• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.119-125
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• 2017

로켓 노즐에 적용되는 내열재는 고온의 연소가스에 노출되어 표면이 파괴되고 내부의 수지재질이 열분해되는 복잡한 열화학적 변화를 겪으며 이러한 현상을 예측해야 노즐의 내열설계가 가능하다. 따라서 본 연구에서는 로켓 노즐 유동장과 탄소계 내열재의 표면삭마 및 내부 열반응을 통합하는 코드를 개발하여 노즐의 표면변화와 내열재 내부의 열응답을 도출하고자 하였다. 노즐 열유동장에서 발생하는 표면 열유속과 내열재 내부 열전도를 계산하기 위해 CFD를 사용하였으며 내열재 내부에서 발생하는 밀도변화와 흡열반응을 내부 에너지 방정식에 고려하였다. 또한 내열재 표면에서의 삭마계산을 위해 경계층 가정이 적용된 대수식을 이용하였다. 개발된 해석기법을 검증하기 위해 소형 시험모터에 대한 해석을 수행하였으며 해석결과 노즐 목의 삭마가 다소 크게 예측되었으나 내열재 형상변화 및 내부 열전도가 잘 해석되는 것을 확인하였다. 또한 실험에서 측정된 온도와 비교 시 가열 구간에서 유사한 가열 속도를 나타내는 것을 확인하였으며 온도 오차는 100K 내외로 나타났다.

• 한국주조공학회지
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• 제44권1호
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• pp.3-8
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• 2024

최근에는 주조업계의 중요한 과제로써 산업폐기물 저감 과 대기환경 개선이 부각되고 있다. 종래의 주물사 사용 시 발생되는 문제점 해결과 주조공장의 환경개선을 위해 천연사를 대체 적용할 수 있는 다양한 인공사가 개발되어 사용되고 있다. 하지만 해외 공급사에서 제공하는 제한된 물성만 알려져 있고 기존 자연사와의 심층적인 비교분석이 부족하다. 또한 주조 공정 설계를 위해서는 상온뿐만 아니라 고온에서의 넓은 범위의 열물성이 확보 되어야 하며, 또한 열물성이 달라지면 주조방안 설계의 변화가 일어나야 하기 때문에 기존 자연사와 인공사의 열물성 차이를 비교 분석하는 건 중요하다. 본 연구에서는 자연사와 인공사를 바인더와 결합한 주형블럭에서의 열전도도, 비열, 열팽창 시험을 수행하였으며 실험 결과 열전도도는 자연사에 비해 인공사가 구성성분에 따라 5~40% 높았으며 열팽창계수는 인공사가 15%정도 낮았다. 하지만 비열은 구성성분에 상관없이 큰 차이가 없었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.168.1-168.1
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• 2010

본 연구에서는 기존 지중열교환기용 뒤채움재인 벤토나이트 그라우트의 대안으로 시멘트 그라우트의 물리적 역학적 특성을 평가하였다. 실내 시험을 통하여 시멘트 그라우트의 배합비 및 첨가재에 따라 열전도도와 유동성, 일축압축강도에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 실제 지중열교환기용 파이프 내 순환유체의 온도변화가 시멘트 그라우트의 재료적 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위해 $-5^{\circ}C$와 $50^{\circ}C$를 한 주기로 하여 일축압축강도를 반복적으로 측정하였다. 냉난방 운전에 따른 시멘트 그라우트와 순환 파이프 접촉면의 양호한 부착성 유지 여부를 판단하기 위해 시멘트 그라우트에 HDPE 파이프를 삽입한 시료의 등가 투수계수를 Flexible wall permeameter를 이용하여 장기간 측정하였다. 순환유체의 온도변화 모사에 따른 일축압축강도는 주기가 반복될수록 강도가 감소하는 경향이 나타났다. HDPE파이프를 삽입한 시료의 등가 투수계수는 순환수의 온도에 따라 증감하다가 $1.02{\times}10^{-9}cm/sec$로 수렴하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권3호
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• pp.77-86
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• 2002

위성은 일단 한 번 발사하고 나면 운용궤도상에서 수리 및 회수가 거의 불가능하기 때문에 위성에 들어가는 모든 개발 부품들은 완벽한 설계, 충분한 해석, 고 작업도의 제작, 그리고 다양한 시험이 반드시 수반되어야 한다. 위성시스템에서 전자 소자의 신뢰성에 영향을 주는 인자는 다양하다. 과도한 열은 전자소자의 실패를 유발해서 결과적으로는 전체 위성의 실패를 유도할 수 있다. 이 논문에서는 다목적 실용위성 2호의 고전력 소산 전장품의 열부하 완화를 위한 방안을 경우별로 연구 비교하였다. 고전력 소산 전장품의 열부하를 완화하기 위해서는 하우징 두께의 증가가 필요하며, 전력조절기의 다이오드나 트랜지스터처럼 전력소산이 큰 소자에 대해서는 장착위치를 변경하거나 장착 부분의 열전도율을 증가시키는 방법이 필요하다. 또한 전력조절기처럼 장착면이 좁은 경우에는 복사의 영향이 크며, 이러한 전장품의 열부하를 완화하기 위해서는 주위 벽면의 온도를 낮추거나 하우징 표면 방사율을 증가시키는 방법이 효과적임이 알 수 있다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.45-51
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• 2009

A ground-loop heat exchanger in a ground source heat pump system is an important unit that determines the thermal performance of a system and its initial cost. The size and performance of this heat exchanger is highly dependent on ground thermal properties. A proper design requires certain site-specific parameters, most importantly the ground effective thermal conductivity, the borehole thermal resistance and the undisturbed ground temperature. This study was performed to investigate the effect of some parameters such as borehole lengths, various grouting materials and U-tube configurations on ground effective thermal conductivity. In this study, thermal response tests were conducted using a testing device with 9-different ground-loop heat exchangers. From the experimental results, the length of ground-loop heat exchanger affects to the effective thermal conductivity. Among the various grouting materials, the bentonite-based grout with silica sand shows the largest thermal conductivity value.

• 설비공학논문집
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• 제19권7호
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• pp.512-520
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• 2007

The design of a ground-source heat pump system includes specifications for a ground loop heat exchanger where the heat transfer rate depends on the effective thermal conductivity of the ground and the effective thermal resistance of the borehole. To evaluate these heat transfer properties, in-situ thermal response tests on four vertical test boreholes with different grouting materials were conducted by adding a monitored amount of heat to circulating water. The line-source method is applied to the temperature rise in an in-situ test and extended to also give an estimate of borehole effective thermal resistance. The effect of increasing thermal conductivity of the grouting materials from 0.818 to $1.104W/m^{\circ}C$ resulted in overall increases in effective thermal conductivity by 15.8 to 56.3% and reductions in effective thermal resistance by 13.0 to 31.1%.

• 설비공학논문집
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• 제26권10호
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• pp.460-466
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• 2014

This paper uses in-situ thermal response tests to present the characteristics of the ground thermal conductivities of three different SCW GHX. These SCW GHXs were installed in the same site in Seojong City. The three different cases are distinguished by the flow direction and the presence of a filler. The first type (A) is constructed for water to flow downstream. The second (B) and third (C) types are designed for water to flow upstream, and a filler is additionally inserted into the third type. The results of the in-situ thermal response tests, indicate that the ground thermal conductivity for types (A), (B) and (C) are of $4.84W/m{\cdot}K$, $3.40W/m{\cdot}K$, and $11.62W/m{\cdot}K$, respectively.

• 설비공학논문집
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• 제23권2호
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• pp.95-102
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• 2011

A ground loop heat exchanger in a ground source heat pump system is an important unit that determines the thermal performance of a system and its initial cost. A proper design requires certain site specific parameters, most importantly the ground effective thermal conductivity, the borehole thermal resistance and the undisturbed ground temperature. This study was performed to investigate the effect of some parameters such as borehole lengths, various grouting materials and U tube configurations on ground effective thermal conductivity and borehole thermal resistance. In this study, thermal response tests were conducted using a testing device to 9 different ground loop heat exchangers. From the experimental results, the length of ground loop heat exchanger affects to the effective thermal conductivity. The results of this experiment shows that higher thermal conductivity of grouting materials leads to the increase effective thermal conductivity from 22 to 32%. Also, mounting spacers have increased by 14%.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.54-63
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• 2004

2002년 11월 28일 발사된 KSR-III 과학로켓에서 공력가열로 인한 온도상승을 측정하였으며, 로켓 외피의 온도 및 공력가열량을 계산하였다. 계산에 사용된 소프트웨어는 이론식에 기초한 경계층을 해석하여 비행시간동안 비정상 공력가열량을 계산하는 MINIVER 코드이며, 비행체 내부로의 일차원 고체 열전도까지 고려하였다. 계산 결과 비행체 내부 페이로드 장착부분의 열전달은 대부분 복사로 이루어지고, 공력가열로 인한 KSR-III 외피 최고온도는 핀에서 $223^{\circ}C$이며 최대 공력가열은 노즈캡에서 $133kW/m^2$이었다. 중요부분에서 재질의 허용온도를 만족하였으며 외피 단열재 설계가 적절히 이루어졌음이 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권9호
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• pp.789-794
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• 2014

정지궤도급 차세대 통신위성에 탑재될 디지털신호처리기에는 디지털 고속통신을 위한 FPGA가 사용된다. 적용된 FPGA는 높은 열소산량을 가지고 있으며, 이로 인한 접합온도의 상승은 부하경감 요구조건을 만족하기 어렵고 장비의 수명과 신뢰도 저하의 주요 원인이다. 지상과는 달리 우주환경에서의 전장품의 열제어는 대부분 열전도를 통하여 이루어지고 있다. CCGA 또는 BGA 형태의 FPGA는 인쇄회로기판에 장착되지만, 인쇄회로기판의 열전도율은 FPGA의 열제어에 효율적이지 못하다. FPGA의 열제어를 위하여 부품 리드와 하우징을 직접 연결하는 히트싱크를 제작하였으며, 우주인증레벨의 열진공시험을 통하여 그 성능을 확인하였다. 높은 전력소모량을 가진 FPGA는 우주환경에 적용하기 어려웠으나, 히트싱크를 적용함으로써 부하경감 온도 마진을 확보하였다.