• 대한기계학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.103-109
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• 1983

본 논문은 저온용 원통형 저장 탱크를 2층으로 된 적층형 복합재료로 가정하여 각 층의 온도분포 를 해석하였다. 이 중공 원통의 외벽에서는 원주방향으로 임의의 열유속을 받고, 주위 온도는 주 기적으로 변하며 내외벽에서는 대류가 일어나고, 탱크벽의 초기온도 분포는 임의의 함수라는 가 정하에 Fourier cosine 변환과 Green 함수를 도입하여 해석하였다.

• 에너지공학
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• 제28권3호
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• pp.1-9
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• 2019

화력발전소에서 사용되는 급수 가열기 튜브에서는 사용중에 두께 감육이 발생하여 수명이 소진된다. 감육에 의한 파열 우려가 있으면 수명이 종료되는데, 파열조건을 결정하는 튜브 벽의 응력은 내압에 의한 원주방향 응력의 영향이 가장 큰 것으로 알려져 있지만, 튜브 내외부 온도차이에 의한 열응력에 대한 고려 또한 필요하다. 튜브 두께 방향의 온도차이는 열응력을 발생시켜 튜브의 잔여수명을 단축시키는 영향을 준다. 본 논문에서는 급수가열기 내에서 튜브 내표면과 외표면에 온도 차이가 가장 큰 과열저감구역(de-superheating zone)을 대상으로 열응력을 연구하였다. 원주방향으로 균일하게 감육된 튜브에서 두께방향의 온도차 때문에 발생하는 원주방향 응력, 반경방향 응력 및 온도분포를 평가하기 위한 해석적 수식을 제시하였다. 제시된 해석식의 정확도와 효과를 검증하기 위해 식으로부터의 계산된 결과를 유한요소해석으로 평가한 정확한 결과와 비교하였다. 또한, 유한요소해석으로 편심 감육된 튜브에 대한 응력도 평가하였다. 열응력 해석 및 온도 분포 해석에서 대류열전달 계수의 영향을 분석하기 위해 튜브 내표면 및 외표면에 여러 값의 열대류 계수를 적용하여 해석 결과를 비교하였다. 해석 결과 튜브 내표면보다 외표면의 열대류 계수가 응력 발생에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 열하중만 고려된 경우, 균일 감육과 편심 감육 상태 모두에서 원주방향 응력이 반경방향 응력보다 크게 평가되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.115-115
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 에피웨이퍼공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 문제로 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만든다. 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현 할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 본 연구에서는 유도가열방식의 유도가열히터를 이용하여 기판과 히터의 간격에 차이에 따른 기판 균일도 측정했고, 회전에 의한 기판의 온도분포와 자기장분포의 실험적 결과를 상용화 유체역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 했다. 또한 가스의 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도를 측정하였다. 본 연구에서 사용된 가열원은 유도가열히터 (Viewtong, VT-180C2)를 사용했고, 가열된 흑연판 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라 (Fluke, Ti-10)를 이용하여 온도를 측정했다. 와전류에 의한 흑연판의 가열 현상을 누출 전계의 분포로 확인하기 위하여 Tektronix사의 A6302 probe와 TM502A amplifier를 사용했다. 흑연판 위에 1 cm2 간격으로 211곳에서 유도 전류를 측정했다. 유도전류는 벡터양이므로 $E{\theta}$를 측정했으며, 이때의 측정 방향은 흑연판의 원주방향이다. 또한 자기장에 의한 유도전류의 분포를 확인하기 위하여 KANETEC사의 TM-501을 이용하여 흑연판 중심으로부터 10 mm 간격으로 자기장을 측정 했다. 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가한 결과 gap이 3 mm일때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$에서 불균일도 6.5%를 얻었으며, 회전에 의한 온도 균일도 측정 결과는 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$에서 5.5%의 불균일도를 확인했다. 또한 CFD-ACE+를 이용한 모델링 결과 자기장의 분포는 중심이 높은 분포를 나타냄을 확인했고, 기판의 온도분포는 중심으로부터 55 mm되는 곳에서 300 W/m3로 가장 높은 분포를 나타냈다. 가스 inlet 위치를 흑연판 중심으로 수직, 수평 방향으로 흘려주었을 때의 불균일도는 각각 10.5%, 8.0%로 수평 방향으로 가스를 흘려주었을 때 2.5% 온도 균일도 향상을 확인했다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.157-164
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• 2016

봉다발 유동에서 비틀림 혼합날개 지지격자의 대류열전달 성능을 실험적으로 평가하였다. 시험부는 $4{\times}4$ 정사각 배열의 봉다발로 제작하였고, 모의 봉다발에서 봉 중심 간 거리와 봉 외경의 비는 ~1.35이다. 대류열전달 성능 평가를 위해 혼합날개 지지격자 하류에서 봉 벽면 온도의 원주방향 및 축방향 분포를 측정하였다. 원주방향의 경우, 지지격자 하류에서 비틀림 혼합날개 끝이 향하는 벽면의 온도가 가장 낮게 나타났는데 이는 비틀림 혼합날개에 의해 왜곡된 유동 때문으로 판단된다. 반면, 축방향의 경우, 혼합날개 지지격자 근처에서 벽면의 온도가 크게 낮아졌는데, 이는 비틀림 혼합날개에 의해 대류열전달이 향상됨을 의미한다. 비틀림 혼합날개 지지격자에 의해 대류열전달 성능은 지지격자 상류에 비해 지지격자 근처 하류에서 ~35 % 향상되었고, 실험데이터를 기반으로 비틀림 혼합날개 지지격자에 대한 열전달 성능 예측 상관식을 제안하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제3권1호
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• pp.16-22
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• 1999

The purpose of this study is to prevent the stick, scuffing, scratch between piston and cylinder, is to contribute the piston design such as piston profile, clearance by calculating reaction force by over-lap of piston skirt, as measuring the temperature distributions of cylinder wall. The experiment has been peformed to obtain data during actual engine operation. Temperature gradient in peripheral and axial distributions of cylinder wall according to torque and speed of engine were measured by use of an 800cc class gasoline engine. The results obtained are summarized as follows ; 1) The temperature of cylinder wall at TDC was about $50{\sim}75^{\circ}C$ higher than temperature of cooling water. 2) The rear side temperature of top dead center was $141^{\circ}C$(1/4 load) in axial distribution, whereas the rear side of midway position temperature was $98^{\circ}C$. 3) The temperature of cylinder wall increased in according to rising temperature of cooling water. 4) The thrust side temperature of cylinder wall was about $15^{\circ}C$ in all load test. 5) The rear side temperature of top dead center was $159^{\circ}C$ (1/2 load) in peripheral distribution, it was about $39^{\circ}C$ higher than thrust side temperature.

• 대한조선학회지
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• 제11권1호
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• pp.35-44
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• 1974

열박음(shrink fitting)으로 인(因)한 동심형(同心形) 구멍을 가진 복합(複合)실린더의 과도적(過渡的) 온도분포(溫度分布), 열응력(熱應力) 및 열변형도(熱變形度)를 이론해석(理論解析)하였다. 온도분포해석(溫度分布解析)에서 외부(外部) 실린더는 균일온도(均一溫度)로 가열(加熱)되어, 실온(室溫)의 내부(內部) 실린더와 접촉면(接觸面)에서 일어나는 열전도(熱傳導)에 의(依)하여 냉각(冷却)되고, 외부(外部) 표면(表面)은 대기중(大氣中)에 노출(露出)된 상태(狀態)로 취급(取扱)하였다. 열응력(熱應力)은 평면변형도조건(平面變形度條件)을 만족(滿足)하는 것으로 생각하였으며, 물성(物性)은 온도(溫度)에 무관(無關)한 상수(常數)로 취급(取扱)하였다. 온도분포(溫度分布)는 열전도문제(熱傳導問題)만을 고려(考慮)함으로서도 유효(有效)한 해(解)를 얻을 수 있으며 열응력(熱應力)은 접촉면(接觸面)에서부터 형성(形成)되며, 반경방향응력(半徑方向應力)은 시간(時間)이 경과(經過)함에 따라 압축응력(壓縮應力)이 증가(增加)하여 접촉면(接觸面)에서 최대치(最大値)를 갖고, 원주방향응력(圓周方向應力)은 접촉면(接觸面)에서 초기(初期)부터 거의 최종상태(最終狀態)와 같은 크기를 갖음을 알 수 있다. 균일온도분포(均一溫度分布)가 이루어지면 열응력(熱應力)의 형성(形成)은 완료(完了)되게 되며, 이때의 열응력(熱應力)의 크기와 분포경향(分布傾向)은 평면응력조건(平面應力條件)을 사용(使用)하였다는 사실(事實)을 고려(考慮)하면 $Lam\acute{e}$의 이론해(理論解)와 일치(一致)함을 알 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제6권1호
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• pp.20-26
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• 2002

The purpose of this study is preventing the stick, scuffing, scratch between piston and cylinder in advance, and obtaining data for duration test in actual engine operation. The temperature gradient in cylinder bore according to coolant temperature were measured using $1.5{\ell}$ class diesel engine. 20 thermocouples were installed 2mm deep inside from cylinder wall near top ring of piston in cylinder block, at which points major thermal loads exist. It is suggested as proper measurement points for engine design by industrial engineers. Under full load and $70^{\circ}$, $80^{\circ}C$ and $90^{\circ}C$ coolant temperature conditions, the temperature in cylinder block and engine oil increased gradually according to the increase of coolant temperature, the siamese side temperature of top dead center is $142^{\circ}C$ in peripheral distribution, that is about $20^{\circ}C$ higher than that at thrust, anti-thrust, and rear side temperature, respectively. The maximum pressure of combustion gas in $70^{\circ}C$ coolant temperature is about 2 bar lower than those of $80^{\circ}C$ and $90^{\circ}C$ coolant temperature. The engine torque in $80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$ coolant temperature condition is about 4.9Nm higher than that of $70^{\circ}C$ coolant temperature.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 1997년도 추계학술발표회논문집
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• pp.21-24
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• 1997

고주파 유도결합 플라즈마(RFICP)에서의 전자온도와 전자 밀도를 Double probe 측정법에 의해서 계측하였다. 사용가스는 아르곤가스를 사용하였으며 동작압력은 30 [mTorr]에서 60 [mTorr]로 하였고, 입력파워는 50 [W] 에서 200 [W], 아르곤 가스유량은 3 [sccm]에서 12 [sccm]으로 하였다. 전자온도와 전자밀도의 반경방향의 공간분포는 아스펙트비(R/L)를 1로 하여 측정하였다. 전자온도는 입력파워에 대해서는 특별한 의존성이 없었으나 압력과 아르곤 가스유량에 대해서는 의존성이 있는 것으로 나타났다. 전자온도는 입력파워를 증가해도 거의 일정했고, 압력을 증가했을때는 감소하였고, 아르곤 가스유량을 증가하면 저유량에서 전자온도는 저하하려는 경향이 있으나 유량이 증가할수록 변화는 거의 차이가 없는 것으로 볼 수 있다. 전자밀도는 입력파워와 압력, 아르곤 가스유량에 대해서 모두 의존성을 가지는 것으로 나타났다. 전자밀도는 입력파워를 증가할수록 증가하였고 압력에 대해서는 거의 일정했고, 아르곤 가스유량에 대해서는 증가하는 것을 나타내었다. 반경방향의 공간분포 측정에서는 전자온도는 플라즈마 중심부에서 주변부로 갈수록 조금씩 상승하는 것을 볼수 있으며 전자밀도는 플라즈마 중심부에서 가장 높은 밀도를 가지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 고주파 유도결합 플라즈마(RFICP)에서의 생성유지기구등의 파악에 도움을 줄 수 있었다.

• 태양에너지
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• 제10권3호
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• pp.13-18
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• 1990

표면 온도가 균일하지 않은 원통을 균속도 유동장에 가로 놓았을 경우, 표면에서의 열전달 특성은 표면이 등온이거나 일정한 heat flux가 주어졌을 때와는 판이하게 다르다. 본 연구에서는 공기의 균속도 유동장내에서 두가지 경우(step형 및 선형변화)의 비등은 경제조건이 원통면을 따라 원주방향으로 주어졌을 때 표면에서의 열전달 특성을 고찰하였다. Step형 변화는 원통형 태양로의 표면에서 관찰될 수 있다. Solar One(Califomia주의 Barstow시에 있는 태양로)의 경우, 작동유체(물)는 표면을 따라 원주방향과 수직으로 설치된 튜브를 따라 흐르면서 액체상태로부터 고온고압의 증기로 변한다. 이 과정에서 태양로 표면의 receiver panel은 그 위치에 따라, preheater, boiler, 그리고 superheater의 역할을 수행하며 표면의 온도도 균일하지 않은 분포를 나타낸다. 이와 같은 경우 표면의 평균 온도를 가지고 대류에 의한 열 손실을 계산하면 큰 오류를 범할 가능성이 있다.

• 설비공학논문집
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• 제10권5호
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• pp.523-534
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• 1998

The convection heat transfer on horizontal circular tube is studied as a conjugated heat transfer problem. With uniform heat generation in a cylindrical heater placed in a cross flow boundary condition, heat flow that is conducted along the wall of the heater creates a non-isothermal surface temperature and non-uniform heat flux distribution. In the present investigation, the effects of circumferential wall heat conduction on convection heat transfer are investigated for the case of forced convection around horizontal circular tube in cross flow of air and water. Non-dimensional conjugation parameter $ K^*$ which can be deduced from the governing energy differential equation should be used to express the effect of circumferential wall heat conduction. Two-dimensional temperature distribution$ T({\gamma,\theta})$ is presented. The influence of circumferential wall heat conduction is demonstrated on graph of local Nusselt number.