• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1879-1883
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• 2009

우리나라는 1960년대를 기점으로 수자원의 효율적 이용을 위하여 각종 수리시설물이 건설되었으며 이 중 하나의 방안으로 대형 인공 저수지와 같은 시설물이 건설되었다. 저수지에는 강우시 탁수가 유입되는데 특히, 여름철에 집중되는 우리나라의 강우 특성상 이 시기에는 고탁도의 탁수가 유입된다. 탁수는 쉽게 정화되지 않고 저수지 내에서 성층화 현상을 일으키는데 성층화된 탁수는 물의 연직방향운동을 방해하여 심층부의 산소를 고갈시키고 이는 수질오염과 같은 결과로 이어진다. 그리고 방류시 하류하천까지 흘러가서 피해를 발생시킨다. 이러한 현상은 수질관리에 많은 어려움을 주고 있어 적절한 해결책이 요구되는 바이다. 본 연구에서는 성층구조와 방류유량에 의한 방류특성의 변화를 알아보고자 하였다. 염수를 이용하여 실험 수로 내 밀도성층을 구현하였으며, 선택배제 시 성층구조의 변화 및 흐름특성 파악을 위해 전도율계를 통한 염도측정을 이용하였다. 다양한 밀도성층 조건과 방류유량에 의한 선택배제 특성을 파악하기 위하여 밀도프루드수를 기준으로 실험조건을 설정하여, 다양한 조건에서의 밀도성층수체의 거동양상을 관찰하였다. 이상의 과정들을 통해 효율적인 선택배제 조건을 찾을 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.13 no.6
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• pp.21-28
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• 2009

The purpose of this study is to gain a better understanding of the effects of thermal stratification and partial fuel stratification on reducing the pressure-rise rate and emission in HCCI combustion. The engine is fueled with Di-Methyl Ether(DME) which has unique 2-stage heat release. Computational work is conducted with multi-zones model and detailed chemical reaction scheme. Calculation result shows that wider thermal stratification and partial fuel stratification prolong combustion duration and reduce pressure rise rate. But too wide partial fuel stratification increases CO and NOx concentration in exhaust gas, and decreases combustion efficiency.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.61-61
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• 2021

온도 성층화는 많은 저수지와 댐에서 흔히 발생하는 현상으로 호수나 저수지의 표면 온도가 바닥보다 상대적으로 높아 깊이에 따른 열 구배를 나타낸다. 이러한 온도 성층화 현상은 여름철과 같이 상부와 하부의 온도 차가 클수록 안정적이게 나타나며 이러한 층화 현상으로 수직 확산이 제어되어 수질에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 댐이나 호수 등 층화 현상이 심한 유체 내부 바닥에 물순환장치를 설치하여 외부로부터 공기를 끌어와 하부에서 공기를 분출하여 온도 성층을 약화시키기도 한다. 물순환 장치를 설비하면 수체의 혼합이 용이해지며 물질전달이 개선되어 수질이 향상된다. 국내의 경우 대청댐, 보령댐, 영주 댐 등 많은 국내 댐 내부에 물순환장치가 설비되어있다. 본 연구에서 댐의 물순환장치의 성능을 파악하기 위해 산기식 물순환 장비가 설치되어있는 영주댐을 연구 대상 지역으로 잡았다. 연구지역의 계절별 성층구조 및 특성을 조사하기 위해, 봄, 여름, 가을 영주댐에 방문하여 관측 자료를 취득하였으며 물순환 장치는 봄철의 경우만 가동하였다. 봄철의 물순환 장치 가동 전후 관측 데이터를 바탕으로 수치모형실험을 실행하여 관측 결과와 비교 및 검증하였다. 이를 바탕으로 여름, 가을에 물순환장치를 가동하였을 경우 댐 내부 수체의 혼합과정을 살펴보는 연구를 진행하였다. 본 연구는 CFD (Computational Fluid Dynamic) 시뮬레이션을 수행하기 위해 오픈 소스 소프트웨어 OpenFOAM(version 4.0)에서 열 전달이 포함되어있는 비압축성 VOF 솔버를 사용하였다. 본 솔버는 물과 공기를 동시에 나타낼 수 있으며 온도의 확산 방정식을 포함하고 있다. 또한 유동해석 수행 시 사용한 물순환장치의 효울은 실제 장치의 효율과 동일하다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. (1) 관측만으로 파악하기 어려운 수체의 혼합거동을 유동해석 자료를 통해 면밀히 살펴보고 (2) 봄철 물순환 장치가 작동하기 전후 자료를 바탕으로 여름 및 가을철 물순환장치 가동 전후 데이터를 유동해석 자료로 취득한다. (3) 또한 물순환장치 가동 전후 데이터를 통해 계절별 혼합 효율을 취득한다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.23 no.1
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• pp.78-85
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• 2013

A primary objective in creating a stratified thermal storage is to maintain the thermodynamic quality of energy, so thermally stratified energy can be extracted at temperatures required for target activities. The separation of the thermal energy in heat stores to layers with different temperatures, i.e., the thermal stratification is a key factor in achieving this objective. This paper introduces different methods that have been proposed to characterize the thermal stratification in heat stores. Specifically, this paper focuses on the methods that can be used to determine the ability of heat stores to promote and maintain stratification during the process of charging, storing and discharging. In addition, based on methods using thermal stratification indices, the degrees of stratification of stored energy in Lyckebo rock cavern in Sweden were compared and the applicability of the methods was investigated.

• Journal of Digital Convergence
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• v.19 no.6
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• pp.285-292
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• 2021

Due to the recent Corona 19 outbreak, camping culture is rapidly drawing attention from many people. Convective heating devices, which many campers use during winter, have the temperature stratification problem. To solve this problem, various power circulators are being used. Several non-powered circulators are also on sale, but the direction of the circulator is designed to be at the right angle relative to the convection heating mechanism and the circulator does not properly play the role of air circulation. To solve this problem, a 3D printer is used to design a non-powered circulator in the same direction as the convection heating mechanism. Electricity is generated without power using Peltier element and ceramic paper and the circulator is produced to withstand heat using HTPLA-CF filament. This study presents a method to solve the temperature stratification problem through efficient convective circulation. In addition, the purpose of this study is to manufacture products at a lower cost by using a 3D printer.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.26 no.1
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• pp.8-14
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• 2014

We have performed experiments to enhance the stratification in a storage tank in order to raise the collector efficiency and solar fraction in solar thermal systems. The storage tank with a spiral jacket in the side wall has a scroll-shaped heat exchanger coil added to the upper part. The performance was compared between only the side and upper-side heating part through simulation using TRNSYS under the same weather conditions and initial conditions. As a result, the upper-side heating has a 4.2% advantage in solar fraction, but almost no increase in collector efficiency.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.5
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• pp.449-456
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• 2010

The HCCI engine is a prospective internal combustion engine with which high diesel-like efficiencies and very low NOx and particulate emissions can be achieved. However, several technical issues must be resolved before HCCI engines can be used for different applications. One of the issues concerning the HCCI engine is that the operating range of this engine is limited by the rapid pressure rise caused by the release of excessive heat. This heat release is because of the self-accelerated combustion reaction occurring in the engine and the resulting engine knock in the high-load region. The purpose of this study is to evaluate the role of thermal stratification and fuel stratification in reducing the pressure rise rate in an HCCI engine. The concentrations of NOx and CO in the exhaust gas are also evaluated to confirm combustion completeness and NOx emission. The computation is carried out with the help of a multizone code, by using the information on the detailed chemical kinetics and the effect of thermal and fuel stratification on the onset of ignition and rate of combustion. The engine is fueled with dimethyl ether (DME), which allows heat release to occur in two stages, as opposed to methane, which allows for heat release in a single stage.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.4
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• pp.331-341
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• 2013

In a solar domestic hot water (SDHW) system, solar energy is collected using collector panels, transferred to a circulating heat transfer fluid (brine), and eventually stored in a thermal storage tank (TST) as hot water. In this study, a computational fluid dynamics (CFD) model was developed to predict the solar thermal energy storage in a hybrid-type TST equipped with a helical jacket heater (mantle heat exchanger) and an immersed spiral coil heater. The helical jacket heater, which is the brine flow path attached to the side wall of a TST, has advantages including simple system design, low brine flow rate, and enhanced thermal stratification. In addition, the spiral coil heater further enhances the thermal performance and thermal stratification of the TST. The developed model was validated by the good agreement between the CFD results and the experimental results performed with the hybrid-type TST in SDHW settings.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.24 no.4
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• pp.336-342
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• 2012

Large-scale active solar heat systems are generally using heat exchanger between collector and storage tank loops to prevent damage by freezing. It is difficult to maintain stratification in a storage tank in the system owing to greater flow rate enhancing heat transfer. In the previous study, we introduced a spiral-jacketed storage tank and obtained good results to keep system performance of general level without better stratification. We added a scroll-shaped heat exchanger coil on the upper part in the spiral-jacketed storage tank. As a result of the experiment, it was verified that degree of stratification of the new type storage tank is higher than that of the previous one with a possibility of better collector efficiency and solar fraction.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1068_1069
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• 2009

$TiO_2$의 계면적을 넓힘으로써 태양전지의 특성을 향상시키기 위해 정렬도가 높은 나노 기공 (nanopore, NP) 이산화티타늄 ($TiO_2$)을 이용하여 복합 태양전지를 제작하였다. Polymethyl methacrylate (PMMA)를 사용한 nanoimprinting lithography (NIL) 기술을 이용하여 NP $TiO_2$를 제작하였으며. 광활성층으로는 poly(3-hexylthiophene) (P3HT)와 [6,6]-phenyl $C_{61}$ butyric acid methyl ester (PCBM)을 사용하였다. NP $TiO_2$를 이용한 태양전지의 전력변환효율이 1.49%로 표면이 고른 소자의 효율인 1.18%에 비해 26% 가량 증가하였다. 이와 같은 효율 향상의 원인은 $TiO_2$와 광활성층의 계면이 증가되어 전하의 생성과 분리가 용이해졌기 때문인 것으로 사료된다.