• 제목/요약/키워드: 역학 에너지율

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수증기-메탄 혼합비에 따른 개질 튜브 내 온도 및 화학반응 특성 (Characteristics of Temperature in Reformer Tube and Chemical Reaction for Steam Methane Ratio)

  • 한준희;김지윤;이성혁
    • 한국가스학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.27-33
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    • 2016
  • 본 연구의 목적은 실제 산업현장에서 사용되는 수소 개질로 내 개질가스의 수증기-메탄 혼합비에 따른 튜브 내 온도 및 화학반응 특성을 수치 해석하는 것이다. 탄화수소의 수증기 개질반응은 800 K - 1000 K 이상의 고온에서 발생하기 때문에 대류, 전도 및 복사 열전달을 고려한 복합 열전달을 고려해야 한다. 수치해석은 상용 전산유체역학(CFD) 코드(ANSYS Fluent V.13.0)를 사용하였다. 본 연구에서 해석을 위해 Reynolds-Averaged Navier-Stokes, 운동량 및 에너지 방정식을 사용하고, 화학반응이 발생하는 튜브 내부는 니크롬 재질의 다공성 영역으로 가정하였다. 개질 튜브 내 온도 및 화학반응 특성을 비교하기 위해 메탄과 수증기의 혼합비를 1-6으로 증가시켜 비교 분석하였다. 수치해석 결과, 메탄에 대한 수증기 비율이 높을수록 튜브 내부의 온도가 증가하고, 메탄의 전화율이 증가한다. 그러나 수소 개질량은 수증기와 메탄의 비율이 5일 때 가장 많은 것을 알 수 있다.

비탈면 취약도 평가를 위한 동적콘관입시험기 모듈개발과 표준관입시험값과의 상관관계 연구 (Development of Dynamic Cone Penetration Tester Module for Slope Vulnerability Assessment and Correlation of Its Results with Standard Penetration Test Values)

  • 채휘영;권순달
    • 지질공학
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    • 제31권4호
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    • pp.541-547
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    • 2021
  • 비탈면의 유실, 붕락사고 등 비탈면에 대한 안정성을 파악하기 위해서 지층의 구성상태, 역학적 특성 등의 지반정보 파악이 필요하다. 이러한 지반정보를 파악하기 위해서 일반적으로 표준관입시험(SPT) 및 콘 관입시험 등이 널리 이용되고 있다. 대부분이 급경사로 이루어지고 진입로가 없는 비탈면에 대한 접근성 문제로 표준관입시험이 널리 활용되지 못하고 있다. 이러한 단점을 보완할 수 있는 있는 휴대용 장비인 Drop Cone Penetrometer(DCP)를 이용한 조사도 여러 가지 문제로 제한적으로 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비탈면 현장접근이 용이한 휴대용 시추기와 동적콘관입시험 모듈을 개발하고, 개발된 동적콘관입시험기를 이용한 결과와 동일 현장에서 수행한 표준관입시험값과 상관성을 분석하였다. 에너지전단율로 보정된 동적콘관입시험과 표준관입시험간의 상관식은 Nd' = 3.13 N'으로 나타났다.

PSF/AS4 복합재료의 가속노화가 피로강도에 미치는 영향 (The Effects of Physical Aging of PSF/AS4 Laminate on Fatigue)

  • 김형원
    • Composites Research
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    • 제19권4호
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    • pp.1-6
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    • 2006
  • PSF/AS4 복합재 적층구조의 가속노화가 피로강도에 미치는 영향을 변분이론을 이용한 에너지 발산율(energy release rate) 분석을 이용하여 연구하였다. 변분이론 분석은 수지미소균열에 대한 파괴역학을 해석하는데 사용되어 왔으며 이 논문에서는 피로하중 하에서 가속노화 시간에 따르는 파괴인성이 어떻게 변하는가를 설명하였다. 수정된 Paris 법칙에 의한 선도는 각 재료마다. 미소균열이 형성되는 특성을 나타낸다. PSF/AS4 $[0/902]_s$ 적층구조가 60일 동안 유리천이온도에 근거를 두고 세분한 4개의 각기 다른 온도로 가속노화를 하였다. 모든 온도에서 파괴인성은 가속노화 시간에 따라 감소하였다. 높은 온도에서의 파괴인성의 감소는 낮은 온도에서의 감소보다 빠르게 진전되었다. 가속노화가 피로강도에 미치는 영향을 파악하기 위해 유리 천이온도인 섭씨 180도에 가까운 170도에서 60일 동안 노화한 것과 노화하지 않은 것을 비교하였다. 노화된 시편에 대하여 파괴인성의 변화(${\Delta}G_m$)가 낮은 값에서 미소균열이 형성되는 것을 알 수 있었다.

다양한 촉매 유형에 따른 고정층 반응기에서의 메탄 건식 개질 다중물리 시뮬레이션 연구 (Multiphysics Simulations of Dry Reforming of Methane in a Fixed Bed Reactor with Different Catalyst Types)

  • 손수원;구보람
    • 공업화학
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    • 제35권5호
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    • pp.429-437
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    • 2024
  • 메탄 건식 개질은 천연가스와 이산화탄소를 사용해 수소를 생산하는 방식으로 온실가스 배출을 줄이고 무탄소 에너지를 제공할 수 있다. 그러나 강한 흡열 반응으로 인해 온도 급강하와 그로 인한 촉매 비활성화가 발생함에 따라 실증 및 상용화에 어려움이 있다. 본 연구에서는 고정층 반응기 내 메탄 건식 개질 공정을 시뮬레이션하기 위해 전산유체역학 기반의 다중물리 시뮬레이션 플랫폼을 개발하고, 두 종류의 구형 촉매(에그쉘형과 균일형)의 성능을 비교하였다. 에그쉘 모델은 균일 촉매 모델에 비해 반응기 중심부에서 약 20 K 높은 온도를 유지할 수 있음을 보였다. 또한, 에그쉘 모델은 급속하게 진행되는 반응을 억제하여 전반적인 메탄 전환율과 수소 수율에서 우수한 성능을 나타냈다. 개발된 시뮬레이션 플랫폼은 다양한 반응기 및 촉매 설계 조합을 평가하고 반응기 크기와 운영 프로토콜을 최적화하는데 사용될 수 있다.

과열증기 열처리 낙엽송재의 물리·역학적 성능 및 내후성능 평가 (Evaluation of Physico-mechanical Properties and Durability of Larix kaempferi Wood Heat-treated by Superheated Steam)

  • 박용건;박준호;양상윤;정현우;김현빈;한연중;장윤성;김경중;여환명
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제44권5호
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    • pp.776-784
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    • 2016
  • 본 연구에서는 pilot scale에서 과열증기를 이용하여 실대재 낙엽송 생재 각재를 열처리하고, 열처리된 낙엽송재의 다양한 물리 역학적 성능과 내후성능을 측정하였다. 또한, 이를 고온 열기 열처리한 낙엽송재의 물성과 비교하였다. 생재로부터 할렬 발생이 억제된 상태로 과열증기 열처리된 낙엽송재의 갈색부후균과 백색부후균에 대한 저항성과 종압축강도는 증가한 반면에 밀도와 평형함수율 및 수축률과 휨강도는 관행 열처리재보다 낮게 측정되었다. 과열증기 목재 열처리는 다량의 수분에 의해 열전달이 빠르고 열가수분해가 촉진되기 때문에 유사한 시간과 온도에서 열기를 이용하여 관행 열처리한 경우보다 열처리 효과가 높게 나타났다. 따라서 과열증기 열처리 방법은 생재를 할렬 없이 열처리할 수 있으며, 관행 열처리 방법보다 낮은 온도 또는 짧은 열처리 시간으로도 동일한 열처리 효과를 발현시킬 수 있다. 즉, 열처리에 소요되는 시간과 에너지를 줄일 수 있다.

물시멘트비에 따른 변형경화형 시멘트 복합체의 역학적 특성 (Mechanical Properties of Strain-Hardening Cement Composites(SHCCs) according to the Water-Cement Ratio)

  • 김윤수;장용헌;장광수;전에스더;윤현도;김긍환
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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    • pp.465-468
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    • 2008
  • SHCCs는 섬유와 시멘트 메트릭스 계면의 부착작용으로 인해 높은 에너지 흡수능력을 보여준다. 서로 다른 종류의 섬유로 보강된 SHCCs는 혼입되는 섬유자체가 가지는 재료적 특성 및 물시멘트비에 따라 서로 다른 특성을 나타내기 때문에 SHCCs의 압축, 휨, 직접인장 등의 역학적 특성에 관한 평가가 필요할 것으로 판단된다. 이러한 목적으로 본 연구에서는 PP2.0%, PVA2.0%, PE2.0%의 세종류의 단독섬유를 혼입하여 물시멘트비 0.45, 0.60으로 실험을 실시하였다. 실험결과, PP섬유를 혼입한 시험체에 비해 PVA 및 PE섬유를 혼입한 시험체에서 휨 및 직접인장특성에서 전반적으로 뛰어난 성능을 나타내었다. 또한 동일한 섬유 및 혼입율에서 물시멘트비 0.45인 시험체에서 물시멘트비 0.60인 시험체에 비해 약 2배정도의 높은 압축강도를 나타내었으며, 휨 및 직접인장거동시 시험체 전반에 걸쳐 미세균열이 진전되는 특성을 나타내었다. 따라서 물시멘트비 0.60에서 SHCCs의 시공성능 및 분산성능 향상을 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

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삼나무 열처리재의 물리 및 역학적 특성 (Physical and Mechanical Properties of Heat-treated Domestic Cedar)

  • 김광모;박정환;박병수;손동원;박주생;김운섭;김병남;심상로
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제37권4호
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    • pp.330-339
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    • 2009
  • 본 연구에서는 삼나무 재색제어에 적합한 적정 열처리 조건을 구명하고, 열처리에 따른 다양한 재질변화를 평가하고자 하였다. 국산 삼나무에 대한 온도제어 열처리를 통하여, $170^{\circ}C$ 이상의 열처리 조건에서 심변재 사이의 재색차이가 줄어드는 경향을 확인하였으며, 이러한 경향은 처리시간이 증가함에 따라 더 크게 나타났다. 열처리재의 평형함수율이 무처리재에 비해 50% 정도 낮아 목재의 사용과정에서 나타나는 수분에 의한 성능저하 문제를 예방할 수 있을 것으로 기대되며, 열처리가 부후균에 대한 내후성 증가에도 영향하는 것으로 확인됨에 따라 친환경 방부처리 기술로써 열처리의 적용에 대한 본격적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 열처리재의 역학성능은 무처리재에 비해 대체로 증가하는 것으로 나타났으나, 연성이 감소함으로 인하여 충격휨흡수에너지는 크게 감소하는 결과를 보여 열처리재의 용도를 결정하는데 있어서 이러한 물성 변화가 고려되어야 할 것이다. 열처리에 의한 물성변화의 원인을 규명하기 위하여 미세구조의 변화를 관찰하였으나 특별한 차이는 나타나지 않았다. 따라서 화학성분의 변화를 분석함으로써 물성변화의 원인을 규명하는 추가적인 연구가 필요할 것으로 여겨진다.

후크형 강섬유 혼입율 및 형상비에 따른 콘크리트의 휨 및 압축 특성 (Effect of Hooked-end Steel Fiber Volume Fraction and Aspect Ratio on Flexural and Compressive Properties of Concrete)

  • 김동휘;장석준;김선우;박완신;윤현도
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제25권3호
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    • pp.40-47
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    • 2021
  • 이 연구는 후크형 강섬유의 체적비 및 형상비에 따른 콘크리트 설계기준강도 30MPa를 갖는 콘크리트의 역학적 특성, 휨 및 압축거동에 미치는 영향에 대하여 분석한다. 실험에서 형상비가 상이한 3종류의 섬유가 사용되었다. 섬유의 형상비는 64, 67, 80이며 섬유의 보강량은 체적비 0.25%, 0.50% 및 0.75%가 선정되었다. 강섬유 보강 콘크리트의 휨거동은 하중-균열폭 곡선, 휨강도 및 휨인성이 평가되었다, 압축거동은 압축응력-변형률 관계 곡선, 압축강도 및 인성 등이 평가되었다. 실험결과로부터 강섬유 보강 콘크리트의 휨강도, 휨인성 및 파괴에너지는 강섬유 혼입량이 증가됨에 따라 향상되는 것으로 나타났다. 그러나 형상 64와 67인 강섬유로 보강된 콘크리트의 역학적 특성은 큰 차이를 보이지 않았다. 이 연구에서 검토된 강섬유 보강 콘크리트의각 배합에 대한 유럽기준(MC2010)에 의한 산정된 휨 잔여강도는 기준에서 인장 철근 또는 보강 매쉬를 대체할 수 있는 한계기준을 모두 충족하는 것으로 나타났다.

선박용 로터세일 주위의 난류 유동특성에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Analysis Study on the Turbulent Flow Characteristics around the Rotor Sail for Vessels)

  • 김정은;조대환;이창용
    • 해양환경안전학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.648-656
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    • 2022
  • 국제해사기구(IMO)의 온실가스(GHG) 감축 전략과 같은 환경규제를 강화함에 따라 친환경 선박 및 대체 연료 등 기술 개발이 확대되고 있다. 그의 일환으로 해운사와 조선사를 중심으로 에너지 저감과 풍력 추진 기술을 활용한 선박 추진 기술이 대두되고 있다. 풍력 추진 기술의 확보와 실증 연구를 조선 및 해운 분야에 도입함으로써 친환경 기술을 활용한 고부가가치 시장을 창출할 수 있으며, 운항선박의 연료 소비율을 줄임으로써 연비를 약 6~8 % 정도 향상시켜 GHG의 감축을 기대할 수 있다. 로터 세일(Rotor Sail, RS) 기술은 원형 실린더가 일정한 속도로 회전하여 유체를 통과할 때 실린더의 수직 방향으로 유체역학적 힘을 발생시키는 기술이다. 이를 마그누스 효과(Magnus Effect)라고 하며, 본 연구에서는 선박에 설치된 풍력보조추진 시스템인 RS 주위의 난류 유동특성에 관한 수치해석적 연구를 통하여 추진효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 그래서 RS의 공기 역학적 힘에 영향을 미치는 매개변수로써 속도비(Spin Ratio, SR)와 종횡비(Aspect Ratio, AR) 변화에 따른 양력계수(CL)와 항력계수(CD)를 도출하였고, RS 끝단 플레이트(End Plate, EP) 적용에 따른 RS 주변 유동특성을 비교하였다.

한국 성인의 8년간 체중, 허리둘레, 비만 유병률의 변화 및 체중증가와 관련된 식이 요인 : 한국인유전체역학조사사업의 종단연구 자료 (Changes in weight, waist circumference, prevalence of obesity, and dietary factors associated with weight gain over 8 years in Korean adults: Longitudinal data from the Korean Genome and Epidemiology Study)

  • 손임휘;한영희;현태선
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제50권4호
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    • pp.336-349
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    • 2017
  • 본 연구에서는 한국인유전체역학조사사업에서 수집한 2001~2002년 기반조사 자료와 2009~2010년 4차 추적조사의 자료를 이용하여 건강한 한국 성인 3,506명의 8년 동안의 체중 변화를 파악하고, 체중 증가와 관련된 사회인구학적 요인과 식이요인을 분석하였다. 신장은 8년 동안 남자의 경우 평균 0.3 cm, 여자의 경우 0.4 cm가 감소하였으며, 체중은 남자 0.35 kg, 여자 0.65 kg 감소하였다. 허리둘레는 남자 1.71 cm, 여자는 1.85 cm 증가하였고, BMI는 남자에게서는 차이가 없었으며, 여자는 $0.2kg/m^2$ 감소하였다. BMI $25kg/m^2$ 이상의 비만율 수치가 남자는 34.5%에서 33.5%, 여자는 38.0%에서 36.7%로 감소하였으며, 복부비만율은 남자가 14.8%에서 22.2%, 여자는 28.8%에서 35.4%로 증가하였다. 기반조사에서 BMI를 기준으로 정상체중군, 과체중군, 비만군으로 분류된 집단 중 정상체중군과 비만군의 약 80%는 8년 후에도 분류 집단이 유지된 반면, 과체중군은 60% 미만이 유지되고, 약 20% 내외가 각각 정상군 또는 비만군으로 바뀌었다. 8년 동안의 체중증가에 영향을 준 일반적 특성은 남녀 모두 연령이었으며, 남자의 경우 흡연과 관련이 있었다. 또한 여자의 경우 도시거주자, 40대, 대졸이상, 소득수준이 높은 집단, 음주군의 체중 감소량이 적었다. 허리둘레는 남자의 경우 거주지역, 연령, 교육수준, 소득수준, 직업, 흡연 여부에 따라, 여자의 경우 거주지역, 교육수준, 소득수준, 직업, 흡연여부에 따라 차이가 있었다. BMI 변화에 따라 체중감소군, 체중유지군, 체중증가군으로 분류하였을 때, 8년 동안 BMI가 $1kg/m^2$이 증가한 집단은 전체의 19.5%이었으며, BMI가 $1kg/m^2$이 감소한 집단은 23.0%이었고, 남녀 모두 비슷한 분포이었다. 체중증가군은 체중, 허리둘레, BMI가 모두 증가한 집단으로 이들의 에너지 섭취량을 에너지필요추정량의 비율로 계산하여 비교한 결과 남녀 모두 유의적인 차이가 없었다. 그러나 당이 많이 들어 있는 가공식품 또는 음료의 섭취량을 비교한 결과 체중증가군의 커피믹스와 우유의 섭취량이 체중 감소군의 섭취량에 비해 유의적으로 많았다. 본 연구에서는 우리 국민들이 선호하는 커피믹스와 장기간의 체중증가와의 관련성을 제시하여 앞으로 비만 예방을 위한 영양교육과 건강증진 전략에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 생각한다.