• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.291-299
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• 2010

본 연구에서는 열의 수가 세 개인 원형관 및 종횡비가 고려된 납작관-평판휜 형상의 밀집형 열교환기 내 공기의 유동 및 열전달 특성을 RNG $k-{\varepsilon}$ 난류모델을 적용하여 수치적으로 해석하였다. 수치조건의 범위는 원형관인 경우 1,000<$Re_D_h$<10,000이며, 납작관인 경우 1,000<$Re_{D_h}$<10,000 및 3.06$f\;=\;CRe^m_{D_h}$의 형태로, Colburn j 계수는 $j\;=\;CRe^m_{D_h}$ 형태로 상관관계식을 제시하였다. 이러한 상관관계식은 향후 원형관 및 납작관-평판휜 형상의 열교환기 설계시에 기본적인 자료로 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권5호
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• pp.27-35
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• 2019

스텔스 기술은 레이더 및 적외선 시커와 같은 탐지기로부터의 탐지를 피하는 기술이다. 특히 IR 미사일은 항공기 자체의 열을 감지하기 때문에 적외선 신호에 의한 탐지는 더욱 위협적이며 적외선 스텔스 기술은 항공기 및 UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle)의 생존을 보장하는데 필수적이다. 본 연구에서는 UCAV 노즐 설계에 따른 공력 및 적외선 스텔스 성능 분석이 수행되었다. 수치해석 결과에 따르면 Double S형 노즐은 엔진의 고온부를 차폐할 수 있기 때문에 적외선 신호를 줄이는 데 효과적이다. 또한, Double S형 노즐에서 회전부 위치가 뒤쪽에 위치할수록 적외선 신호가 감소함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.554-560
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• 2021

크러드는 원자력 발전소 운전 시 핵연료 표면에 침적되는 철-니켈-크롬 등의 금속 산화물로 이루어진 다공성 물질이다. 그 두께는 수십 ㎛ 수준이다. 발전소의 냉각재상실사고 시 크러드 층은 핵연료-냉각수 열전달에 영향을 미치게 되어 원전 안전성 측면에서 그 영향을 살펴보는 것이 중요하다. 일반적으로 크러드는 열저항으로 인하여 핵연료 온도를 높이는 부정적 효과가 있는 것으로 알려져 있었다. 그 이유는 크러드에 의하여 핵비등, 최소막비등온도, 단상증기 열전달, 임계열유속, 막비등 열전달 등 2상유동 열전달 특성을 고려하지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 다공성 크러드 물질의 물성치를 모델링하고 이를 국내 원전안전해석 코드인 SPACE에 탑재하였다. 크러드는 다공성 고체 물질이고 표면이 거칠기 때문에 최소막비등온도와 단상증기 열전달이 증가할 것으로 예상된다. 이에 최소막비등온도와 단상증기 열전달이 최대 피복재 온도 및 급냉에 미치는 영향을 평가하였다. 시험 계산은 기존 FLECHT-SEASET 재관수 실험 장치에 기반으로 수행되었다. 계산결과 최소막비등온도가 상승하여 급냉시간이 줄어들었다. 단상증기 열전달의 경우 약 20% 증가할 때까지는 최대 피복재 온도가 하강하였다. 크러드 층이 원전 안정성 측면에서 긍정적인 효과가 있음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.95-101
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• 2019

한국의 2016년 화장률은 82.7%로 1994년의 20.5%보다 4배나 높았다. 화장률이 점차 증가함에 따라 화장시설이 부족해지면서 화장률이 높아질수록 화장시설의 증설이 요구되고 있으며, 또한 화장로의 장기간 작동에 따라 많은 양의 연료가 사용되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 화장로의 열효율 특성을 최적화하고, 증가하는 화장에 대한 요구에 대응하는 화장 시스템을 제안한다. 본 논문의 목적은 전산 유체 역학(computational fluid dynamics, CFD)을 사용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 열전달 계수를 포함한 열흐름 특성을 조사하는 것이다. CFD 모델은 화장시설에 대한 현장 실험으로 검증되었다. 시뮬레이션 결과, 주 연소기에서 연료 소비가 거의 25% 감소하고 체류 시간이 증가했다. 시뮬레이션을 토대로 개량된 연소기, 열교환기, 2차 연소 공기 시스템, 내화 및 단열재를 사용하여 개선된 화장로를 구성하였다. 현장실험 결과 에너지 소비가 약 54.4%로 줄어들었으며 연소 시간이 거의 20 min 단축되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권1호
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• pp.50-59
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• 2019

과환기 화재조건에서 화원과 측벽의 거리에 따른 화재특성에 관한 실험 및 수치해석 연구가 수행되었다. 1/3 축소된 ISO 9705 화재실이 제작되었으며, Spruce wood crib이 연료로 사용되었다. 구획 내부의 현상 이해를 위하여 Fire Dynamics Simulator (FDS)를 활용한 시뮬레이션이 수행되었다. 개방된 공간 화재에 비해 구획실 화재는 벽면의 열 피드백 효과로 인하여 질량 감소율과 열발생률이 증가됨이 확인되었다. 측벽과 화원의 거리가 감소됨에 따라 화염으로의 공기 유입 제한에도 불구하고 주요 화재특성인 최대 질량 감소율, 열발생률, 화재 성장률, 온도 및 열유속이 증가되었다. 특히 측벽과 화원이 접촉되었을 때 이들 물리량의 가장 큰 변화가 확인되었다. 추가로 화원과 측벽의 거리에 따른 구획 내부의 유동구조의 변화로 인하여 온도의 수직분포에 상당한 변화가 발생됨이 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권4호
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• pp.223-231
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• 2012

본 연구는 유 무기성 폐기물 처리를 위한 다축스크류 난류접촉식 고효율 건조기의 최적 설계를 위한 연구의 일환으로 실험적 연구와 수치해석적 연구를 통하여 건조기 내부의 열유동 메카니즘을 규명하고 건조효율을 높일 수 있는 설계 기준을 제시 하고자 수행되었다. 사용된 건조기의 대표적인 특성은 건조용 가스의 바이패스 시스템으로 연소를 통해 얻어진 고온의 가스가 다축 스크류 내부 축을 따라 흐르면서 분공을 통해 고속으로 슬러지 내부로 분출되면서 열풍 건조를 하게 되는 것이다. 다양한 열원의 적용이 가능하고 고온 난류 분사식으로 높은 건조속도를 갖고 있으며 고점성 물질에도 적용이 가능한 것이 장점이다. 여기서 건조가스의 분배는 슬러지를 체적 가열하는 한편 슬러지가 뭉치지 않고 지속적으로 열과 물질 전달을 원활하게 하는 기공을 유지하도록 해야 한다. 실험결과 하수슬러지 200 kg/hr를 처리하는데 스크류를 1 rpm으로 회전시킬 때 적정 체류시간은 100분 정도로 나타났다. 또한 다양한 열량 공급 결과 150,000 kcal/hr로 공급한 경우 높은 건조효율을 유지하면서 잉여 열량공급으로 인한 과도한 열피로 및 열량의 낭비를 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 유 무기성 슬러지의 설계기술 및 건조효율 향상을 위한 건조가스의 유동 및 온도분포를 수치해석적 연구를 통하여 계산하였으며 연소실과 건조실의 온도계산 결과는 실험 자료와 매우 유사하게 나타나서 성공적으로 비교검증을 수행하였으며, 향후 물질전달에 대한 세부적인 모델을 적용하여 연구를 지속적으로 수행할 예정이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1175-1181
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• 2015

일반적으로 산업현장에서 많이 사용되고 있는 단열재는 유리섬유와 같은 열전도도가 낮은 재료를 사용함으로써 단열성능을 확보하고 있다. 이와 달리 원전용 금속단열재의 경우 높은 열전도도를 가진 TP 304 스테인리스 박판을 재료로 한정하고 있어 단열성능을 확보하기 위해서는 구조적 측면에서의 접근이 필요하다. 본 연구에서는 금속단열재 내부구조에 대한 설계인자를 전도, 대류, 복사로 구성된 3가지 열전달 모드를 고려해 추출하고 각 인자들이 열전달에 미치는 영향과 각각의 열전달이 전체 열전달에 차지하는 비율을 열 유동해석을 이용하여 파악하고자 하였다. 본 연구를 통해 단열재 내부에서 발생되는 대류현상을 최소화하기 위해 다수의 박판을 삽입함과 동시에 증가하는 전도 비율을 비교하여 내부형상결정을 위한 세 가지 열전달 모드 하에서의 단열성능을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권7호
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• pp.701-706
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• 2015

본 논문에서는 격자가 있는 광경화성수지와 폴리아세테이트 수지의 레이저 접합해석에 대한 실험적 결과와 컴퓨터시뮬레이션 결과를 비교분석하였다. 3차원 격자형상은 MJM 방식의 3D 프린터를 사용하였고, 접합은 다이오드 레이저를 사용하였다. 5Watt ~ 7Watt 범위에서 경계면에 조사된 레이저는 유리천이온도에 도달 후 상면의 격자사이로 침투되어 기계적인 접합이 이루어졌다. 컴퓨터 시뮬레이션 결 과, 분포 온도를 통해서 열유동방향을 예측할 수 있었으며 분석을 통해서 접합의 원리를 이해할 수 있었다. 접합실험에서 최대 입열조건인 고출력 저속에서의 2scan 접합이 최소 입열조건이 저출력 고속 조건의 4 scan 보다는 훨씬더 효과적인 것으로 나타났고, 일정수준(Threshold) 이상의 최소에너지 즉, 유리천이온도 이상이 되어야만 효과적인 것을 알 수가 있었다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권3호
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• pp.8-14
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• 2015

More and more, spaces are decreasing which satisfy multiple requirements for wind power plants. However, areas which have excellent wind resources and are free to civil complaints occupy a large space, although they are exposed to the cryogenic environment. This study conducted a thermal-fluid analysis of a cryogenic chamber for testing large wind turbine parts exposed to the cryogenic environment. The position of supply air is placed to the upper area to compare each cooling performance for each location of various outlets in mixing ventilated conditions. The study carried out CFD analysis for the chamber both with and without a test object. For the cases without the test object, the air temperature of the upper supply and down extract type chamber was cooled faster by 5-100% than the others. However, for the cases with the test object, the object temperature of upper supply and center extract on the opposite side type chamber was cooled faster by 33-132% than the others. The cooling performance by the air inside the chamber and the test object did not show the same pattern, which implicates the need to consider the cooling performance by not only the air but also the test object in the large cryogenic chamber design for testing large parts.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권3호
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• pp.271-278
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• 2015

직교류 핀-튜브 열교환기의 대류연절달에 대해 수치해석 연구가 수행되었다. 팬위치에 따른 열전달 성능변화를 조사하기 위하여 분사와 흡입형태로서 몇 가지 팬위치가 선택되었다. 열교환기의 튜브는 엇갈림 배열이며, 튜브의 온도와 유입공기의 온도는 각각 $50^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$이다. 해석결과로부터 3차원 유동구조가 검토되었으며, 팬의 다양한 설치 위치에 따른 대류 열전달계수와 열교환기 입출구 사이의 평균 온도차에 대한 분석을 통해 열교환기 성능을 논의되었다.