• 대한설비공학회지:설비저널
• /
• 제38권12호
• /
• pp.51-60
• /
• 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
• /
• 제41권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2017

두 판을 맞대기 용접할 경우 용접부 시종단부 측면에 열전도도가 큰 금속(예를 들어 구리)으로 만든 엔드 탭을 장착하고 용접을 진행하면 용접부 끝부분의 비드흘러내림과 결함을 방지할 수 있다. 본 논문에서는 엔드 탭의 방열 성능을 강화시키기 위하여 자연 대류에 의한 방열 특성이 뛰어난 것으로 알려진 평판 휜 모양을 적용하였고, 실험 및 수치해석을 통하여 엔드 탭에 평판 휜 모양의 구멍이 있는 형상이 구멍이 없는 형상보다 방열 성능이 더 뛰어남을 확인하였다. 그리고 열, 유동해석을 통하여 엔드 탭의 휜 형상에 대한 냉각 속도를 평가하여, 방열 성능 측면으로 도움이 될 형상 인자적인 특성을 파악하였다. 그 결과, 엔드 탭에 수직 휜이 있으며 휜 간 간격에 최적 휜 간 간격 식을 적용한 구조가 우수한 형상으로 판단되었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.28-34
• /
• 2019

본 연구에서는 터빈 냉각에 널리 사용되는 핀-휜 배열에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서 원형 튜브 전방에 익형 와류발생기가 위치하며, 익형 단면 형상은 NACA-9410을 사용하였다. 본 논문에서는 와류 발생기가 있는 핀-휜 배열 유동의 전열 성능과 유동 특성을 수직인 방향으로 변화시키며 기존의 핀-휜 유동과 비교하였다. 레이놀즈수 영역은 6000, 10000 그리고 15000 세 가지를 계산하였다. 전산 해석은 상용 프로그램인 ANSYS v18.0 CFX, 난류 모델은 $k-{\omega}$ SST를 사용하였다. 결과적으로 전열 성능은 최대 5.8% 증가하였고 압력 손실은 1% 미만으로 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제25권7호
• /
• pp.877-884
• /
• 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.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권2호
• /
• pp.382-390
• /
• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.476-476
• /
• 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.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권2호
• /
• pp.179-184
• /
• 2010

스트레이트 휜 히트 싱크가 장착된 공간에 팁 클리어런스(tip clearance)와 바이패스 유동이 열성능에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고자 한다. 수평 및 수직 방향으로의 바이패스 유동에 의한 열성능 평가는 열식 질량 유량계(MFC)와 소형 풍동으로 이루어진다. 팁 클리어런스와 바이패스 유동에 의한 히트 싱크의 열성능은 열저항을 통하여 평가한다. 실험 결과, 스트레이트 휜 히트 싱크의 열저항은 팁 클리어런스가 증가함에 따라 점진적으로 증가하며, 유동 가이드 장치는 바이패스 유동을 감소하는 역할을 한다. 본 연구에서는 동일 유량 조건에서 히트 싱크의 입구에서 유동 가이드 장치까지의 거리에 따라 스트레이트 휜 히트 싱크의 최적값이 존재함을 확인하였다. 히트 싱크로 유입되는 유량이 증가함에 따라 유동 가이드 장치에 의한 열성능 개선 정도는 증가한다.

• 설비공학논문집
• /
• 제7권4호
• /
• pp.642-653
• /
• 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.

• 한국안전학회지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.33-41
• /
• 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.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권6호
• /
• pp.551-560
• /
• 2011

본 연구에서는 열분산기 및 자연대류 히트 싱크로 구성된 집광형 태양전지 모듈용 냉각 장치를 제안하고자 한다. 이를 위해, 기존 연구자들의 해석적 연구를 바탕으로 집광형 태양전지 모듈용 열분산기 및 자연대류 히트 싱크를 설계하였다. 제안된 냉각 장치의 성능을 평가하기 위하여, 발열량과 수직 기준 경사각 변화에 따른 열성능 평가실험을 수행하였다. 실험결과로부터, 제안된 냉각 장치가 집광형 태양전지 모듈의 설계 조건을 만족하는 것을 확인하였다. 마지막으로 발열량과 수직기준 경사각 변화에 따른 자연대류 히트 싱크의 열성능을 예측할 수 있는 상관식을 제시하였다.