• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-16
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• 2009

최근 공학적으로 응용 범위가 넓은 액체-기체의 2상 유동장에 대한 전산 해석이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 밀도차가 큰 압축성 2상 유동장을 해석하기에 적합하도록 기존에 개발된 RoeM과 AUSMPW+ 공간 이산화 기법을 확장하였다. RoeM과 AUSMPW+에서 사용되는 충격파 포착항을 2상 혼합류의 상태방정식으로부터 새롭게 정의하여, 밀도와 음속이 상이한 두 유체에서도 정확성을 보장하면서 충격파 불안정성을 제거할 수 있도록 하였다. 개발된 2상 유동 RoeM과 AUSMPW+를 몇 가지 예제 문제에 적용하여 검증하였으며, 해석 결과는 두 수치기법이 일반적인 2상 유동에서도 충격파 안정적이며 정확한 특성을 갖는 것을 보여주었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.89.2-89.2
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• 2010

고체산화물 연료전지는 $800{\sim}1000^{\circ}C$인 고온에서 작동하므로 적용되는 밀봉재의 요구조건은 매우 중요하다. 본 연구에서는 SOFC 밀봉재로서 $SiO_2-B_2O_3-RO$계 결정화 유리를 선정하였으며 작동온도 부근에서 결정화를 유도하여 고온점성유동을 제어하고자 하였다. 따라서 $SiO_2-B_2O_3-RO$계에 RO인 CaO, SrO, BaO, MgO를 상호 치환하였을 때 결정상의 생성, 생성온도, 생성결정의 종류가 sealing 특성에 어떠한 영향을 주는가를 검토하였다. 결정화유리를 $800^{\circ}C$로 유지하였을 때 생성되는 주 결정상은 Calsium silicate, Strontium silicate, Barium silicate, Magnesium silicate이였으며 Strontium silicate 의 생성속도가 가장 빨랐으며 결정상은 불산으로 에칭하여 SEM으로 관찰하였다. Barium silicate를 유도한 결정화 유리가 $800^{\circ}C$에서 1000시간 유지하였을 경우 가장 내화학성이 우수하며 강도값도 154MPa로 가장 높았다. 또한 부분 결정화를 통해 $800^{\circ}C$ 점성유동이 제어됨을 고온현미경을 통해 관찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.654-658
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• 2012

본 연구에서는 두 개의 기포유동층반응기로 구성된 연속공정에서 고체 흡수제의 입자분석을 이용하여 재생반응기 유동화 기체로 사용된 수분 주입량에 따른 H2O 전처리 효과에 대해 규명하였다. 또한 재생반응기의 고체 배출 구조를 underflow 형태에서 overflow 형태로 수정하여 $CO_2$ 회수효율을 비교 분석하였다. 재생반응기의 유동화 기체로 사용된 수분의 주입량에 따른 고체흡수제의 전처리 효과를 알아보기 위하여 각각의 조업변수에서 포집된 고체입자를 XRD(X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope), TGA 분석을 수행하였다. XRD 분석을 이용한 결과 재생반응기의 유동화 기체로 주입된 수분에 의해 $K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$의 입자구조가 형성됨을 확인하였으며 TGA 분석에서는 재생반응기로 주입된 수분량에 따라$K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$의 입자구조가 증가하는 경향성을 나타냈다. 재생반응기 내부에서 형성된 $K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$의 입자구조는 흡수반응 시 $CO_2$와의 반응성을 증가시켜 $CO_2$ 회수효율이 향상되는 전처리 효과를 나타내었다. 또한 재생반응기 고체 배출 구조를 underflow 형태에서 overflow 형태로 수정하여 $CO_2$ 회수효율을 비교 분석한 결과 약 3~8% 증가함을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.5-13
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• 2021

인구증가와 산업발달로 산업폐기물의 발생량은 매년 증가하고 있으며, 미분된 석탄을 사용하는 화력발전소에서는 석탄의 연소 후에 많은 양의 석탄회가 발생된다. 이 중 비산재(fly ash)는 시멘트 제조 원료 및 콘크리트 혼화재 등으로 재활용되고 있으나, 약 20%는 활용되지 못하고 매립되고 있다. 이러한 많은 양의 석탄회가 지속적으로 매립됨으로 인해 매립지의 포화문제와 토양 및 수질오염 등의 환경오염 문제로 석탄회의 올바른 처리와 재활용 방안의 모색이 필요하다. 최근 지하구조물 공사와 고성토부의 교대 뒷채움 공사 등 장소가 협소하여 다짐작업이 어려운 공사가 증가하고 있으며 특히, 복토 및 뒤채움 작업은 굴착과정 중 자연지반의 교란을 수반하기 때문에 복토에 따른 철저한 다짐관리가 구조물과 지반의 안정에 필수적이다. 그러나 배후지반이 협소하거나 적절한 다짐장비의 부족, 과다짐으로 인한 구조물의 손상 등의 문제로 인하여 다짐관리가 어려운 실정이다. 따라서, 최근에는 다짐작업이 필요하지 않으면서도 적정한 강도를 발휘할 수 있는 유동성 성토재료의 사용이 증가하고 있다. 유동성 성토재료는 주재료인 토사에 물과 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 조성된 안정처리토로서 경화되기 전에는 높은 유동성을 지니고 있어 다짐작업이 필요하지 않으며, 경화 후에는 일반 토사에 비해 높은 강도와 지중매설물에 작용하는 토압 감소효과를 얻을 수 있기 때문에 다짐이 곤란한 장소에서의 되메우기나 충전 등에 활용되고 있다. 본 연구에서는 고함수비의 점성토와 산업폐기물인 석탄회를 활용한 유동화 처리토의 사용 가능성을 평가하기 위하여 재료의 유동 특성, 강도, 지지력 특성을 분석하고 지중매설물에 적용 시 토압감소 효과를 규명하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권7호
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• pp.585-595
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• 2011

사각형 및 원형 출구 형상 synthetic jet의 수치적 연구를 통하여 유입류가 존재할 경우 평판에서의 유동 구조 및 유동 제어 효과를 분석하였다. 사각형 출구 형상의 경우, jet 직후에 강한 vortex가 생성되지만 주변에 적은 momentum을 공급하기 때문에 유입류 방향으로 갈수록 유동제어 효과가 감소하게 된다. 원형 출구 형상의 경우, 규칙적인 vortex의 형태가 slot 중앙부터 끝까지 나타나고 보다 멀리까지 jet vorticity의 영향이 미치게 된다. 유동제어 효과를 예상하기 위하여 위치 별 wall shear stress를 비교하였다. 이에 원형 출구 형상이 사각형 출구 형상보다 유동제어 효과가 더 클 것으로 판단된다. 또한 최적의 원형 출구 형상을 도출하기 위하여, hole gap과 diameter의 변화에 따른 유동 구조 및 유동 제어 효과를 비교 분석하였다. 그 결과, hole diameter와 gap를 고려하여 원형 출구 형상을 설계할 경우 유동제어 효과를 극대화 할 수 있음을 밝혔다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1995년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.15-18
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• 1995

내경 0.1 m, 높이 0.9 m 의 draft tube 를 갖는 직경 0.3 m, 높이 2.7 m 인 내부순환유동층가스화 반응기에서 생성가스분리대를 설치하여 가스화구역에서 생성된 생성가스를 분리하여 중열량가스를 얻었다. 석탄공급량 4.3 - 8.6 kg/hr, $O_2$/C 의 비 0.25 - 0.35, $H_2O$/C 의 비 0.75 - 1.35 의 조업변수 변화조건에서 생성가스의 조성과 발열량이 측정되었다. 반응 온도가 증가함에따라 H$_2$ 와 CO가 증가하고 $CO_2$ 와 $N_2$는 감소하여 생성가스 발열량이 10 - 11.5 MJ/㎥ 으로 증가하였다.

• 공업화학
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• 제4권1호
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• pp.64-74
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• 1993

국내 부존 함티탄자철광으로부터 염화티타늄($TiCl_4$)을 제조키 위해 함티탄자철광의 arc-smelting으로부터 얻어지는 titanium slag의 유동층 염소화 반응을 조사하였다. Titanium slag의 유동층 염소화반응에 적절한 반응조건은 반응 온도 $950^{\circ}C$, 반응시간 90분, 염소가스의 유속 3.0cm/sec, titanium slag에 대한 petroleum coke의 무게비 0.18, 그리고 titanium slag 및 petroleum coke의 입자의 평균직경은 각각 $44.6{\mu}m$, $67.9{\mu}m$였다. 위 조건하에서 titanium slug 중의 97.07%의 티타늄이 염소화 되었으며 제조된 염화티타늄($TiCl_4$)의 순도는 96.2%였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.365-371
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• 2014

본 연구에서는 4단 화격자로 구성된 목재 펠릿 보일러의 연소실에 대하여 수치해석을 수행하였다. 목재 펠릿의 화염은 화격자에서 연소실 출구까지 신장되는 데 이 현상이 균질 반응에 기반한 수치해석 기법으로 잘 예측되었다. 수치해석으로 구한 유동장을 보면 연소실 상류에서 출구쪽으로 강한 재순환 유동이 형성되는데 이 유동을 따라 화염이 신장된다. 이와 같은 유동 및 연소 형태는 부분부하 조건에 대하여 수치해석을 수행하였을 때도 유지되었다. 따라서 연소실의 체적을 변경하는 것보다 연소실의 구조를 변경하는 것이 연소 효율을 개선하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 본 연구에서는 수치해석 결과를 바탕으로 연소 효율을 높이기 위하여 연소실 출구 위치 변경하거나 화격자 개수를 늘이는 방안 또는 격벽과 같은 내부 구조물을 설치하는 방안을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권9호
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• pp.571-577
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• 2017

본 연구는 수치해석 기법을 활용하여 오일샌드 플랜트에 사용되는 다상유동분리기의 다양한 유입구 형상에 따른 효율 분석에 관한 연구이다. 본 연구에 사용된 유수분리기(FWKO, Free-water knockout)는 유량 $15,89m^3/d$(100 bbl/d), SOR(Steam-to-Oil Ratio) 3.5의 값을 가지며 Stokes 이론을 기반으로 설계되었다. 모듈화를 위하여 두 개의 유수분리기를 병렬 연결하였고 이에 따른 유입구 형상 최적화를 수행하였다. 유입구를 통해 유입되는 비투멘 에멀젼은 $150^{\circ}C$, 50 bar이며, API는 17의 값을 갖는다. 유수분리공정의 평균체류시간은 물과 오일이 95% 분리되는 시간으로 정의하였다. 다상유동의 밀도차에 의한 중력분리과정을 모사하기 위하여 유한체적법(VOF, Volume Of Fluid)과 상차분모델(DPM, Discrete Phase Model)을 조합하여 활용하였으며 준과도(Pseudo-transient) 해석기법을 활용하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.291-299
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• 2021

최근 도시 지역의 고밀도화 및 고층화에 의한 환경 문제로 인해 도심 지역의 공기 유동에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라 건축물의 적절한 형상 및 배치 설계가 요구되고 있다. 본 연구에서는 온도에 따른 색 변화 특성을 갖는 열변색성 염료를 이용하여 건물 주위의 공기 유동 경향을 관찰할 수 있는 실험 방법을 제안하고자 한다. 열변색성 염료는 특정 온도에 대해서만 색이 변하는 특성 때문에 온도 변화를 정밀하게 관찰하기에는 한계가 있지만 실험 모델 및 장비 구성이 용이하고 실험에 소요되는 시간이 짧다는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 단순 형상 모델에 대한 CFD 해석을 통하여 건물 주위의 바람에 의한 공기 유동 경향을 분석한 후 열변색 실험 결과와 비교함으로써 제안된 실험 방법의 유용성을 검토하였다. 이러한 실험의 결과로서 열변색성 염료의 특성을 이용하여 도심 건물에 의해 발생되는 박리풍과 와류의 형성 영역을 관찰할 수 있었으며 제안된 방법이 건축물 설계 및 도시 계획에 유용하게 활용될 수 있다는 것을 확인하였다.