• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.51-57
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• 2019

LNG 플랜트의 설비 배치는 안전, 환경과 관련된 법규 및 유지 및 보수 공간, 작업자 이동 통로 등 작업자의 근무환경이나 안전과 관련된 다양한 설계 제약조건을 충족해야 한다. LNG 플랜트 설비 중 가장 중요한 초저온 공정인 액화공정의 경우, 배관 내 유체와 외부 대기와의 온도 차이에 의한 열 손실과 유체 흐름 시 발생하는 압력 손실이 발생하기 때문에 가능한 설비 간 배관 길이는 짧을수록 유리하다. 따라서, 액화 공정을 건설할 때 다양한 제약조건을 만족하면서 배관의 길이를 최소로 하는 설비 배치가 이루어져야 하며, 이러한 문제는 수학적 모델링으로 배관의 비용을 목적함수를 만들어 이를 최소화하는 최적화 문제로 다룰 수 있다. 이와 관련된 기존 연구들은 대체로 장치 간 유지 보수에 필요한 최소 공간 확보, 사고 예방을 위한 장치 간 이격거리 등 안전 요소를 간과해 왔다. 또한, 기존 연구는 대체로 개념설계를 이용한 배치를 다루어 왔으며, 이미 건설된 실제 배치 결과와 최적화 결과를 비교하여 배치 최적화 문제가 실제 어느 정도 비용 절감 효과가 있는지 검증한 내용은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 작업자의 근무나 안전과 관련된 장치 간 이격거리와 유지 보수와 관련된 제약조건 식을 세우고 장치를 연결하는 파이프의 총 비용을 목적함수로 하는 MILP(Mixed Integer Linear Programming) 형태의 문제를 설계하였다. 하지만, 식이 복잡하고 공정 특성에 따라 다양한 제약조건을 추가해야 하는 경우가 있으므로 목적함수의 미분식을 이용하여 푸는 기존의 최적화 방법론으로 풀기에는 많은 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 목적함수의 미분식 없이 최적해를 찾을 수 있는 PSO (Particle Swarm Optimization)를 이용하여 최적화를 수행하였다. 실제로 가동 중인 C3MR (Propane precooling Mixed Refrigerant) 공정에 대한 최적화를 수행하여, 본 연구에서 제안한 방법이 어느 정도 효과가 있는지 검증하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.59-67
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• 2006

수동동조질량감쇠기의 진동제어 효과는 질량감쇠기와 구조물과의 동조로 인하여 나타나고 있다. 그러나 바닥판 구조물의 질량과 강성의 변화로 인하여 실제 구조물에 있어서 비동조 현상이 일어나기도 한다. 이러한 상황에서는 수동동조질량감쇠기의 성능이 비효율적이며 경우에 따라서는 구조물의 진동을 증가시키기도 한다. 본 논문에서는 기계나 사람에 의한 바닥판 구조물의 진동을 줄이기 위하여 자기유체감쇠기의 적용성을 알아보고자 한다. 준 능동제어와 groundhook 제어 알고리즘을 적용하여 준능동감쇠기의 성능과 수동질량감쇠기의 성능을 비교 분석하였다. 또한 비동조 상황에서의 준능동감쇠가와 수동질량감쇠기의 견인성을 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 자기유체감쇠기는 동조상황에서 우수한 제어 성능을 가지고 있으며 비동조 상황에서도 우수한 견인성을 보여주고 있다.

• 전산구조공학
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• 제4권1호
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• 한국분무공학회지
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• 제22권3호
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• pp.137-145
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• 2017

This paper describes numerical modeling of transcritical and supercritical fluid flows within a liquid propellant rocket engine. In the present paper, turbulence is modeled by standard $k-{\varepsilon}$ model. A conserved scalar approach in conjunction with multi-environment probability density function model is used to account for the turbulent mixing of real-fluids in the transcritical and supercritical region. The two real-fluid equations of state and dense-fluid correction schemes for mixtures are used to construct thermodynamic data library based on the conserved scalar. In this study, calculations are made on two cryogenic nitrogen jets under different chamber pressures. Sensitivity analysis for two different real-fluid equations of sate is particularly emphasized. Based on numerical results, precise structures of cryogenic nitrogen jets are discussed in detail. Numerical results show that the current real-fluid model can predict the essential features of the cryogenic liquid nitrogen jets.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권3호
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• pp.185-195
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• 2021

본 연구의 날갯짓 초소형 비행체는 실제 생명체의 날개를 모방하여, 매우 유연한 재질의 캠버날개를 활용한다. 캠버 날개는 생명체와 유사하게 앞전, 시맥, 박막과 같이 특성이 서로 다른 세가지 재질로 구성되어 있고 다양한 방식으로 구속되어 있다. 날개의 유연성을 활용한 수동 회전(passive rotation) 방식은 앞전과 시맥의 재질이 날갯짓 궤적에 매우 큰 영향을 미치는 요소이기 때문에 적절한 유연성을 갖는 재질의 선정이 필수적이다. 이러한 날개의 재질들과 복잡한 형상을 사실적으로 모델링하여 정밀하게 해석할 수 있는 유체-구조 연성해석 프로그램을 개발하고, 날개의 앞전과 시맥의 탄성 계수의 변화에 따른 공력탄성학 효과를 정밀하게 분석하였다. 결과적으로 재료의 탄성 계수 변화만으로도 날개의 비틀림각 궤적을 적절히 발생시킴으로써 날갯짓 비행체의 추력 및 효율을 크게 증가시킬 수 있음을 보였다.

• 한국분무공학회지
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• 제15권4호
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• pp.182-188
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• 2010

Significant real fluid behaviors including rapid property changes take place where high pressure combustion devices such as rocket engines. The flamelet model is the reliable approach to account for the real fluid effects. In the present study, the flamelet equations are extended to treat the general fluids over transcritical and supercritical states. The real fluid flamelet model is carried out for the gaseous hydrogen and cryogenic liquid oxygen flames at the wide range of thermodynamic conditions. Based on numerical results, the precise discussions are made for effects of real fluid, pressure, and differential diffusion on the local flame structure.

• 청정기술
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• 제11권4호
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• pp.181-188
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• 2005

밸브 내부의 입자들의 화울링 현상의 제어 및 저감을 위해 공기분사 방식을 적용하는 새로운 분립체용 볼 밸브를 개발하였다. 밸브 내부의 분립체와 분사공기 흐름간의 상호작용 및 화울링 현상에 대한 규명을 위해 전산유체역학적 해석을 수행하였고, 해석결과들을 밸브 형상 및 공기분사 조건 설계에 반영하였다. 설계된 분립체용 볼 밸브의 실제 시험을 통해, 본 볼 밸브가 여러 운전 조건들에 대해서 우수한 화울링 저감효과를 가짐을 알 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권5호
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• pp.19-26
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• 2011

복잡지형에서의 풍력단지 CFD 모델링을 통한 시뮬레이션 결과가 이 논문에 주어졌다. 이 연구를 위하여 작은 산(오름)들로 둘러싸인 제주도 성산 풍력단지가 선택되었고, 두 개의 주풍향에 대하여 ANSYS CFX로 시뮬레이션 하였다. 격자생성을 위하여 실제 지형데이터가 사용되었고, 풍력발전기와 복잡지형으로부터 발생하는 후류효과를 예측하기 위하여 SST 난류모델 및 액추에이터 디스크 모델이 적용되었다. 그 결과, 성산 풍력단지 주변에 있는 작은 산 및 풍력발전기에서 발생하는 후류의 영향은 3~7 km 계속된다고 예측되었다. 또한 그 후류는 풍속 및 난류강도에 상당한 영향을 미치고 있다고 예측되었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.327-330
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• 2013

Converging-diverging 노즐은 시스템 내부 유동에 적용되는 속도면적 법칙을 통해, 아음속 유동을 초음속으로 만드는 장치이며, 항공기 엔진 등에서 추력을 얻기 위해 쓰인다. 이상기체, 등 엔트로피를 가정한 동일 입구 조건에서, 출구로 빠져나오는 유동의 속도는 오직 면적 비에만 관계한다. 그러나 실제현상에서는, 출구에서의 유속이 유동의 압축성 효과 및 벽면에서의 전단력 등으로 인해 노즐 형상마다 상이한 결과를 낳는다. 본 연구에서는 EDISON Simulation을 활용하여 다양한 노즐 형상에 따른 출구에서의 Mach number를 구하고, 각각의 결과로부터 경향성을 찾는다. 또, 계산 결과를 이론식을 통해 도출되는 결과와 비교한다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.625-627
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• 2016

본 논문은 EDISON CFD의 전처리기, eMEGA를 이용하여 격자를 생성하고, 2차원 정렬 격자 기반 비압축성 해석자를 이용하여 유동해석을 진행한 뒤 후처리기, eDAVA를 통해 유동선을 그려 블라인드 장착에 따른 실내 공기 순환에 대한 연구 내용을 담고 있다. 본 연구는 시중에 판매중인 사생활 보호용 블라인드를 포함, 여러 블라인드의 장착 여부에 따라 실내 내부 공기 순환의 양상을 확인하고 실제로 블라인드 장착 시 실내환기에 어떤 영향을 주는지 유동 선을 통해 확인해 보았다. 블라인드 미장착시, 실내 전체적으로 공기가 고루 순환되는 모습을 보였으며, 블라인드 장착 시 대체로 블라인드 형태에 따라 유동이 이동하는 것을 볼 수 있었다. 본 연구는 사생활 보호와 환기 효율성의 관점에서의 소비자 선택권에 영향을 미치는 효과를 가져 올 것으로 보인다.