• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.425-430
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• 2012

본 연구에서는 비상시 전기 공급용 MCFC 프리커버터의 천연가스(메탄)로부터 수소의 생산량을 증가시키는 경우를 수치적으로 해석하였다. 상용 코드를 사용하였으며 촉매는 다공성 매질로 시뮬레이션 하였다. 3가지 주요 화학반응인 수증기 개질반응(SR), 수성 가스 전환(WGS) 및 직접 수증기 개질 반응(DSR)은 사용자 부프로그램을 사용하여 해석하였다. 프리컨버터에서 10%의 연료전환율을 얻기 위해 요구되는 추가 열량을 벽면을 통해 공급하게 되면 프리컨버터의 벽면 부근에서만 매우 불균일한 온도 분포와 화학반응이 일어나는 것으로 분석되었다. 이와 같은 현상은 매우 작은 열전도율을 갖는 다공성 매질의 촉매와 흡열반응으로 설명되어질 수 있다. 해석결과 프리컨버터의 길이가 짧은 경우가 보다 균일한 연료전환율을 보여 주며, 촉매의 유지 보수 면에도 길이가 짧은 경우가 유리함을 보여 주었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권1호
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• pp.75-94
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• 2019

현재 고려되고 있는 단층 심지층처분장 개념은 부지 소요면적이 지나치게 크기 때문에, 처분밀도를 향상시키기 위한 다층 심지층처분장 개념이 제안되고 있다. 심부암반에 건설된 다층 심지층처분장 주위에 형성된 암반손상대가 심지층처분장의 온도 분포에 미치는 영향이 분석되었다. 다층 심지층처분장의 열해석에는 완충재, 뒤채움재 및 암반에서 일어나는 재포화 현상을 고려한 열-수리 모델이 사용되었다. 암반손상대의 존재는 심지층처분장의 온도 분포에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 손상대의 크기와 열전도도 저하 정도에 따라 복층 및 삼층 심지층처분장의 최고첨두온도를 각각 최대 $7^{\circ}C$와 $12^{\circ}C$까지 증가시킬 수 있다. 다층 심지층처분장의 첨두온도에 영향을 크게 미치는 인자는 암반손상대에서의 열전도도 저하이며, 처분공 주위에 형성된 암반손상대가 처분터널 주변에 형성된 암반손상대보다 첨두온도에 더 큰 영향을 미친다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.1-11
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• 2016

본 연구에서는 벽면으로부터 균일한 열 유속 조건에서 나노유체의 층류유동에 의한 대류 열전달 향상과 관련하여 유동관 내 벽면에서의 나노입자 거동의 영향에 대한 수치해석 및 실험 연구에 대해서 논한다. $SiO_2$ 나노유체의 동적 열전도도는 스테인리스 원형 관(길이 1 m 및 직경 1.75 mm)의 외면에 부착된 T형 열전대를 활용하여 측정하였다. 실험에 사용된 나노유체는 직경이 24 nm인 구형의 $SiO_2$ 나노 입자를 초순수에 분산시켜 제조하였다. 나노 유체의 향상된 열전도도(즉, 최대 7.9 %의 증가)는 기본유체(즉, 초순수)와 나노유체 간 유동에서 벽면 온도 변화를 측정하여 비교함으로써 확인하였다. 하지만, 수치해석 결과에서는 실험으로부터 발견된 경향이 발견되지 못했는데, 이는 수치해석 모델이 기본적으로 연속체역학 및 안정된 콜로이드 용액에 나노 입자를 포함하는 유동특성에 기반을 두기 때문으로 분석된다. 이에 따라, 열교환 표면에서 나노입자와 벽면 간 상호작용(예: 나노입자의 고립된 침전)에 의한 표면특성 변화와 같은 비연속체역학 기반의 효과를 확인하기 위하여, 나노유체의 흐름 직후 정제수를 활용한 추가실험을 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.218-218
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• 2016

실린더 형태의 유전체 관에 나선형으로 도전체 안테나를 설치하는 타입의 유도 결합 플라즈마원은 간단한 구조로 화학 조성 분석용부터 나노 분말 제조, 반도체용 식각/증착, 표면 처리, 자동차 및 일반 산업 부품용 증착 보조원등으로 널리 사용되고 있다. 고밀도 라디칼/이온의 공급을 위해서 투입 전력을 증가시키는 경우 높은 전력 밀도로 인해서 유전체 관에 인가되는 열응력이 대기압 및 관 고정용 구조물에 의한 구조 응력에 더해져서 파손에 이르는 경우가 발생될 수 있다. 실제 실린더 길이 전체를 안테나 코일로 감는 경우에도 플라즈마 발생 밀도가 높은 지역은 중심 일부 영역에 국한 되는 공정 영역도 있어서 이에 대한 분석이 필요하다. CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마의 생성, 냉각수의 열전도, 외부 공냉식 팬의 역할등에 대해서 수치 모델을 작성하여 검토하였다. 나선형 냉각코일의 경우 냉각수량을 일정값 이상으로 증가시키는 경우 유속이 지나치게 빨라져서 열원이 있는 내경쪽 표면에서 열전도가 유속에 비례해서 증가하지 못하는 단점이 발생할 수 있으며 냉각팬의 경우 일반적으로 장치 내부에 대해서만 모델링을 하는 데 실제로 전체 시스템의 주변에서 공기의 흐름을 넓게 해석해야 실제 냉각 효과를 파악할 수 있다. 심한 경우 냉각용 공기 흡입구와 토출구의 간격이 좁아서 열원에 의해서 가열된 공기의 상당량이 다시 냉각용 공기 흡입구로 재순환 되는 경우도 발생하기 쉽다.

• 태양에너지
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• 제10권2호
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• pp.44-58
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• 1990

본 연구에서는 파라핀을 채운 수평 원관의 관벽을 가열하여 축열할 때에 관내에서 일어나는 열전달현상을 다루었다. 용융이 진행됨에 따라 고액 밀도차에 의해서 고상이 아래로 가라앉는 침강형을 대상으로 하여 고상 윗부분의 액상에서는 자연대류를 고려한 열전달모델을 세우고, 고상의 하부와 관벽 사이의 액막에서는 중력과 부력 그리고 액막 내의 압력에 의한 힘간의 평형관계를 이용하여 액막 내에서의 열전도모델을 세워 이를 수치모사하여 이론적으로 해석하였다. 그리고 실제 실험에 의하여 시간에 따른 용융형태를 사진으로 기록하여 이를 분석함으로써 용융량을 구하였고 유동장을 가시화하여 이론적 결과와 비교하였다. 실험에서 얻은 전체 용융량을 상부액상과 하부액막에서 녹은 양으로 구분하여 용융이 진행됨에 따른 각 부분에서의 용융속도 변화를 알아보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.127-136
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• 2000

선박 건조 시 발생하는 용접변형은 블록의 정도를 떨어뜨리고 교정작업으로 인한 생산성 저하의 요인이 되고 있다. 따라서 설계 단계에서 변형을 최소화 할 수 있는 작업기준을 마련한다면 생산성 증대는 물론 품질의 향상을 가져올 수 있을 것이다. 여기에는 먼저 블록의 조립과정에 따른 변형을 예측할 수 있는 정확하고 효율적인 방법이 마련되어야 한다. 본 논문에서는 고유변형도 이론과 유한요소 해석을 결합한 효율적인 변형예측 기법을 제안하였다. 고유변형도는 간이 열탄소성 해석 결과 최고온도 분포와 구속도에 의해 결정된다. 따라서 용접 열전도 해석과 구조물의 조립과정에 따른 구속도 계산을 수행하여 실제 구조물에 발생하는 고유변형도를 정확히 구하고자 하였다. 이를 이용하여 보강판의 변형 예측을 구현하였고 간단한 선체 블록에 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권8호
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• pp.945-956
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• 1999

This work reports a set of approximate analytical solutions describing the initial transient process of close-contact melting between a rectangular parallelepiped solid and a flat plate on which either constant temperature or constant heat flux is imposed. Not only relative motion of the solid block tangential to the heating plate, but also the density difference between the solid and liquid phase is incorporated in the model. The thin film approximation reduces the force balance between the solid weight and liquid pressure, and the energy balance at the melting front into a simultaneous ordinary differential equation system. The normalized model equations admit compactly expressed analytical solutions which include the already approved two-dimensional solutions as a subset. In particular, the normalized liquid film thickness is independent of all pertinent parameters, thereby facilitating to define the transition period of close-contact melting. A unique behavior of the solid descending velocity due to the density difference is also resolved by the present solution. A new geometric function which alone represents the three-dimensional effect is introduced, and its properties are clarified. One of the representative results is that heat transfer is at least enhanced at the expense of the increase in friction as the cross-sectional shape deviates from the square under the same contact area.

• 태양에너지
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• 제17권1호
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• pp.67-77
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• 1997

본 연구는 에너지 밀도와 승온효과가 큰 화학 열펌프시스템 개발을 위해 무기 수화물계인$Ca(OH)_2/CaO$ 원주형 충전층내 핀을 주입 전열 촉진한 경우에 있어서 반응촉진 효과의 이론적 평가를 행하였다. 그 결과 충전층내 수화 탈수 반응시 반응층내 시간에 따른 온도 분포변화 및 반응율 분포에 대한 수치 해석 결과 전열핀 주입에 따른 반응완결 시간이 절반이하로 줄일 수 있다고 한 실험결과와 잘 일치됨을 알 수 있었다. 또한 해석결과 열화학 반응은 주로 온도 및 농도에 의존하였고 경계조건과 입자 충전층의 열전도에 의해 크게 좌우됨을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.25-31
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• 2021

지반의 열-수리 현상에 대한 수치해석에서 경계조건은 해석결과의 정확도에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 지반과 대기의 상호작용을 고려한 열-수리 경계조건을 제시하였다. 지면의 에너지 평형은 태양복사, 지구복사, 바람에 의한 대류, 수분 증발에 대한 잠열 그리고 지중으로의 열전도로 구성된다. 각각의 열흐름에 대한 방정식을 제시하고, 불포화 지반의 열-수리 현상에 대한 해석프로그램과 연계하여 수치해석을 수행하였다. 울산기상대에서 관측된 기상데이터를 이용한 수리-열적 해석에서 실측된 지표면 온도와 수치해석 결과가 매우 유사하였다. 낮시간의 수분 증발에 의한 잠재열은 비포장 지면의 온도를 낮추며, 야간시간에는 지면조건의 영향이 감소한 열적평형 상태에 도달하였다. 지면의 온도변화는 지중으로 깊어질수록 열확산으로 감소하였다. 지표면의 온도가 주요 관심사인 수치해석에서는 지반과 대기의 열-수리적 상호작용을 고려한 수치해석을 수행해야 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.887-894
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• 2013

복합재의 물성치 해석에 일반적으로 사용되는 일반화된 자기일치모델(Generalized Self-Consistent Model)과 수정된 에쉘비모델(Modified Eshelby Model)을 이용하여 나노유체의 열전도계수를 예측할 수 있음을 보였다. 이 유체의 열전달효과를 대폭 향상시키는 대표적인 메카니즘 중 하나인 나노입자와 기본유체 사이에 존재하는 나노층의 영향을 고려하여 나노유체의 열전도계수를 예측하였다. 본 연구는 나노층의 열전도계수가 일정한 값을 가질 때 기존 대표적인 모델과 동일한 결과를 보였으며, 선형적으로 변할 때 역시 문헌에 있는 모델과 동등한 수준의 예측 값을 보였다. 알루미나와 산화구리를 나노입자로 물과 에틸렌글리콜을 기본유체로 한 나노유체의 열전도계수에 대한 실험결과와 본 모델의 예측결과를 비교함으로써 본 모델의 타당성을 입증하였다.