• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.38 no.12
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• pp.51-60
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• 2009

본 연구에서는 착상 조건 하에서 열교환기 휜의 열전도를 고려하여 휜 표면에서의 착상 거동을 예측하기 위하여 수학적 모델을 제시한다. 이 때, 공기측은 착상 현상에 대한 3차원 유동 변화의 영향을 고려한다. 서리층 두께에 대한 해석 결과는 실험 결과를 최대 10% 오차 내에서 잘 예측한다. 유동에 수직한 방향(z-dir.)의 서리층 두께 성장은 휜의 열전도에 의해 휜 바탕 근처에서 활발하고, 휜 끝으로 갈수록 지수함수적으로 둔화된다. 휜의 열전도를 고려한 경우에 비해 휜의 표면온도가 일정한 조건에서 서리층 두께는 최대 2배, 열전달량은 평군 10% 정도 과대 예측한다. 따라서, 열교환기 휜에서의 착상 거동을 정확하게 예측하기 위해 착상 모델 해석 시 휜의 열전도를 고려해야 한다. 휜의 열전도 고려 유무에 따른 착상 거동의 차이를 보완하기 위해 열전달량에 대한 등가온도를 산출하며, 이를 근거로 무차원 등가 온도 상관식을 도출한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.41 no.1
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• pp.1-7
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• 2017

When implementing butt joint welding of two plates, it is useful to attach end-tabs made of a metal with high heat conductivity (e.g., copper) at the front and back sides of the welded plates to prevent the bead from rolling down and prevent defects that may occur at the tips of the weld zone. In this study, the fin shape, which is known to have good heat discharging characteristics by natural convection, has been applied to enhance the cooling performance of the end-tab. From both experiment and numerical analysis, it was confirmed that end-tabs with fin-shaped holes have better heat discharging performance than end-tabs without holes. Through thermal and fluid flow analysis, the cooling rates of end-tabs with different hole shapes were estimated in order to figure out characteristics of shape factor that are important for the heat discharging performance. As a result, we found that the structure including vertical fins with optimal fin gap was the best-performing shape.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.4
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• pp.28-34
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• 2019

In this study, pin-fin arrays, which are widely used for cooling turbine blades, were studied. The vortex generator in pin-fin arrays is located in front of the circular tube. The cross-section of the vortex generator is NACA-9410. The purpose of this study is to analyze heat transfer performance and flow characteristics of pin-fin arrays. The position of vortex generator is changed with the vertical flow direction on the bottom wall. Pin-fin arrays were calculated with 6000, 10000 and 15000 Reynolds number. The commercial program ANSYS v18.0 CFX and the turbulence model $k-{\omega}$ SST were used. As a result, the heat transfer performance increased up to 5.8% and pressure loss increased less than 1%.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.25 no.7
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• pp.877-884
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• 2001

A theoretical analysis is conducted on the Stokes flow in a narrow channel. A vertical fin is mounted on the bottom plate and the flow is induced by uniformly sliding top plate. The governing harmonic equation was solved in the transformed ζ-plane, which is obtained by applying conformal mappings to the physical plane. By using well-known transformation technique, closed-form expressions for velocity and skin frictional stress on the top and bottom plates were obtained.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.2
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• pp.382-390
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• 1992

The problem of natural convection from a vertical fin is solved by coupling the thermal diffusion equation in the fin to the constitutive equations of the ambient medium involving the radiation of the medium. The analysis is accomplished by employing an integral method. The governing equations for the problem are solved by shooting method based on the Runge-Kutta Scheme at Pr= 0.7. For the range of values of the fin parameter and the radiation-conduction parameter in the analysis, the numerical results show that the radiation effects play an important role in the heat transfer and enhance the heat transfer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.476-476
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• 2014

서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$과 $0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.2
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• pp.179-184
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• 2010

This experimental study investigated the effect of tip clearance and bypass flow on the cooling performance of a straight fin heat sink. Both the horizontal and vertical directions of the bypass flow were studied by using a mass flow controller and test sections. The thermal resistance of a heat sink was obtained to elucidate the response of the cooling performance to tip clearance and bypass flow. The thermal resistance of a straight fin heat sink gradually increases with increasing tip clearance. A flow guide unit was employed to reduce the bypass flow. An optimal distance from the leading edge of the heat sink to the flow guide unit was found for the fixed volume flow rate. The contribution of the flow guide unit to the thermal performance of a heat sink increases with increasing volume flow rate.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.7 no.4
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• pp.642-653
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• 1995

An analysis is made of the laminar fluid flow and heat transfer characteristics in a parallel-plate channel to whose walls are fitted with a series of equidistant staggered fins placed transversely to the flow direction. The governing equations are solved numerically by a finite-volume method for elliptic flows. Based on the obtained solutions of flow and temperature fields, the effects of Reynolds number and various geometric parameters on the heat transfer performance and pressure drop are evaluated. A comparson of the heat transfer characteristics between the channels with and without staggered fins is also made.

• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.11 no.2
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• pp.33-41
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• 1996

Experiments were performed to study solidification of phase change material on a finned vertical tube when either conduction In the solid or natural convection in a liquid controls the heat transfer. The liquid was housed in a cylindrical containment vessel whose surface was maintained at a uniform, time-invariment temperature during a data run, and the solidification occurred at a finned and unfinned vertical tube positioned along the axis of the vassel. The phase change material(PCM) employed in this experiment is 99 percent pure n-Octacosan paraffin($C -{28}H_{58}/$). For conduction-controlled and convection-controlled solidification, the enhancement of the solidified mass rate due to finning is great when the solidified layer is thin and decreases as the layer grows thicker. It is studied that the latent energy($E_{\lambda}$) is the largest contributor to the total extracted energy($E_{\lambda} ＋ E_{sl}＋E_{s2}$) and the total extracted energy rate at a finned vertical tube is greater than that at a unfinned vertical tube.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.6
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• pp.551-560
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• 2011

In this paper, a cooling system that includes a heat spreader and a natural convective heat sink is proposed for the cooling of a concentrating photovoltaic (CPV) module. The heat spreader and the natural convective heat sink are designed on the basis of previous analytical investigations. In order to evaluate the proposed cooling system, we conducted experimental investigations varying the heat rate and the inclined angle of the cooling system. From the experimental results, it is found that the proposed cooling system satisfies the design constraints for good operation of the CPV module. Finally, a correlation is suggested for estimating the effects of the heat rate and the inclined angle on the thermal performance of the natural convective heat sink is suggested.