• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.118-128
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• 2004

화염에 의한 종방향 공력 특성의 변화를 해석하기 위하여 고형 화염 모형을 이용한 풍동 시험과 고형 화염 모형과 제트 화염 모델을 이용한 난류 유동 수치 해석을 실시하였다. 화염 경계면 근사 가법을 이용하여 산출한 형상을 본떠 화염 모형을 제작하였으며 제트 화염 모델링 기법을 이용하여 공기와 실제 화염의 열역학적 차이로 인한 오차를 보정한 공기 제트 화염을 생생하였다. 화염과 외부 공기의 간섭에 대해 난류 모델간의 비교를 통하여 정확도와 격자 의존성 등에서 Spalart-Allmaras 모델이 좋은 결과를 주었다. 수치 해석을 통하여 고형 화염 모형과 제트 화염의 차이를 분석하였으며, 실제 비행 시험에 대한 화염 영향을 분석하기 위하여 연소실과 대기 압력 비와 레이놀즈수에 따른 변화를 해석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.275-283
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• 2013

차세대 로켓 엔진의 추진제중 하나로 부각되어지고 있는 메탄 엔진의 연소 특성을 파악하기 위하여 가스메탄과 액체산소를 추진제로 사용하는 로켓 엔진의 인젝터를 설계/제작 하였다. 동축 스월/전단형 인젝터를 채택하여 제작하였으며, 상용 해석 프로그램인 Fluent를 사용하여 유동해석을 수행한 결과를 바탕으로 인젝터의 주요 변수들을 선정하였다. 제작된 인젝터는 수류실험을 통하여 미립화와 분무특성을 파악하였고, 설계점에서의 연소실험을 수행하여 점화 및 연소 안정성을 확인하였다. 또한, 혼합비(O/F ratio)를 변화시켜가며 연소 실험을 수행하여 특성 속도($C^*$)와 연소실 압력 섭동 값을 이용하여 연소 특성 및 안정성을 평가하였다. 실험 결과 모든 혼합비 영역에서 평균적으로 90% 이상의 높은 연소 효율을 보였고, 압력 섭동 값이 2% 미만으로 연소안정성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.608-613
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• 2019

자동차 배기가스에 포함된 질소산화물은 심각한 대기 오염을 일으키는 주요한 요인 중의 하나이다. 질소산화물은 연소가 고온 조건에서 진행되는 경우에 생성되므로 일반적으로 배기가스 재순환 방법을 사용하여 연소 온도를 낮추어 저감시킨다. 배기가스 재순환 비율이 높아질수록 질소산화물의 양은 감소하나 연소가 불안정하게 되어 일산화탄소와 연소실 내의 연료가 연소 되지 않고 나오는 미연탄화수소의 양이 증가하여 오히려 오염물질을 증가시킨다. 본 논문에서는 연소 안정성 향상을 위해 연료 입자에 음파를 조사하여 연료 입자의 움직임을 증가시는 방안 및 배기가스재순환 비율의 증가에 따른 엔진 성능 향상에 대하여 연구하였다. 이에 대한 기본 연구로, 유동해석 소프트웨어를 사용하여 여러 주파수의 음파를 연료 입자에 조사하여 연료 입자의 속도 변화에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 연료 입자의 크기가 크면 저주파의 음파에 의해, 연료 입자의 크기가 작으면 고주파의 음파에 의해 영향을 많이 받음을 알 수 있었다. 또한 연소 안정성 향상이 엔진 성능에 미치는 영향에 대해 엔진 해석 모델을 사용하여 연구하였다. 해석 결과, 배기가스 재순환 비율을 15% 증가시킨 경우, 질소산화물의 농도가 45% 저감되고, 열효율이 10% 향상됨을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.17-26
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• 2005

본 연구에서는 이중 스월 동축형 분사기의 운용조건인 산화제 및 연료 적용 압력, Recess에 의한 영향이 추진제의 분산각, 인젝터 출구에서의 속도성분, 오리피스에서의 액막 두께 등의 영향을 확인하여 설계에 반영할 수 있도록 비연소 시험과 아울러 분사기에서의 유동조건과 관련한 수치해석을 수행하였다. 추진제의 분산각은 적용한 압력 강하량에는 크게 변화하지 않으나 입구에서의 접선방향 속도성분비와 인젝터 형상계수에는 민감하게 반응하여 변하는 것을 알 수 있었다. 수치해석을 통한 인젝터 오리피스 내부 액막 두께 해석 및 연소실 내부 분산각 거동 해석의 타당성을 확인하였으며, 액막 두께변화에 속도성분비가 압력 강하량 변화에 비해 상대적으로 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었고, 속도 성분비율이 증가할수록 액막 두께가 감소하는 경향을 보였다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.37-44
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• 2002

액체로켓엔진에 사용되는 2-유체 동축형 분사기의 분무 연소 특성을 수치적으로 해석하였다. 가스 역학적 상호작용에 의한 미립화 및 그에 따른 물리 현상들에 대해 유동에 대한 보존방정식과 이론식들을 적용, 수치화하여 액체 제트의 상태, 제트의 속도, 제트의 붕괴길이, 액적의 크기등을 예측 하였으며, 액체제트 분사공 크기에 따른 미립화의 변화를 고찰하였다. 모델 검증을 위하여 액체 제트의 접촉길이와 액적의 크기를 기존의 실험결과와 비교하였으며, 그 결과 정성적으로 일치함을 나타내었다. 액체 제트의 접촉길이는 분사공의 직경이 증가할수록 짧아지고 액적의 크기도 분사공의 직경이 증가할수록 작아진다. 액체 제트는 박리율 증가에 따른 분무화에 의하여 단면적이 감소되며, 그에 따른 질량유속의 보존과 가스로부터의 운동량 화산에 따라 미립화가 활발해지는 영역으로부터 그 속도가 급속히 증가된다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.66-72
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• 2018

연소가스를 이용하여 압력비와 램 구조물의 형상에 따른 이차목 디퓨저의 성능 특성에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 작동 조건인 압력비 75에서 램 구조물의 각도가 커짐에 따라 유동의 모멘텀 감소로 인해 진공실 압력이 상승하였다. 또한, 램 구조물의 반각 $15^{\circ}$, 폐색율 15%일 때, 디퓨저는 압력비 36과 37 사이에서 시동되었다. 이를 토대로 다양한 압력비와 램 구조물 형상에 따른 최적의 램 구조물 형상은 반각 $5{\sim}20^{\circ}$, 폐색율 15~40%로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권1호
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• pp.33-45
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• 2019

본 연구에서는 좌, 우로 배치된 대칭형 핀틀 노즐의 고도 변화와 핀틀 위치 변화에 따른 특성을 파악하기 위해 수치해석을 수행하였다. 핀틀 노즐 형상은 선행연구를 수행한 직선형 핀틀 노즐을 사용하였고, 연소실 경계조건은 추진제 연소특성을 고려하였다. 해석을 수행할 유동해석 프로그램으로 사각노즐, 핀틀 노즐, 고고도 조건의 검증해석을 수행하여 적절한 해석기법을 설정하였다. 핀틀 위치는 full close, half open, full open 의 3가지 서로 다른 노즐 목 크기조건을 설정하였고, 고도는 0, 5, 20 km 조건을 설정하였다. 각 조건별 추력과 핀틀의 구동하중, 정적 안정성을 비교하여 연구를 수행하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.15-23
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• 2007

일반주택 화재시 가연성이 높은 폴리우레탄폼 소재의 소파가 연소될 때 다량의 독성가스가 포함된 연기가 발생한다. 이 경우 실내거주자는 고온의 연기와 독성가스로 인해 피난의 어려움을 겪고, 극단적인 경우 사망에 이르게 된다. 본 연구에서는 다세대주택 화재시 계단실 개구부의 개폐조건이 화재실과 계단실의 화재특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. 화재실험에서 얻어진 유동장의 온도, 일산화탄소 농도 및 연기가시거리의 자료를 분석하여 화재안전한계 기준값과 부분유효량에 근거한 화재위험평가를 하였다. 화재실의 경우, 온도와 일산화탄소 농도는 각각 최대 $290^{\circ}C$와 4,740 ppm이며, 온도에 의한 거주자의 불능상태 도달시간은 발화 후 약 144초이다. 계단실의 경우, 창문이 개방된 경우의 온도와 일산화탄소 농도는 화재안전한계 기준 값 이하로서 개방되지 알은 경우 보다 크게 감소되었다. 또 계단실의 연기가시거리는 개방된 경우가 개방되지 않은 경우보다 화재안전한계 기준 값에 더 빨리 도달되었다. 결론적으로 다세대주택 계단실의 개구부를 개방할 경우 거주자의 화재위험 가능성은 낮아진다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.52-60
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• 2015

최근 군 전력 개편에 따라 1개 군단이 담당해야할 작전 영역이 확대됨에 따라 155 mm 화포체계의 사거리 연장은 중요한 이슈가 되었다. 80 km 이상 155 mm 화포 체계의 사거리를 연장하기 위해 새로 운 시도가 필요하다. 램제트 기관은 공기흡입식 기관으로 고체 연료 로켓에 비해 몇 배 이상 높은 비추력을 제공할 수 있어 같은 연료 무게로 더 멀리 포탄을 투사하는 것을 가능하게 한다. 램제트 기관을 포로 발사할 경우 포구 초속이 약 Mach 3 이므로 추가적인 부스터가 필요치 않다. 특히 고체 연료 램제트 (Solid Fuel Ram Jet, SFRJ)는 어떠한 구동기관이 없어 발사 시 높은 충격을 받는 포탄에 적용하기에 적합하다. 본 연구에서는 155 mm 화포체계를 위한 포발사 램제트 추진탄을 설계하기 위해 비점성 유동을 가정하여 공기 흡입구, 연소실, 노즐을 설계하였다. 설계 변수를 변화시키며 80 km 이상 사거리를 가지며, 고폭탄 탑재 용적을 최대화 할 수 있도록 설계하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.1-9
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• 2008

이산화탄소는 다른 어떤 가스계 소화약제보다도 화재를 안전하게 진압하는 소화약제로서 다양한 방호구역과 화재에 대하여 널리 사용되고 있다. 성능위주설계 개념에 따라 이산화탄소 소화설비는 설계 단계에서 해당 방호구역의 발생 가능한 화재시나리오에 따라 소화성능을 확인할 필요가 있다. 본 연구에서는 $100m^3$의 체적을 갖는 기계실의 석유 유출(설계)화재시 개구부의 크기가 $CO_2$ 소화설비의 소화성능과 유동장의 유동특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. 소화완료 시간은 개구부의 면적 크기에 비례하여 증가하였고, 3가지 화재모델의 소화완료 시간 모두 $CO_2$ 소화설비의 성능기준에 부합하였다. 개구부의 질량 유동율은 화재 열방출과 $CO_2$ 소화약제 분사의 복합적인 작용에 의해 영향을 받았다. $CO_2$ 소화약제 분사 완료 후 방호구역의 산소농도는 화재모델 모두 연소한계산소농도 보다 적었다.