• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.06a
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• pp.213-213
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• 2022

본 논문은 슬로싱(Sloshing) 거동에 놓인 극저온 액체수소 화물창의 BOG 예측을 위한 CFD 해석 절차를 다루고 있다. 특히, 적재율(Filling Ratio)에 따라 달라지는 열 유입과 그에 따른 액체수소의 기화 경향을 파악하기 위한 목적으로 수행되었다. 액체수소와 기체수소의 혼재에 의한 다상 열유동(Multiphase-Thermal flow) 특성을 반영하고 유동에 따른 강제 대류 현상을 열유속에 반영하기 위한 CFD 해석을 수행하였다. 다상 유동 모델의 정확성을 검증하기 위하여 슬로싱 실험의 압력 계측 값과 해석의 압력 값 및 자유수면(Free surface) 형상을 비교하였다. 소형 C-Type 독립형 액화수소 탱크를 대상으로 슬로싱 유동과 BOG 발생을 수치적으로 예측하였다. 해석 과정에서 VOF(Volume of fraction) 모델과 Eulerian 모델을 모두 적용하여, 액체수소에 유입되는 열 유속(Heat flux)의 예측 정확성을 비교하였다. 슬로싱 유무에 따라 액체수소에 유입되는 열 유속을 비교하여 슬로싱 유동의 포함 여부에 따른 BOG 발생량의 변화를 제시하였으며, 최종적으로 액체수소의 충전율(Filling ratio) 별로 BOG 발생량의 경향성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2002.02a
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• pp.139-144
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• 2002

본 연구에서 열발생탱크, 모타, 로타와 스탯, 순환펌프, 열교환기로 구성된 풍력-열변환시스템을 제작하여 열교환에 미치는 몇 가지 요인에 대하여 시험하였다. 주요결과는 다음과 같다. 가. 풍력열교환시스템은 발열부, 구동부, 열교환부로 구성하였다. 나. 열교환성능시험에서 열교환에 미치는 요인은 유체주입량 3수준, 점성유체의 종류 2수준, 로타의 졸류 3수준, 로타와 스텟의 간격 3수준으로 정하여 열교환시험을 하였다. 다. SAS GLM procedure를 사용하여 열교환량에 대한 각 처리의 효과에 대해 조사해본바 유체주입량이 열 교환량에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 발견했다. 라. 최고열교환량은 처리조건 R3 로타, 유체주입량 110 L, 로타와 스텟의 간격 17mm, A 오일에서 발생했으며 7,800 kcal/h 가 되었다. 마. 열 변환효율을 극대화하려면 열발생탱크의 직경보다는 높이를 크게 하고 유체를 최대 높이까지 주입하는 것이 바람직하리라 사료된다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.116-116
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• 2017

2012년 국내 총 폐기물(지정폐기물 제외) 발생량은 382,009 톤/일 으로 이 중 12.8%를 차지하는 생활폐기물 중 음식물 채소류폐기물 발생량은 13,209 톤/일 으로 대부분 소각 후 매립 처리되고 있다. 본 연구에서는 고수분 음식물 및 농업 폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 열분해장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 본 연구를 위해 건조용량 50 kg/hr인 실험실용 열분해장치를 제작하였다. 건조 처리된 농업폐기물과 음식물 쓰레기를 열분해용 실험 원료로 사용하였다. 원료종류, 열분해 온도, 열분해 시간에 따른 농업폐기물과 음식물 쓰레기의 열분해 특성을 파악하였다. 농업부산물 건조물의 열분해 처리 결과, 열분해 처리능력은 평균 55.35 kg/hr, 저위발열량은 평균 3,333 kcal/kg으로 측정되었다. 농업부산물을 단순 건조 처리한 경우 고위발열량은 3,400 kcal/kg, 저위발열량은 3,090 kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 향상됨을 알 수 있다. 음식물 쓰레기 건조물의 열분해 처리조건 및 결과, 열분해 처리능력은 평균 88.27 kg/hr, 저위발열량은 평균 4,016 kcal/kg으로 측정되었다. 음식물 쓰레기를 단순 건조 처리한 경우 고위발열량은 4,040 kcal/kg, 저위발열량은 3,686 kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 향상됨을 알 수 있다. 열분해 처리능력은 연구목표치인 50 kg/hr보다 높게 나타났으며, 저위발열량은 연구목표치인 4,000 kcal/kg 보다 다소 높게 나타났다. 다만 저위발열량 측정 기준 함수율이 습량기준으로 약 10%로 추정되는 바 5%로 조절하고, 열분해 열풍온도를 $200^{\circ}C$ 까지 상승시키면 발열량이 훨씬 향상될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.110-111
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• 2000

여기 파워는 고체 레이저 매질 내부에 열을 발생시킨다. 매질 내부에서 발생한 열은 매질 표면을 따라 냉각이 진행되어 매질 내부에서는 불균일한 온도분포가 발생하게 된다. 레이저 매질의 굴절율은 온도에 따라 변하기 때문에 열복굴절 현상과 열렌즈 현상이 일어나 레이저 출력의 손실, 빔질의 저하를 유발하고 열적 스트레스는 매질의 손상 및 모드 동기된 극초단 펄스가 넓어지는 등의 문제를 초래한다. 선형 편광 광선을 이용하는 고체 레이저에서 열복굴절에 의해 레이저 출력이 약 30 %까지 감소하므로 레이저 공진기를 구성하는데 있어서 정량적인 열영향의 해석이 필요하다. 열복굴절에 의해 발생한 손실량은 다음과 같이 표현할 수 있다. (중략)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.599-603
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• 2012

본 연구에서는 부정류 계산 모형을 이용한 확률 홍수량 및 홍수위 산정 방법을 개발하고, 이를 한강 살리기 사업이 진행 중인 남한강 구간에 적용하였다. 우선 한강 살리기 사업 전과 후의 하도에 대하여 부정류 계산 모형을 각각 수립하였으며, 과거 발생한 홍수사상을 조사하였다. 사업 전 모형과 최근에 발생한 홍수사상을 이용하여 모형의 보정 및 검증을 실시하고, 추정된 매개변수를 사업 후의 하도에 대한 모형에 적용하였다. 대상 유역에 과거 발생한 홍수사상을 사업 후 모형으로 모의하여 각 홍수사상 별로 최대 홍수량 및 홍수위를 계산하였다. 이때 최대 홍수량 모의 결과들을 빈도해석 대상 자료군으로 사용하여, 연최대치 계열이나 부분 시계열에 대하여 빈도해석을 통하여 확률 홍수량을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 장기간의 관측자료의 확보가 어려운 국내의 현실을 고려하여, 부분 시계열의 빈도해석 방법을 사용하여 확률 홍수량을 산정하였다. 다음으로 부정류 계산모형의 모의 결과인 최대 홍수량 및 홍수위 자료를 회귀분석하여 수위-유량 관계식을 유도하고, 각 빈도별 확률 홍수량을 관계식에 대입하여 확률 홍수량에 대응하는 확률 홍수위를 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.20-20
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• 2018

다년동안 지속되는 가뭄현상이 빈번하게 발생하고 있지만, 우리나라에서는 지금까지 장기 가뭄보다 단기 가뭄에 초점을 맞춰 연구가 진행되어 왔다. 다년 가뭄을 반영하지 않고 댐의 저수용량을 평가할 경우, 저수용량이 과소평가될 수 있기 때문에 다년간의 가뭄을 반영한 시계열 모형을 통해 다양한 시나리오를 생성하고 분석해야 한다. 본 연구에서는 2015년부터 2017년까지 장기 가뭄이 발생한 보령댐의 1998년-2017년까지의 관측 월평균 유입량 자료를 바탕으로 Autoregressive Moving Average(ARMA)시계열 모형과 Hurst Coefficient를 추가하여 장기지속성을 반영하도록 개발된 시계열 모형인 Autoregressive Fractionally Integreated Moving Average(ARFIMA)를 사용하여 보령댐 500년 기간의 유입량 자료를 생성하였다. Hurst Coefficient는 Hurst가 제안한 Rescaled Range(R/S)방법 외에도 경험식, 이론식을 모두 사용하여 산정하였다. 생성된 자료가 관측 자료의 장기지속성을 잘 반영하는지에 대한 검증을 위해 관측자료의 누적유입량으로부터 선형 이동평균방법을 사용하여 가뭄기준을 산정하고, 생성한 유입량 자료가 장기가뭄을 반영하고 있는지 판단하였다. 그 결과 가뭄의 장기지속성을 잘 반영하는 시계열 모형을 선정하였으며, 향후 연구를 통해 미래 기후변화 시나리오를 반영한 장기가뭄 분석을 수행할 예정이다.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.23 no.1
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• pp.1-12
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• 2020

In the development of geodynamic structures such as subduction and rift zones, a weakening mechanism is essential for localized weak zone formation in the lithosphere. Shear heating, a weakening mechanism, generates short-wavelength temperature elevation in the lithosphere; the increased temperature can reduce lithospheric strength and promote its breakup. A two-dimensional elastoplastic extensional basin model was used to conduct benchmarking based on previous numerical simulation studies to quantitatively analyze shear heating. The amount of shear heating was investigated by controlling the yield strength, extensional velocity, and strain- and temperature-dependent weakening. In the absence of the weakening mechanism, the higher yield strength and extensional velocity led to more vigorous shear heating. The reference model with a 100-MPa yield strength and 2-cm/year extension showed a temperature increase of ~ 50 K when the bulk extension was 20 km (i.e., 0.025 strain). However, in the yield-strength weakening mechanism, depending on the plastic strain and temperature, more efficient weakening induced stronger shear heating, which indicates positive feedback between the weakening mechanism and the shear heating. The rate of shear heating rapidly increased at the initial stage of deformation, and the rate decreased by 80% as the lithosphere weakened. This suggests that shear heating with the weakening mechanism can significantly influence the strength of relatively undamaged lithosphere.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.170-170
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• 2017

기후변화 따른 스마트팜 돈사 외부 환경의 변화에 대응하고, 사육 환경을 능동적으로 개선하기 위한 연구가 수행 중이다. 돈사 내 열전달 요소 간 상호 역학성 분석을 위해서 고려해야할 사항은 입기구, 보온 등, 열풍기, 단열제, 위치, 방향, 돈사의 연평균 온도, 습도, 연중 일사량, 가축의 열복사 등 상호 복잡하게 연관되어 있는 물리량이다. 돈사 전체 열손실, 자연발생 에너지량, 강제발생 에너지량, 난방용량 등을 고려한 순간 열부하 산정을 위한 여러 방법 중 우선적으로 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하였다. 순간 열부하 산정을 위한 해석 도구 선정에 있어서 다양한 유체 및 기체 전산 유체역학 Solver(Fluent, Open-FOAM, Blender)를 고려하였다. 공간 Mech를 수행하기 위한 도구로는 공개 소프트웨어 인 FreeFem++ 3.51-4 (http://www.freefem.org)를 이용하였다. 이 과정에서 일부 기체 (암모니아)의 농도를 난수로 변화시키는 기법을 적용하여 가상적으로 돈사의 환경을 Pseudo 시뮬레이션 하였다. 결과적으로 Fluent에 비하여 OpenFOAM을 이용하여 얻은 열유동의 방향(속도)과 크기 백터가 상대적으로 크게 나타났다. Fluent가 시계열 상에서 혼합 기체 물리량 변화를 무시할 수 있는 안정되고 균일한 환경에 적합하기 때문인 것으로 판단되었다. Blender의 경우 Lattice Boltzmann methods 과 Smoothed-particle hydrodynamics 방법을 이용한 유체/입자 동력학 모델링을 제공함에 있어 시각적 효과를 강조하는 기능에 중점을 두었다. Fluent와 Blender에서 제공하는 해석 연산 모듈의 정확성 검증을 위해선 공간 분해능을 높인 정밀 계측 시스템을 이용하여 검증할 필요가 있다. Open-FOAM를 이용한 열부하 분석 수행이 상대적으로 높은 절대값을 보이는 특성은 열부하 제어 시스템의 Overshoot를 유발할 가능성이 있으므로 이에 대한 해석 모델의 보정이 추가적으로 필요할 것이다. CFD의 한계인 시간 복잡도를 낮추고 상대적으로 높은 시계열 분해능을 확보할 경우 돈사 내 환기시스템에 맞는 소요 환기량 실시간 산정이 가능해지고 외부기상 및 돈사내부 복사열을 활용함과 동시에 돈군 순환에 상응하는 실시간 열부하 관리 시스템 도출이 가능할 것이다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2012.06a
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• pp.173-175
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• 2012

데이터 센터와 같은 대량의 서버를 사용하는 시설이 늘어남에 따라 전력 소모 관리와 열 발생 관리는 매우 중요한 문제가 되었다. 열 관리 연구들의 경우 대부분 열관리의 목적이 시스템의 오류를 방지하는 것이다. 하지만 열 관리에는 많은 전력 소모량이 사용된다. 따라서 열관리를 잘 해주는 것은 전력 관리를 효율적으로 해주는 것이라고 할 수도 있다. 본 논문은 열 관리를 전력 관리라는 측면에서 접근했다. 즉 열 관리에 사용되는 전력과 열로 인해 발생하는 전력을 고려해서 이를 최소화하는 냉각 제어 기법을 구현하였다. 우리가 개발한 냉각 제어 기법을 실제로 실험해서 기존의 냉각 기법과 비교해본 결과 전력 소모량을 17% 감소시키는 것을 확인 할 수 있었다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.17 no.3
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• pp.11-18
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• 1995

본 논문에서는 주철 라이너를 삽입한 알루미늄 블럭 엔진 개발과정에서 주조 불량이 발생하였을때, 냉각계에 일어나는 제반 현상을 분석하고, 이를 해결해 나가는 과정을 기술하였다. 이를 위하여 주철 블럭과 알루미늄 블럭을 장착한 엔진의 피스톤 온도와 블럭의 열유속, 열정산을 측정하였다. 측정한 결과는 다음과 같다. 1. 알루미늄 블럭 제작시 주철 라이너와 알루미늄 블럭 사이에 공기층이 크거나, 용탕 충진이 불완전한 주조 불량이 발생하면 열접촉 저항이 커져 엔진 열전달 경로에 큰 영향을 준다. 2. 알루미늄 블럭 제작시 주조 불량이 발생하면 피스톤에서 라이너로의 전열량이 줄어듦에 따라 냉각수로의 전열량은 감소하는데, 6,000rpm, 전부하에서 알루미늄 블럭의 출력 대비 냉각수로의 방열량의 비는 38.3%이고, 주철 블럭은 44.1%이다. 3. 알루미늄 블럭 제작시 주조 불량이 발생하면, 피스톤 온도가 15-20.deg.C 정도 상승하여 피스톤 손상을 유발시킬 수 있다. 4. 알루미늄 블럭의 주조가 완벽하게 되어 주철 라이너와 알루미늄 몸체 사이에서의 열접촉저항이 없어지면, 스토로크 방향에 따른 금속면 온도 분포가 균일하게 된다. 5. 실린더 라이너의 주조상태 개선없이 오일젯을 사용한 결과 피스톤의 온도를 만족할 만한 수준으로 감소시켰다. 6. 6000rpm, 전부하에서 오일젯 적용시 출력 대비 냉각수로의 방열량의 비가 38.3%에서 36.2%로 감소하고, 출력대비 오일로의 방열량의 비는 9.6%에서 11.2%로 증가한다. 7. 오일젯 작용시 오일 펌프의 용량 증대와 오일 쿨러의 장착이 필수적이다.