• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.139-148
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• 2016

터빈과 압축기의 1차 근사 모델을 대상으로 열역학적 해석을 하여 단열 효율의 특성을 파악하였다. 비단열 터빈과 압축기에 대해서는 엔트로피 평균 온도와 생성 엔트로피, 열원 온도, 열전달량 등의 값에 따라 단열 효율이 1보다 커질 수 있다. 즉, 단열 효율을 비단열 검사체적에 적용하면 실제보다 성능을 높게 평가하는 오류가 생길 수 있다. 이 문제를 해결하는 대안으로 실제 과정과 동일한 열이 전달되는 가역 비단열 과정을 이상 과정으로 채택하여 정의하는 비단열 효율을 제안한다. 이 비단열 효율은 항상 0과 1 사이에 있으며, 대부분의 경우 엑서지 효율보다 작음을 입증하였다. 비단열 효율은 단열 효율을 포함하는 더 일반적인 효율의 정의식으로 사용할 수 있다.

• 동력기계공학회지
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• 제9권4호
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• pp.11-17
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• 2005

This paper reports an experimental study on the performance evaluation of air-to-air heat exchanger with rotary type newly developed in this study. Air flow rate is varied from 10 to 120 m3/h. The range of RPM of the porous rotating discs mounted inside the heat exchanger unit is 0 to 50. The temperature of the return air side is set by adjusting heat supply at heater. The material of the porous rotating discs is cooper and its thickness is 1.0 mm. The heat transfer rate increased with the increase in air flow rate. It was found that the heat transfer rate, as the temperature of the return air side was increased, was improved due to higher temperature difference. The heat exchange performance increased with the increase in the temperature of the return air side at the conditions of the same RPM. The sensible heat exchange efficiency was maximum 68 to 76 percent, and enthalpy exchange efficiency 64 to 74 percent.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권8호
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• pp.545-552
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• 2017

본 연구에서는 1 kW급 가정용 열병합 시스템의 원동기로 설계된 스털링 엔진의 고온 열교환기에 대하여 Fin 길이, 간격, 각도 등을 조정한 새로운 형상 및 기존 형상에 대하여 수치해석을 수행하여 형상 개선에 따른 성능 향상을 확인하였다. 형상을 개선하는 과정에서 고려하지 않았던 공기예열기를 포함하여 수치해석을 수행한 결과 실린더 헤드 부분에서 음의 열유속이 발생하는 현상이 관찰되었다. 배가스 온도 및 연소실 벽면 온도를 분석하여 이 현상을 규명하였다. 다음으로 이상적인 사이클을 가정하여 형상 개선에 의한 열전달량 증가가 열역학적 사이클 및 시스템 성능에 미치는 영향을 예측하였다.

• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.113-121
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• 1998

자연대류열전달에 있어서 유체의 속도는 온도장에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서 유체의 물성치의 변화는 유동장 및 온도장에 크게 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 물성치에 의한 영향을 분석하기 위하여 동일한 레이레이수(Rayleigh number)하에서 물성치의 대표적인 무차원수인 프란틀수(Prandtl number)가 넓은 범위에서 변하는 경우에 대한 연구를 수행하였다. 그리고 유체의 점성계수 및 열전도도를 온도에 따른 2차원 다항식 함수로 모델링하여 전산해석을 시도하여 그 영향을 분석하고자 시도하였다. 열전달량의 척도인 누셀트수(Nusselt number)의 프란틀수 의존도는 레이레이수 의존도에 비하면 약한 편이지만 비교적 강한 것으로 나타났다. 물성치가 온도의 함수로 주어지는 경우, 유동장은 경계면을 제외하고는 비교적 강한 것으로 나타났다. 물성치가 온도의 함수로 주어지는 경우, 유동장은 경계면을 제외하고는 비교적 약한 영향을 받지만 온도장은 강한 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 열전도도가 온도의 함수로 주어지는 경우에 온도장에 미치는 영향은 상당히 강한 것으로 관찰되었다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.240-246
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• 2014

본 연구는 냉장고의 본체와 냉장고 문 사이에 있는 가스켓 주위에 냉장고 본체와 문의 밀착을 위해 설치하는 고무자석의 재질과 형상을 변경하여 냉장고 열손실을 개선하는 것을 목적으로 하였다. 냉동실과 냉장실을 포함한 냉장고 수평 단면에 대하여 가스켓 주위에 대한 열전달 해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 가스켓 내부와 Hotline 옆의 고무자석의 열전도율을 기존 10W/mK에서 1W/mK로 변화하면 냉장고 열손실이 약 7% 저감되고 Hotline 옆의 고무자석을 제거하고 대신에 철판을 설치하면 냉장고의 열손실을 약 17% 저감 되는 것을 알 수 있었으며 Hotline 옆의 고무자석을 제거하고 대신에 철판을 설치하는 것이 냉장고 열손실에 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.35-41
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• 2014

본 연구는 냉장고의 냉장실과 냉동실 사이에 있는 멀리언부의 가스켓 주위의 열전달 해석을 수행하여 이 부분에서 열손실을 크게 하는 구조물인 구조보강용 철구조물 유무에 따른 전산해석을 통한 열전달 해석과 이의 결과에 대한 검증을 위해 냉장고 내부 벽면의 온도를 측정하여 열손실 분석을 통한 냉장고 열손실을 개선하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구를 통해 철구조물이 있는 경우에 이를 통하여 고온의 Hotline과 외부 공기의 열이 잘 전달되어서 냉장고의 열손실에 크게 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며 이를 제거하면 냉장고 열손실이 24.8% 감소하여 철구조물을 제거하는 것이 냉장고 열손실 설계 개선을 크게 향상시킴을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권2호
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• pp.122-129
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• 2019

액체로켓 연소실 내부 벽면에서의 열전달은 대류, 복사 및 전도를 모두 고려해야 하기 때문에, 정확한 열전달량을 예측하기에는 어려움이 있다. 이에 현재 주로 상용 해석 프로그램을 사용할 경우가 많은데, 이 경우에는 복잡한 입력 작업과 상당한 계산 시간이 소요된다는 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 초기 기초 설계 단계에서 간편하게 사용할 수 있는 1차원 열 해석 기법을 정립하였으며, 정립된 1차원 열 해석기법을 통해 본 연구실에서 개발한 스팀제너레이터의 연소실 냉각채널을 설계하였다. 연소 실험 결과, 1차원 열 해석 기법을 통해 예측된 냉각수의 온도 증가량은 실험결과와 약 8.5%의 차이를 보임을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.2-3
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• 2002

일반적으로 연소과정에서 발생한 고온고압의 연소가스로 인하여 액체추진기관의 연소실 및 노즐 벽면 그리고 추진기관 후방부위에 대류열전달(Convective heat transfer)과 복사열전달(Thermal radiative heat transfer)이 발생하는 것으로 알려져 있으며, 액체추진기관에서 발생하는 복사열전달 현상은 재생냉각장치의 열입력량 예측 및 발사체의 추진기관 후방부위에 탑재되는 전자장이 및 구조물의 열적환경(Thermal environmental phenomena)을 분석하는데 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 노즐 후방부위에서 발생하는 복사열전달량(Radiative heat transfer rate)을 측정하고 연소압(Chamber pressure)과 혼합비(Mixture ratio)에 따른 영향을 파악하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.567-578
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• 2015

Leidenfrost 온도 이상으로 가열된 벽면과 충돌하는 액적의 속도가 열전달 특성에 미치는 영향에 관한 실험 연구를 수행하였다. 동기화된 초고속 가시화 카메라와 적외선 카메라를 이용하여 벽면과 충돌하는 액적의 충돌 특성과 충돌면의 온도 분포를 측정하였다. 획득한 표면온도 분포를 충돌면의 경계 조건으로 이용하여 가열 벽면의 3차원 비정상 열전도 수치해석을 통해 표면 열유속 분포를 얻었다. 수직방향 충돌속도가 증가할수록 최대 액막 직경이 증가하고 가열 벽면과 액막 사이에 존재하는 증기막의 두께가 감소하여 열전달 효율이 증가하였다. 액적은 웨버수가 30보다 작은 경우 되튐현상이 발생하였으며, 큰 경우 작은 액적들로 분쇄되어졌다. 충돌속도에 의한 열전달량의 증가 경향이 되튐영역에서 분쇄영역에서 가면서 약화되었으며, 이는 분쇄현상에 의해 유효 열전달 면적의 확대 효과가 저감되었기 때문으로 해석된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.277-284
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• 2012

타워형 태양열 발전용 체적식 공기흡수기의 열전달 성능 해석을 수행하였다. 타당한 관련문헌에 기초하여 채널 한 개의 벽과 공기 온도분포를 지정된 기하학적 크기와 입력조건에서 예측 할 수 있는 계산과정들이 제시되었다. 더 나아가서 흡수기 유용도의 수학적 모델이 온도프로파일 해석을 통해 유일하게 제시되었다. 흡수기 재질은 실리콘 카바이드이다. 공기 흐름을 유도하는 정사각형 직선채널 크기는 $2mm(W){\times}2mm(H){\times}0.2mm(t){\times}320mm(L)$이며, 모듈 한 개에는 225 개의 채널이 성형되었다. 일정한 일사량 및 공기유량 가정하에서 채널과 모듈 수의 변화에 따른 열전달량, 온도분포 및 유용도 추이가 제시되었다. 태양열 발전에 응용하기 위해서는 흡수기 출구 공기온도가 $700^{\circ}C$ 이상에 도달하여야 한다. 본 수치모델은 200 kW 급 타워형 태양열 공기흡수기의 설계에 사용되었으며, 지정된 기하학적 조건과 입력조건에서 요구되는 열전달 성능을을 만족하는 모듈 수를 얻을 수 있었다.