• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권1호
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• pp.80-83
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• 1999

화학증착에 의한 박막 제조에서는 화학반응을 수반되어 엄밀한 속도론적 분석이 어렵다. 이러한 경우는 열역 학적인 분석이 화학증착공정을 이해하는데 더 유용하고 원하는 박막을 제조하기 위한 최적공정조건을 결정함에 있어서 도 도움이 된다. 이러한 이유로 화학증착 상태도가 사용되어 왔다. 본 연구에서는 C-H 계와 Si-Cl-H 계의 열역학적 분 석을 통하여 열역학이 어떻게 화학증착 공정에 응용될 수 있는가를 보여주려고 하였다. 각 공정변수가 증착 구동력에 미 치는 효과를 결정함으로서, C-H 계에서 다이아몬드가 증착될 수 있는 열역학적인 한계를 계산하였다. Si-Cl-H 계에서는 동 과포화도 곡선을 계산함으로써 화학증착 공정변수의 효과에 대한 부가적인 정보를 얻을 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.532-537
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• 1996

영광 1호기의 일차계통인 원자로 냉각재 평균온도( $T_{avg}$)를 적정값으로 미세조정하여 운전할 때, 2차계통 주요 운전변수인 주증기압력이 상승하고 터빈출력이 상승함을 발견하여 이에 대한 터빈사이클 열성능 변화를 발전소 전체 열평형 계산에 의해 정량적으로 파악하고, 그 원인을 열역학 2법칙에서의 엔트로피개념을 이용한 유용에너지의 최대값인 엑서지이론을 적용하여 분석하고자하였다. 분석 결과 열평형 계산에서는 전체 열량의 대부분인 63.2%가 복수기에서 손실되는 것으로 나타나는 반면, 열역학 제2법칙의 엑서지를 이용한 분석에서는 비가역손실이 주로 터빈(전체 엑서지의 12.7%)에서 일어나고 그 다음이 복수기(5.7%), 급수가열기(2.1%) 그리고 1,2단 재열기 (1.0%)의 순으로 전체 사이클에서 일어나며, 주증기 압력이 상승할 때 터빈 출력이 상승하는 주원인은 주증기의 유용성(엑서지)이 크게 증가하는 것에 비해 터빈사이클에서의 비가역손실은 적게 증가하기 때문으로 나타났다.다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.331-336
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• 2013

본 논문은 유체 역학적 관점에서 플라즈마 모델링을 통하여 전자 밀도를 계산하는 방식을 제안하였다. 그럼으로써 기존 논문들에서 사용된 단순화된 플라즈마 모델링의 한계를 극복하였다. 계산된 전자 밀도를 finite-difference time-domain(FDTD) 기법에 기반한 맥스웰-볼츠만 시스템에 연계하여 다양한 각도에서 입사하는 전자기파에 대한 산란파 계산을 수행하였다. 전반부에서는 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge: DBD) 구조에서 발생되는 플라즈마를 모델링하였다. 다수의 모델링 방식 중, 시간 독립적인 변수를 도입하여 정지계의 전위 분포와 전자 밀도 분포를 계산하는 Suzen-Huang 모델을 이용하였다. 후반부에서는 변조된 가우시안 펄스를 플라즈마에 입사시켜 발생하는 산란파를 FDTD 기법을 이용하여 계산하였으며, 이를 바탕으로 레이더 단면적(radar cross section: RCS)을 관찰하였다. 모의실험 결과, DBD 플라즈마에 의해 1~2 dB 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 이는 기존의 논문에서 알려진 RCS 측정 결과와 유사한 양상을 보이며, 본 논문에서 제안한 모델링의 유효성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.709-717
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• 2017

연구는 직렬 2단 Weis-Fogh형 수차모델을 제안하고, 이 수차모델의 유체역학적 특성을 개선 와법으로 수치계산한 것이다. 기본조건 및 각 날개의 움직임은 이전에 저자가 제안한 단단 수차모델에서와 같게 했다. 두 날개(NACA0010 airfoils) 및 양쪽 수로벽은 소스 및 볼텍스 판넬로 근사하였고, 자유볼텍스는 각 물체 표면 전체에서 도입하였다. 계산변수로는 앞날개와 뒷날개의 날개 축 사이의 거리 및 두 날개 운동의 위상차 즉 동위상과 역위상으로 했다. 각 경우에 대해 비정상 유동장 및 압력장 그리고 두 날개에 작용하는 힘의 계수 및 효율을 계산하였고, 이 수차모델의 유체역학적 특성을 논의하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.122-122
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• 2011

수자원 분야에서 기후변화 관련 연구는 치수 측면 보다는 이수 측면에서 주로 이뤄지고 있다. 이는 홍수분석을 위한 시간 단위를 충족시켜주는 전지구 대기순환모형(Global Circulation Model: GCM)의 자료가 드물고, 시간 단위의 GCM 자료라 하더라도 극치값(extreme value) 표현에는 한계가 있기 때문이다. 이를 극복하기 위하여 과거 관측자료의 통계적 특성으로 극치자료의 편의(bias)를 보정하고 시간 단위로 분해하기도 한다. 하지만 이런 통계적 상세화(statistical downscaling)는 미래 기후는 과거자료와 통계적 차이가 유의하지 않음을 가정하고 있어, 미래 기후는 현재와 다를 것이라는 공감대에 는 적합하지 않다. 이와 같은 이유로 타당한 극치수문변수 결과를 얻기 위해서는 시간 단위의 고분해능(high resolution) GCM이나 지역기후모델(regional climate model)과 같은 고해상도의 미래 기후변화 자료가 필요하게 된다. 이에 국립기상연구소에서는 영국 기상청의 통합모델(UM)기반의 지역기후모델(HadGEM3)을 사용하여 50 km 및 12.5 km 격자 단위로 역학적 상세화(dynamic downscaling)를 수행하였다. 본 연구에서는 개발된 HadGEM3-RA 결과의 극치수문변수 검증을 위하여 한강유역의 관측 자료와 다양한 방법으로 비교하였다. 두 자료의 극치값을 GEV (Generalized Extreme Value) 분포에 적합(fitting)시켜 비초과확률별 극치사상과, 특정 임계값(threshold value) 이상의 극치사상 발생확률을 비교하였다. 검토 결과, HadGEM3-RA는 통계적 상세화로 구한 극치값 보다는 작았으나 기존의 지역 기후모델에 비하여 현실성 있는 극치값이 계산되었음을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제29권4호
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• pp.376-384
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• 1989

압축성 유동은 유동의 속도(Mach 수)에 따라, 아음속에서 초음속으로 바뀜에 따라 지배 방정 식의 형태가 바뀜은 물론이고 천음속에서는 아음속과 초음속이 공존하므로 지배방정식 자체도 두 가지 형태가 공존하는 어려움이 앞선다. 또한 압축성 유동장에서는 비압축성 유동장에서는 없는 충격파를 전후하여 유동변수들의 큰 불연속이 존재하게 되고, 이러한 불연속선을 유한한 크기의 계산격차를 사용하여 정확하게 해석한다는 것이 그렇게 쉬운 일이 아니다. 또한 저속의 비압 축성 유동에 비하여 일반적으로 보다 많은 독립변수들을 동시에 다루어야 하므로 대형컴 퓨터 용량과 빠른 계산속도를 요구하게 되며 국내에서는 2∼3년 전까지만 하더라도 실질적인 연구가 매우 어려운 실정이었다. 따라서 본 글에서는 최근 들어 대학실험실에 고성능 퍼스널 컴퓨터의 도입과 더불어 활발하게 진행되고 있는 압축성 유동의 수치해석 연구에 대하여 그 동 안의 국내연구 결과들을 모아 분류, 정리해 보고 앞으로의 연구에 대하여 간단히 언급해 보고자 한다.

• Ultrasonography
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• 제32권2호
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• pp.132-142
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• 2013

목적: 전립선암 (PC-3, LNCaP)의 이종이식쥐 모델에서 초음파 조영제를 이용하여 측정한 시간-신호강도 곡선을 통해 얻은 역학적 변수를 조직병리적 변수와 비교하고자 하였다. 대상 및 방법: 20마리의 누드마우스에 인간전립선암세포(15 PC-3, 5 LNCaP)를 다리에 주입하여 이종이식쥐 모델을 제작하였다. 이후 $500{\mu}L$의 2세대 초음파 조영제인 Sonovue를 후안와정맥을 통해 주입하였다. 관심영역은 종양의 전체를 포함할 수 있게 그린 후, 시간-신호강도 곡선을 얻고 이를 감마변량함수에 적합시켰다. 최고신호강도(A), 최고도달시간 (Tp), 최고유입률 (washin), 최고 유출률 (washout), 50초까지의 곡선하면적 ($AUC_{50}$), 유입기면적 ($AUC_{in}$), 유출기면적 ($AUC_{out}$) 등을 감마변량함수에서 도출하였다. VEGF와 CD31에 대한 면역조직화학염색법을 시행하였고, 종양부피, 시야당 VEGF 면적백분율, CD31 양성 미세혈관수 (MVD) 등을 계산한 후 이를 시간신호강도에서 얻은 역학적 변수와 상관성을 조사하였다. 결과: PC-3 와 LNCaP간 동적 및 조직병리학적 변수의 통계적 차이는 없었다. MVD는 A (r=0.625, p=0.003), washin (r=0.462, p=0.040), AUC (r=0.604, p=0.005), $AUC_{out}$ (r=0.587, p=0.007) 과 유의한 상관관계를 보였다. 또한 종양부피와 $AUC_{50}$ (r=0.481, p=0.032), washin(r=0.662, p=0.001), $AUC_{out}$ (r=0.547, p=0.012) 도 유의한 양의 상관관계를 보였으며, washout은 MVD (r=-0.454, p=0.044) 및 종양부피 (r=-0.464, p=0.039)에 모두 음의 상관관계를 보였다. 그러나 시야당 VEGF 면적백분율은 역학적 변수와 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 결론: MVD는 다수의 역학적 변수와 상관관계를 보였다. 초음파 조영제를 이용한 초음파는 전립선암 동물모델에서 종양의 혈관성을 예측할 수 있는 가능성을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.203-210
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• 2014

본 연구는 Weis-Fogh형 수차의 유체역학적 특성을 개선 와법으로 수치계산한 것이다. 날개(NACA0010에어포일)와 양쪽 수로 벽은 소스(Source) 및 볼텍스 판넬로 근사하였고, 자유 볼텍스는 각 물체 전체표면에서 도입하였다. 타임스텝마다 날개를 이동시켜가며 본 수차의 유동장 즉 비정상 속도장과 압력장을 계산하였다. 계산변수로는 주요 설계인자인 날개 뒷전에서 날개 축까지의 거리, 수로 폭 및 최대 열림각으로 하였다. 본 수차의 1매의 날개에 대한 최대 효율 및 출력계수는 속도비 U/V=2.0에서 각각 26% 및 0.4였다. 본 수차의 유동장은 날개가 수로 내에서 비정상적으로 움직이기 때문에 매우 복잡하다. 그러나 개선 와법을 이용하여 명확하게 계산할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.863-873
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• 2021

다공성 매질에서 오염물 이동에 지배적인 기작인 역학적 분산은 공극 내 유속 차이에 의해서 발생한다. 종분산계수와 종분산지수는 이송확산 모형의 수리분산 매개변수이며, 실험을 통하여 얻어야만 한다. 수리평균반경은 공극 내 물의 흐름 양의 크기와 강도를 표현할 수 있으며, 매질의 물리적 특성인자를 이용하여 계산할 수 있다. 본 연구는 순간주입 추적자실험을 통하여 자갈 다공성매질에서 수리평균반경을 이용하여 종분산지수를 구할 수 있는 거듭제곱형의 경험식을 도출하였다. 경험식은 스케일상수 계산식이 포함되어 있어 이동거리에 따른 종분산지수의 산정이 가능하며, 소규모 유량의 균질한 자갈로 구성된 수로에 적용이 가능할 것으로 기대된다.