• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2005년도 한국우주과학회보 제14권1호
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• pp.129-132
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• 2005

본 논문에서는 HAUSAT-2의 궤도 열 해석과 열 제어계의 예비설계를 살펴본다. HAUSAT-2의 열 제어계를 설계하기 위해서 우선 열 제어의 기본 이론 및 열 평형 방정식을 바탕으로 능동 및 수동의 각종 열 제어 방법을 고려하여 HAUSAT-2에 적합한 열 제어 방법 및 재질을 선정하였다(Karam 1998). 또한, 예상궤도인 고도 650km, 경사각 $98^{\circ}$의 태양동기궤도에서 HAUSAT-2가 처해지는 열 환경에 대한 분석 및 위성체의 각 면에 가해지는 은도 분포 및 범위를 예측하여 이를 바탕으로 열 제어계를 설계하였다. 열 해석은 기본적으로 시스템레벨의 해석, 부품레벨의 해석, 보드레벨의 해석 차순으로 진행되었으며, 현재 HAUSAT-2의 열 해석은 발열이 비교적 많은 보드의 해석까지 진행된 상태이며, 이러한 열 해석을 통해서 얻은 결과는 요구조건을 만족하지 못하는 부분에 대해 설계 변경 등을 통해서 모든 부품이 허용온도 범위를 유지하도록 HAUSAT-2의 열 제어계를 설계하였다. 향후 구조-열 모델(STM; Structure & Thermal Model)을 제작한 후 열 진공시험을 통해 열 해석 결과에 대한 검증을 수행할 것이다.

• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.67-75
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• 1999

여러 종류의 내화재로 구성된 석탄가스화기에서의 온도분포 및 열손실량을 구하기 위한 전산해석을 수행하였다. 석탄가스화기 내화재 설계를 위한 적절한 방법론을 제안하기 위하여 1차원 이론적 해석, 2차원 전도열전달 해석 및 3차원 대류-전도 복합열전달 해석 등 세가지 방법론으로 해석을 각각 수행하였다. 해석 결과들은 석탄가스화기 실험 결과와 정상적 정량적으로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 결과의 정확성, 수치해석 상의 수렴성 및 계산시간 등을 종합적으로 고려해 볼 때, 전산해석에 핵심 경계조건인 가스화기 내벽의 온도를 적절히 설정할 수 있는 경우에는 2차원 전도열전달 해석이 공학적 설계에 적용하기 알맞은 방법론으로 판단되었다. 전산해석 결과에 의하면, 현재 실험이 진행중인 하루 3톤 처리 용량급의 석탄가스화기에서의 총 열손실량은 설계치 운전 기준으로 약 1% 정도인 것으로 판별되었다.

• 에너지공학
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• 제10권2호
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• pp.105-113
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• 2001

지구환경문제와 에너지문제를 해소하는 한 방법으로서 Vuilleumier 사이클 기관(VM)을 이용한 공조기형 열구동형 히트펌프시스템(VMHP)이 각광을 받고 있다. VMHP의 제작에 있어서는 VM의 각 부분의 이론적 검토 및 최적설계를 위한 해석프로그램의 개발이 필수적이고 최적설계를 위한 설계 기본서의 도출 및 설계자료의 확보가 필요하다. VMHP의 상세한 성능해석이나 설계에 활용 가능한 성능해석프로그램을 개발하였다. 해석은 VM의 시스템의 각 부분을 11개 부분으로 나누어 단열모델해석으로 수행하였다. 열교환기에서의 열전달 성능과 재생기손실, 열전도손실, 셔틀손실, 유동에 의한 압력손실과 열압축측과 열펌프측 사이의 마찰손실, 피스턴실 및 로드실의 마찰손실을 고려한 해석을 수행하였다. 해석에 의한 계산치의 정확성을 본 해석결과를 이용하여 제작한 시험기에 의해 비교하였다. 계산치와 시험기에 의한 전체성능을 비교하였고 또한 각각의 손실에서 고유한 파라미터를 추출하여 그 파라미터의 변화에 따른 열손실 전체의 변화 정도를 파악하여 실험치와 계산치의 정상적인 비교로부터 성능해석의 정도를 비교하였다. 비교결과에 의해 난방능력은 8%, 냉방능력은 19%의 최대오차로서 본 해석결과가 VMHP의 설계를 위해 유용한 수단으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.15-20
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• 1998

전산유체역학 기법을 이용하여 석탄가스화기 내화재내에서의 온도분포 해석 및 열손실량 계산을 수행하였다. 일차원 이론적 해석, 이차원 전도열전달 해석 및 삼차원 대류-전도 복합열전달 해석 등 세 가지 방법론으로 전산해석을 수행하고 그 결과들을 서로 비교하였으며, 또한 해석결과들을 석탄가스화기 실험결과와 비교하였다. 결과의 정확성, 수치해석상의 편리성(수렴성 및 계산시간) 등을 종합적으로 검토하여, 이차원 전도열전달 해석이 공학적 설계에 적용하기 적절한 방법론임을 제시하였다. 전산해석 결과를 3톤/일급 석탄가스화기에 적용해 본 결과, 총 열손실량은 설계치 운전기준으로 약 1% 정도인 것으로 판별되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.474-480
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• 2011

지구의 저궤도에서 운용되는 영상센서는 극저온 환경에서 태양 복사 뿐 아니라 지구의 적외선 및 알베도(Albedo)의 영향을 받는다. 극한 환경에 노출되는 영상센서는 작동/비작 동시 허용 온도를 벗어나지 않도록 열설계가 필요하며, 정상상태 에너지 평형식을 통해 필요한 방열판 면적 및 히터 예비 설계 값을 설정한다. 일반적으로 위성체 패널에 주기를 갖는 발열장비가 장착되어, 패널의 일부를 방열판 면적으로 설계한다. 본 논문에서는 위성체와 분리하여 설계하는 영상센서의 열제어를 위하여, 내부에서 항상 발열하는 장비의 열을 히트파이프를 이용하여 패널에 장착된 방열판으로 효과적으로 전달하도록 설계하였다. 예비 설계값을 기준으로 수치해석에 기반을 두는 SINDA를 이용하여 궤도 열해석을 실시하여, 방열 면적 및 히터 설계는 쉽고 빠르게 계산되어졌다. 또한, 방열 성능을 유지하면서 질량을 줄이도록 방열판을 립형상(Rib-type)으로 설계하였으며, 궤도 열해석 결과, 영상센서의 열적 요구사항을 만족함을 검증하였다.

• 월간 기계설비
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• 통권35호
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• pp.84-96
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• 1993

본 연구는 '초고층 아파트 최적 설비시스템 개발'의 제2차년도 연구로서 아직까지 국내에서 확립되어 있지 않은 초고층 아파트 급수설비 시스템 및 수격방지 시스템의 모델정립과 연돌효과에 의한 열손실 추정 및 적정 설계 지침 설정에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 이론 해석 및 현장실험을 수행하였고, 결과분석을 통하여 최적화 설계방안도 아울러 도출하였다. 급수설비 분야에서는 각종 급수 시스템의 해석 및 비교를 통한 효율적인 시스템의 설계 및 선정방법을 제시 하였고, 실제 초고층 아파트에 대한 수격현상 해석 및 실험을 통하여 수격작용의 영향을 감소시킬 수 있는 설계방안을 검토하였다. 또 입주중인 초고층 아파트 현장에서의 실측을 통하여 건물의 높이에 따라 불균일한 틈새가 있는 일반적인 경우에 대한 모델을 정립하였고, 수치해석을 통한 수직통로 내의 실제 열유동 현상을 정량화하고 설계지침을 제시하였다. 결과로서 각종 급수시스템의 해석을 위한 프로그램을 개발하였고, 수격의 발생을 억제하기 위한 최적 밸브 폐쇄형태를 제시하였으며, 초고층 건물의 내외부에 형성되는 압력차와 유인풍량 및 열손실량 사이의 관계식을 얻었다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.59-59
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• 2003

과학위성 1호는 고도 685 km 태양동기궤도에서 운용되는 소형인공위성으로 지구 그림자에 의한 주기적인 온도변화, 태양과 지구로부터의 자외선복사, 진공환경과 같은 가혹한 우주환경에서 정상적으로 임무를 수행해야 한다. 이러한 가혹한 우주환경에서 위성 각 시스템의 온도를 허용범위 내에서 조절하고 구조적인 열변형을 최소화하기 위하여 열제어 시스템이 필요하며, 위성개발과정에서 상세한 열설계 요구조건을 도출하고 반영하여 과학위성 1호의 열제어 시스템을 설계하였다. 열제어 시스템은 위성의 내\ulcorner외부에서 위성외부로부터의 열유입을 최소화하고 위성내부에서 발생한 열을 효과적으로 방출하는 역할을 한다. 열제어 시스템의 성능을 검증하기 위하여 다양한 임무와 궤도를 고려한 궤도열해석이 수행되었으며, 주기적인 온도변화와 진공환경을 모사하는 열진공시험을 통하여 예상되는 우주환경에서 위성 각 시스템의 정상동작 여부가 검증되었다. 본 연구는 과학위성 1호의 열설계 결과와 효과적인 열설계를 위한 궤도열해석 과정 그리고 위성 시스템의 신뢰성 검증을 위한 열진공시험결과를 다룬다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.166-167
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• 2010

최근 전기/전자 제품 개발에서 대용량, 소형화가 이루어지면서 제품 설계에 열유동 및 구조적 문제가 중요한 요소로 등장하였다. 열유동은 발열체와 공기의 흐름에 관련이 있기 때문에 시스템의 구조를 어떻게 설계 하느냐가 방열의 중요한 요소이다. 본 논문에서는 Ansys사(社)의 소프트웨어를 이용하여 연료전지용 PCS에 대한 열유동, 구조 및 강도 해석을 수행하였다. 3D설계는 CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어인 Pro Engineer를 이용하였다. 설계된 3D 도면을 Ansys Multiphysics로 불러들여 구조 및 강도해석을 하였고 CFD(Computational Fluid Dynamics) 소프트웨어인 Icepak으로 열유동해석을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1996년도 제6회 학술강연회논문집
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• pp.265-272
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• 1996

액츄에이터에 사용되는 터어보 펌프의 터어빈을 구동시키기 위한 가스발생기용 고체연료 추진기관의 뒷마개부에 대하여 열/구조 해석을 수행하였다. 가스발생기는 장시간 연소모타로써 뒷마개에는 단열이 되어 있지 않은 배출튜브가 나사로 체결되어 고온, 고압의 연소가스에 의해 뒷마개 구조물에 작용하는 열 하중이 상당히 클 것으로 판단되므로, 최적설계를 위하여 뒷마개부의 열 및 구조해석을 수행하여 열하중의 영향을 예측하고 경량화를 위한 설계자료를 얻고자 하였다. 본 논문에서는 해석결과만을 언급하였으며 차후에 수행될 지상시험시에 해석치와 실험치를 비교한 후 좀 더 정확히 모델링을 하여 열/구조 해석 결과를 뒷마개부의 최적설계에 활용하고자 한다. 해석 결과 열하중이 연소관과의 조립부에는 거의 영향을 주지 않았으나, 열과 압력하중이 동시에 작용할 경우에 뒷마개 배출튜브의 조립부 근접한 곳에서 항복응력을 넘는 응력이 발생하여 정확한 구조 해석을 위해서는 탄소성해석을 수행하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.437-438
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• 2008

가스터빈 및 램제트의 효율 향상 및 허용수명과 안정성 확보를 위해서는 고온부품에 대한 효과적인 냉각기술개발이 필수적이다. 냉각시스템을 설계하기 위해서는 다양한 냉각방식에 대한 기초적인 연구뿐만 아니라, 이에 대한 이해를 기반으로 실제 조건에 대한 치밀한 해석이 필요하다. 실험 및 해석 결과를 토대로 열적 응력 및 예상 수명을 예측 할 수 있다. 이와 같은 일련의 설계 작업을 열설계 기술이라 하며, 열설계 기술은 가스터빈 및 램제트의 성능 향상은 물론 독자적인 설계 및 개발을 위해 필요한 핵심 요소설계기술 중 하나이다.