 바람장은 아침의 배수류-사면활승풍 전이와 저녁의 사면활승풍 역전 등을 포함하여 계곡 및 주변에서 관측된 국지풍의 일변화를 현실적으로 모사하였다. 또한 국지풍 간 상호작용의 복잡성도 지시하였는데, 가령 주간에 광릉 관측지 계곡 내부의 서풍은 반드시 산풍인 것은 아니었으며, 종종 약한 종관규모 바람 또는 서쪽에서 불어온 해풍과 같은 보다 큰 규모의 중규모 바람 등 다른 풍계와 결합이 되어 있었다. 광릉 생태계의 에너지, 물질, 정보 흐름의 시공간적 변동을 입체적으로 이해하는데 있어서 이러한 고해상도 국지순환 수치모의 결과는 상당히 유용한 것으로 판단되며, 구축된 국지모의 시스템을 지속적으로 개선하는 노력이 향후 뒤따라야 할 것이다. 아울러, 다른 농림생태계 관측지도 모의 영역에 포함시켜 모형 결과의 활용도를 넓힐 필요가 있다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.65-72
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• 2016

천연가스용으로 개조된 가스엔진에서 방출되는 폐열을 활용하기 위한 유기 랭킨사이클 (Organic Rankine Cycle: ORC) 발전시스템을 설계 및 제작하였다. 이 연구에서는 개조된 가스엔진의 폐열을 실험적으로 분석한 데이터를 바탕으로 구성한 ORC 시스템의 컴포넌트를 설계하고 제작하였다. ORC 시스템에는 2개의 판형 열교환기와 5kW급 팽창기, 다단 펌프가 사용되었으며, 전기 히터를 이용하여 ORC 시스템의 열역학적 성능을 분석하였다. 또한, 실제로 가스엔진과 연동하여 작동 특성을 파악하기 위한 실험을 수행하였다. ORC 시스템에 열량을 공급해주는 2대의 가스엔진을 사용하였다. 열원모사실험 결과, 열원온도 $110^{\circ}C$에서 축동력 5.22kW가 발생, 압력비 7.41, 열효율 9.09%가 계산되어졌으며, 엔진연동실험에서는 고온수 온도 $86^{\circ}C$에서 축동력 2kW가 발생, 이 때의 압력비는 3.75, 열효율 6.45%가 계산되었다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.43-49
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• 2016

전 세계적인 천연가스 저열량화 추세에 따라 우리나라 천연가스 열량 기준이 기존의 표준 열량제에서 보다 유연한 열량범위제로 개선되었다. 이 같은 변화는 가정이나 산업체 전반에 걸쳐 가스기기 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이를 규명하고자 하는 연구가 필요하다. 특히 열병합 발전용 엔진으로 사용되는 디젤-CNG 혼소엔진의 경우 도시가스를 주 연료로 사용하기 때문에 발열량 변화는 발전 사업자의 수익성 확보와 연관되는 중요한 사안이다. 따라서 본 연구에서는 열량범위제 내에서 허용하는 CNG 발열량 변화가 디젤-CNG 혼소엔진의 배기특성에 주는 영향에 대해 조사하였다. 도시가스 발열량 변화를 모사하기 위해 열량 범위 상한선인 $10,400kcal/Nm^3$의 CNG 연료에 질소를 희석시켜 발열량을 $10,400kcal/Nm^3$에서 $9,400kcal/Nm^3$까지 변경하였다. 혼소율 80% 조건에서 디젤 연료 분사 시기는 16 CAD BTDC, 분사압력은 110 MPa로 고정하고 엔진회전수 및 토크는 1800 rpm/500 Nm으로 설정하여 시험을 수행하였다. 엔진시험 결과 발열량이 감소할수록 불완전연소가 증가하여 THC, $CH_4$ 및 CO 배출량은 증가하는 반면 NOx 배출량은 감소함을 확인하였다. 그리고 이 같은 결과를 바탕으로 배기 특성 변화에 대해 대응할 수 있는 방안에 대해 고찰하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.15-21
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• 2015

천연가스 연료는 매장량과 경제성 측면에서 미래 가치가 매우 높기 때문에 여러 가지 이용 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 내연기관을 이용한 발전 분야에서도 그 중요성이 점점 증가하고 있는 실정이다. 천연가스 연료를 이용하는 MW급 발전용 대형 왕복엔진의 경우 연료공급시스템의 고도화 개발이 필요한데 그 중에서도 천연가스 분사기의 개발은 실질적인 천연가스 연료 이용을 위한 핵심이다. 본 연구에서는 천연가스 분사기를 상부에 위치한 솔레노이드의 전자기력에 의해 구동되고 하부의 밸브 바디부 전기자와 이동판이 상하로 움직이는 구조의 분사밸브 형태로 고안 및 설계하였으며 이 시작품의 동특성을 엔진 흡기 모사 조건에서 실험하였다. 전기자의 변위와 지름을 변경해 가면서 실험을 수행하였는데, 그 결과 유량의 선형성이 잘 보장되고 1bar 의 차압에서 2ms 이내의 응답성으로 분사밸브가 열리는 결과를 얻었다. 가스 유량 또한 100Liter/min(@2Hz) 이상으로 충분하기 때문에 본 연구에서 고안한 천연가스 분사밸브는 요구되는 동특성 성능실험을 만족하였기 때문에 MW급 발전용 천연가스 엔진 연료공급시스템에 적합할 것으로 판단된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.65-70
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• 1996

엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권4호
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• pp.363-367
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• 2003

인공무릎관절의 수명에 직접적인 영향을 주는 인자는 접촉면에 대한 접촉면적과 압력분포이다 따라서. 이에 대한 실험적인 평가가 필요하였고 knee simulator 혹은 K-scan sensor를 포함한 시스템과 같은 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 지금까지 보행주기에 따른 연속적인 인공관절 운동에 대한 접촉면의 압력분포를 실시간으로 분석한 연구는 미흡하다 따라서 본 연구의 목적은 보행주기를 모사하는 simulator와 I-scan을 이용하여 연속적인 동작에 따른 접촉면의 압력분포를 분석함에 있다. 본 연구의 목적을 이루기 위해서 생체내 인공관절 환경을 정확히 표현할 수 있는 knee simulator를 제작하였다. 네 방향의 자유도를 갖고 있는 본 simulator는 soft tissue의 기능을 포함하고 있고 PC Program을 통하여 압축하중과 femoral component의 굴곡각을 조절할 수 있다. 본 시스템의 I-scan sensor는 보행주기에 따른 압력분포를 분석할 수 있다. 보행주기에 대한 압력분포는 압축하중곡선에 따라 주요하게 변화함을 알 수 있고 운동성에 영향을 쿠는 압력중심의 위치도 변한다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서 제작한 knee simulator는 보행주기 같은 특정의 운동정보를 이용하여 접촉면의 압력분포 및 운동성 같은 기계적 성능을 평가할 수 있고 형상 설계를 위한 기초 자료를 제공할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.513-519
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• 2019

배수 시스템에서 오염퇴적물이 장기간 발생하게 되면 배수관 폐색현상을 일으켜 유지관리가 어렵고 배수관의 잔류수압이 커져 파손의 위험이 있다. 이에 본 연구에서는 PVDF 필름에 의해 발생하는 진동에너지를 활용하여 물리/화학적 폐색에 의한 터널배수 시스템 폐색을 감소시키는 시스템을 구축하였다. 또한, PVDF 필름을 기존 배수재와 융합한 하이브리드 배수재와 역압전 효과를 일으킬 수 있는 구동장치로 배수재 유지관리 시스템을 개발하였다. 터널 배수관 유지관리 성능을 고찰하기 위하여 실내조건에서 오염퇴적물을 모사하고 진동조건에서 폐색저감 효율을 관찰하였다. 그 결과 개발된 PVDF 필름 구동 장비로 20분 내외의 진동에너지를 발생하여 씻겨나간 오염퇴적물의 잔류면적을 측정한 결과 74.62%의 오염퇴적물 제거효과를 볼 수 있었다. 현장 적용성 평가를 위하여 PVDF 필름을 배수관에 부착하고 장기적으로 음압측정을 하여 실내실험으로부터의 측정 음압과 비교하여 현장실험의 대응율을 제시하였다. 현장실험은 터널 배수관으로부터 내부에 폐색이 주로 발생하는 구간인 종배수관과 횡배수관에 PVDF 필름을 부착하였고 터널현장 음압측정 실험으로부터 오염물퇴적 제거효율은 실내실험대비 현장 대응율은 90% 이상으로 확인됐다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권9호
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• pp.29-36
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• 2019

직경 500mm 및 직경 600mm PHC말뚝 A종의 파괴 압축하중($P_n$)은 각각 7.7MN 및 10.6MN으로 계산할 수 있었다. 직경 500mm 및 직경 600mm 매입 PHC말뚝 A종에 대한 압축정재하시험 시 말뚝 두부에 재하된 최대 압축하중은 6.9MN 및 8.8MN으로 측정할 수 있었으며 따라서 이 측정하중은 각각 $P_n$의 90% 및 83% 수준이었다. 직경 500mm 및 직경 600mm PHC말뚝 A종의 장기허용압축하중($P_a$)은 각각 1.7MN 및 2.3MN이었다. 모든 사례 매입 PHC말뚝의 양방향재하시험 자료로부터 계산된 지반의 허용지지력은 국내 현행 설계에서 사용하고 있는 극한지지력 산정공식으로 계산한 지반의 허용지지력보다 높은 수준으로 계산되었다. 따라서 매입 PHC말뚝의 설계에서 사용하는 극한지지력 산정공식은 매입 PHC말뚝의 실제 지지력 거동을 모사할 수 있도록 개선하여야 할 것으로 판단되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.215-222
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• 2019

복합재료의 열전달 문제는 일반적으로 만족시켜야 하는 보존방정식과 경계조건 외에 추가적으로 만족시켜야 하는 계면경계조건의 존재로 인해 새로운 수치기법의 개발에 어려움이 있다. 계면경계조건이 미분방정식의 해에 불연속성을 유발시키기 때문에 이것을 적절하게 처리할 수 있는 특수한 함수의 도입이 필요하며, 이산화를 통한 계 방정식의 구성도 쉽지 않다. 본 논문에서는 계면경계의 불연속성을 모사하는 특수함수를 포함하면서 계면경계조건을 항상 만족시킬 수 있도록 계면경계식 자체를 매입한 미분근사식을 제안하고, 불연속 재료상수를 갖는 열전달 문제를 무요소 강형식으로 이산화한 이동최소제곱 차분법을 제시한다. 개발된 수치기법은 기존의 수치기법들과 달리 수치적분과 계면경계조건을 만족시키기 위한 별도의 구속 방정식이 필요없으며, 빠르고 정확하게 이종재료 열전달 문제의 수치해를 구해준다. 개발된 수치기법으로 다양한 복합재료 열전달 문제를 해석하고 오차의 수렴률을 조사한 결과, 높은 정확성과 계산 효율성을 갖는다는 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 계면경계가 기하학적 특이성을 나타내는 문제에서도 우수한 성능을 발휘하는 것을 보였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권1호
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• pp.29-33
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• 2019

전자패키지 크기의 소형화와 전자기기의 성능 향상이 함께 이루어지면서 높은 입출력 밀도 구현이 중요한 요소로서 평가받고 있다. 이를 구현하기 위해 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(FO-WLP)가 큰 주목을 받고 있다. 하지만 FO-WLP는 휨(Warpage) 현상에 취약하다는 약점이 있다. 휨 현상은 생산 수율 감소와 더불어 패키지 신뢰성 하락에 큰 원인이므로 이를 최소화하는 것이 필수적이다. 유한요소해석을 이용한 재질의 물성 등 FO-WLP의 휨 현상과 연관된 요소에 대한 많은 연구가 진행되어 왔지만, 대부분의 연구는 이러한 요소들의 불확실성을 고려하지 않았다. 재질의 물성, 칩의 위치 등 패키지의 휨 현상과 연관된 요소들은 제조 측면에서 보았을 때 불확실성을 가지고 있기 때문에, 실제 결과와 더 가깝게 모사하기 위해서는 이러한 요소들의 불확실성이 고려되어야 한다. 이번 연구에서는 FO-WLP 과정 중 칩의 탄성 계수가 정규 분포를 따르는 불확실성을 가졌을 때 휨 현상에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 알아보았다. 그 결과 칩의 탄성 계수의 불확실성이 최대 von Mises 응력에 영향을 미치는 것을 확인하였다. Von Mises 응력은 전체 패키지 신뢰성과 관련된 인자이기 때문에 칩의 물성에 대한 불확실성 제어가 필요하다.