• 대한기계학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.171-177
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• 1984

균일하게 분포된 내부발열을 갖는 유체가 든 경사진(수평에서 45.deg.까지)정사각형 단면의 밀폐 공간 내에서의 2차원 자연대류 유동 및 열전달에 관한 수치적인 연구가 수행되었다. 4개 벽면온 도가 동일한 경계조건에서 내부발열로 인한 자연대류 유동이 Rayleigh수 1.5*$10^{5}$까지는 층 류유동 영역의 가정하에서 수치적으로 수렴되었다. 경사진 밀폐 공간에서의 유동형태 및 온도분 포는 수평인 경우에 비하여 윗쪽 벽면 근처에서 그 상이점이 많이 나타났다. 경사각도가 증가함 에 따라 평균 열전달율이 아랫쪽 벽과 오른쪽 벽에서 증가하였고 왼쪽 벽에서 감소하였으며 윗 쪽 벽에서는 거의 일정하였다.다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.53-60
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• 2005

소형위성 발사체 추진제 공급계 배관의 구부러짐으로 인하여 배관내부의 추진제 유동은 불균일하며 이는 터보펌프 전단의 블레이드의 파괴 및 후단의 가압된 추진제의 불안정성을 야기시킨다. 따라서 추진제의 효율적인 공급을 위하여 vane이 장착된 곡관 배관이 필요하며 내부에서의 유동장을 수치해석으로 규명하여 그 문제점을 해결할 수 있는 지 연구하였다. 따라서, 본 연구에서는 각각 90도와 45도로 구부러진 3인치 산화제 배관과 2.5인치 연료 배관의 구부러진 부분에는 $0\sim3$개의 vane을 등 간격으로 설치하였다. 3차원 Navier-Stokes 방정식을 풀기 위하여 상용코드를 이용하였으며, 곡관 배관 설계를 평가하기 위하여 각 90, 45도의 vane이 설치되지 않은 곡관과 $1\sim3$개의 vane이 장착된 곡관을 비교하였다. vane의 개수에 의한 배관 설계의 영향을 알아보기 위하여 90, 45도의 곡관에 vane이 0, 1, 2, 3개가 등 간격으로 장착이 되었을 때의 결과를 비교하였다. 배관내의 유동 균일성과 차압을 알기 위하여 속도크기와 압력분포를 계산하였다. vane이 많을수록 곡관의 각도가 클수록 곡관을 지난 유동은 더 균일해졌으나 배관 차압은 더 증가하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권6호
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• pp.1-8
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• 2019

아음속 유동이 흐르는 후향 계단에서, 입구 경계면에서의 난류를 모사하는 3가지 기법을 조사하였다. 입구 경계면으로 유입되는 평균 유동장과 레이놀즈 응력 프로파일은 실험에서 측정된 결과를 사용하였으며, 입구 경계면의 난류 유동 모사기법으로 synthetic eddy method(SEM), 무작위 변동(random noise) 그리고 균일한 유동 조건(uniform)을 사용하였다. 3차원 유동장의 난류 유동의 모사를 위해 대와동모사(Large Eddy Simulation, LES)를 적용하였다. 3가지 기법에 대한 입구 경계면으로 유입된 유동의 난류 특성과 유동의 재 부착(reattachment) 거리와 속도, 레이놀즈 응력(Reynolds stress)을 비교하였다.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.410-418
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• 2012

선택적 촉매환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에서 사용되는 환원제의 효용성을 극대화하기 위해 적용되는 암모니아주입관(ammonia injection gun, AIG) 성능은 유량의 분배, 공기분배다기관(air distribution manifold, ADM)의 배치 그리고 노즐의 배열 및 형상 등에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 기법을 이용하여 AIG 성능의 지표가 되는 토출 유량 균일도를 통계적인 수치로 표현하여 관련된 설계인자들과 SCR 시스템의 성능 사이의 상관관계를 평가하고자 하였다. 관내 유동에서 일어나는 유체역학적인 현상의 영향으로 AIG에 대한 공급유량이 증가할 때 각 노즐에서의 토출 유량의 균일도는 감소하는 해석결과를 얻었으며 헤더로부터 가까울수록 분지관으로의 유량분배율이 낮아짐과 동시에 헤더에 가까운 노즐일수록 토출유량이 적어지는 현상을 파악하였다. 각 분지관에 대해 유입 면적대비 노즐의 총 면적비가 0.5 미만일 때 토출 유량의 균일도와 분지관의 유량분배가 매우 균일해지는 것으로 파악되었다.

• 물과 미래
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• 제29권3호
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• pp.163-176
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• 1996

균일조도관이 경사지어 설치되어 있을 때, 적정량의 유체를 유송하기 위하여 요구되는 펌프의 동력은 양해법으로 바로 산정할 수 있다. 그러나 펌프의 동력이 기지값으로 주어져 있고 관내 유출률이나 관경을 구하고자 할 때 기존 방법은 상당한 반복과정을 거쳐야 된다. 이러한 경우 유동훈(1995b)은 펌프가 작동치 않는 자연경사관이나 수평관에 펌프만 작동할 때의 균일조도관에 대하여 양해법 산정식을 개발한 바 있다. 본 연구는 그의 연구결과에 기초하여 균일조도 경사관에 펌프가 동시에 작동할 때 반복 시산과정을 거치지 않고 관내 유출률이나 관경을 양해법으로 바로 산정하는 수식을 개발하여 제시하였다. 양해법 산정식의 선택에 있어 관로흐름의 수리특성을 다섯가지로 구분하여 각 수리 특성구간의 경계조건식도 양해법으로 도출하였다. 또한 개발된 양해법 근사식을 간단한 설계예에 적용하여 계산의 효율성과 정확성을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제1권2호
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• pp.113-122
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• 2002

3단형 과학로켓의 주엔진 추진제의 분사균일성에 대하여 수치해석을 수행하고 설계 개선안을 도출하였다. 분사기 유로는 동일한 압력강하를 가지는 다공성 매질로 처리하였다. 산화제와 연료 모두 공급 유로의 반대쪽에서 분사속도가 높은 것으로 예측되었으며 이는 유동정체에 따른 정압 상승에 기인한다. 산화제 매니폴드 내부의 수직분리판에 유로를 구성함으로써 매니폴드 중심과 외곽에서의 분사균일성을 향상시킬 수 있었다. 산화제 공급유로가 경사를 가지더라도 분사균일성과 압력손실에 미치는 영향은 거의 없었다. 또한 산화제/ 연료에 대한 분사속도로부터 혼합비의 분포를 예측하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제8회 학술강연회논문집
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• pp.163-178
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• 1997

현재 각종 미사일의 추진기관용 연소관을 제작하는데 광범위하게 이용되고 있는 유동성 형공정에 대하여 강소성 구성방정식을 이용 유한요소해석을 수행하였다. 종전의 단일 롤러에 의한 해석과는 달리 3개의 롤러에 의한 연소관의 점진 소성변형을 고려하였으며. 이에 따른 각 룰러의 연소관에 대한 소성변형, 응력분포가 관찰, 분석되었다. 해석 결과 예비성형체의 두께에 따라 소성변형 형태와 그에 따르는 응력분포에 많은 차이가 나는 것으로 밝혀졌다. 또 이상적인 유동성형 공정조건하에서 반경 방향으로의 연소관의 유효 소성변형도는 거의 균일하게 나타났다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.575-580
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• 1997

반구형 간극에서의 비등시 이상 유체의 유동 가시화 실험을 수행하였다. 가시화를 위해 투명한 유리로 제작한 외부 용기는 내부의 가열 용기와 1mm 간격을 이루도록 하였으나 외부 용기가 완전한 반구 형태를 이루지 못하여 간극의 크기가 균일하지 못하였다. 열속이 높아짐에 따라 간극이 좁은 부분에서는 밖으로 빠져 나오려는 증기와 상부의 물이 역류유동제한 현상을 일으켜 물이 공급되지 못하였고 간극이 큰 부분에서는 물이 다수의 유로를 형성하며 증기와 분리되어 간극 내부로 공급되었다. CCFL 을 일으켜 물이 공급되지 못한 부분에서는 히터 표면이 건조되어 국부적인 CHF(Critical Heat Flux)가 발생하였다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.97-98
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• 2001

폐기물 소각로는 주입 폐기물의 성상이 균일하지 못하므로 폐기물의 불완전 연소에 의한 유해중간 생성물들이 생성되므로 논란이 되어왔다. 이를 제어하기 위해서는 공기량, 공기 주입방법, 공기 예열온도등에 운전조건들의 선정이 매우 중요하다. 이를 위해 진행되어온 연구는 크게 실험적 방법과 수치 해석적 방법의 두 범주로 나뉘어진다. 이에 본 연구에서는 수치해석적 방법으로 광주 상무신도심에 설치 가동중인 200톤/일 용량의 소각로내의 열유동 현상을 해석하기 위하여 고체 폐기물이 매우 빠르게 탈휘(devolatilization)되는 것으로 가정, 메탄가스로 단순화(Chen et al, 1999)하였다. (중략)