• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.4
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• pp.251-257
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• 2011

In the present study, a 3-dimensional (3D) numerical model was developed to mimic the micro porous structure of a geological $CO_2$ storage reservoir. Especially, 3D modeling technique assigning random pore size to a 3D micro porous structure was devised. Numerical method using CFD (computational fluid dynamics) was applied for the 3D micro porous structure to calculate supercritical $CO_2$ flow field. The three different configurations of 3D micro porous model were designed and their flow fields were calculated. For the physical conditions of $CO_2$ flow, temperature and pressure were set up equivalent to geological underground condition where $CO_2$ fluid was stored. From the results, the characteristics of the supercritical $CO_2$ flow fields were scrutinized and the influence of the micro pore configuration on the flow field was investigated. In particular, the pressure difference and consequent $CO_2$ permeability were calculated and compared with increasing $CO_2$ flow rate.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.952-956
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• 2010

저수지에 설치된 물순환장치는 저수지 수문상황과 자연조건의 변화에 따라 유동특성이 상이하므로 연구자가 고려하는 다양한 조건에서 현장 측정하기는 불가능하다. 이런 문제를 대체하는 방안으로 전산유체유동(CFD) 모형을 적용한 모사를 실시함으로서 다양한 조건에 따른 효과를 평가할수 있게 된다. 본 연구에서는 전산유체유동을 통한 대류식 물순환장치의 유동영향범위와 수질변화 등을 평가하고, 다양한 조건에서 모사를 실시하여 최적운영방안을 도출하고 실제운영에 활용토록 하고자 한다. 수체거동을 모사하기 위해 실제 저수지를 형상화한 Domain을 3가지로 구성하였다. 첫번째는 반경 20m, 깊이 40m Domain에 물순환장치를 중앙에 설치한 것이며(D20), 두 번째는 반경 40m, 깊이 40m에 두 개의 물순환장치를 양쪽에 설치하였고(D40), 세 번째는 반경 100m, 깊이 40m로 설정(D100)하였고 양쪽에 두 개의 물순환장치를 설치한 것으로 구성하였다. CFD에 의한 개별 대류식 순환장치의 유동모사결과 D20은 시간의 경과에 따라 수온성층이 하강하는 현상이 나타났으며 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 탈성층이 나타날 수 있을것으로 판단되었다. D40에 대하여 CFD에 의한 유동모사를 실시하였으며 시간의 경과에 따라 수온성층의 변화는 나타나지 않았다. 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 한줄로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 성층을 깨는 현상은 나타나지 않을 것으로 평가되었다. 반면 Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 표면에서 수평방향으로 계속 퍼져 나가면서 옆장치에서 상승된 수체와 혼합이 활발히 이루어 지는 현상을 나타내었다. 장치간 거리가 100m인 대류식 물순환장치에 의한 유동모사시 수온성층의 변화는 전혀 나타나지 않았으며, Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 위에서 수평방향으로 퍼져 나가면서 옆에서 가동되는 장치에서 상승된 수체와 혼합 현상을 나타내기는 하나 D40보다 혼합시간이 더 걸리는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1996.10b
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• pp.150-156
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• 1996

본 연구에서는 Alaska Usibelli 아역청탄이 사용되는 실린더형 석탄 가스화기내에서 석탄의 입자크기가 반응성 유동장과 주요 생성물의 농도분포에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 미분탄 입자의 크기를 40$mu extrm{m}$, 60$\mu\textrm{m}$, 100$\mu\textrm{m}$, 120$\mu\textrm{m}$ 및 140$\mu\textrm{m}$로 각각 나누어 전산모사를 수행하였다. 모사결과, 가스화기 내에서 석탄의 입자크기가 가스화 생성물의 농도와 유동장에 커다란 영향을 미침을 알 수 있었다. 입자의 크기가 100$\mu\textrm{m}$일 때 가스화기 출구에서 주 생성물인 CO와 H2가 초대로 생성되고 이때 이들의 평균 몰분율은 각각 0.62, 0.16(dry basis, inert free)으로 예측되었다.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.3
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• pp.28-41
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• 2021

고분자 시스템의 경우 매우 상이한 시간 및 길이 스케일(time and length scale)에 연관된 복잡한 내부 구조(internal structure)를 가지고 있기 때문에 전통적인 실험 방법만으로는 체계적이고 종합적인 연구가 쉽지 않다. 최근 다양한 시간 및 길이 스케일에 연관된 연구를 진행할 수 있는 다중 스케일 전산 모사(multiscale computer simulation) 방법은 이러한 고분자 시스템 연구에 있어서 새로운 대안으로 각광받고 있다. 본 논문에서는 최근 급격한 발전을 이룬 고분자 용액(polymeric liquid) 시스템에 대한 평형(equilibrium) 및 비평형(nonequilibrium) 전산 모사(computer simulation) 방법들에 관해 소개하고 이를 통합적으로 해석할 수 있는 다중 스케일 전산 모사 방법에 대해 여러 가지 사례를 들어 살펴보았다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1997.10a
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• pp.93-98
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• 1997

도시폐기물의 효율적인 소각 처리를 위해서 폐기물 처리량 50 ton/day의 화격자 소각로를 대상으로 화학반응을 고려하여 연소실 내부의 열유동 현상을 전산모사하였다. 수치해석 프로그램으로 상용코드인 PHOENICS를 사용하여 3차원 모사를 하여 실험으로 파악할 수 없는 연소실 내부의 유동 및 폐기물과 산화제와의 반응을 계산하였다. 건조부, 주연소부, 후연소부에 1차연소용공기, 연료의 분포 및 폐기물의 발열량이 노내 열유동 현상에 미치는 영향을 조사하였다. 1차연소용 공기의 분포에 따라 노내 유동장의 형태에 변화가 있었으며, 벽면에서의 복사열전달을 고려한 경우 2차연소실과 출구근처에서 온도분포가 파일롯트 플랜트 실험결과와 잘 일치하는 r서으로 나타났다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.2
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• pp.135-143
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• 2017

A customized CFD simulator to perform thermo-fluid dynamic simulations of an HVAC for an indoor space is presented. This simulation system has been developed for engineers studying architectural engineering, as the HVAC mechanical systems used in housings and buildings. Hence, all functions and options are so designed to be suitable that they are suitable for non-CFD experts as well as CFD engineers. A Computational mesh is generated by open-source libraries, FEMM (Finite Element Method Magnetics), and OpenFOAM. Once the boundary conditions are set, the fluid dynamic calculations are performed using the OpenFOAM solver. Numerical results are validated by comparing them with the experimental data for a simple indoor air flow case. In this paper, an entirely new calculation process is introduced, and the flow simulation results for a sample office room are also discussed.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.18 no.2
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• pp.108-113
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• 2019

Due to the special structure of the car seat, the heating and cooling module must be installed in a limited area resulting in difficulty in regards to achieving optimal cooling and heating efficiency. In order to solve these problems, this paper establishes a new structure for heating and cooling modules, verifies the structural feasibility of the thermoelectric module for cooling and heating the seat through fluid simulations, and verifies the proper design of the mechanical components of the thermoelectric module.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.6 no.1
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• pp.28-35
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• 2003

A numerical analysis of electrochemical reaction and dynamics of the fluid flow in the channels of a DMFC separator was carried out by using a commercial Computational Fluid Dynamics(CFD) code fluent(ver.6.0). From the simulation work, many valuable informations were obtained in terms of distributions of velocity, pressure, temperature, concentration and current density over the flow field. And it was possible to optimize the flow field structure by using the simulation results. The simulation work using the Cm code was found very helpful in analysing the phenomena occurring in the fuel cell and optimizing the structures of electrodes and flow field.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.88.2-88.2
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• 2011

본 연구는 아연/공기전지 설계기술 개발을 위한 기초 연구로서 전산해석을 이용하여 전해질 유동에 따른 아연/공기전지의 성능 예측에 관한 것이다. 전산해석모델은 전기화학 방정식과 유체유동 방정식으로 구성하였으며, 화학종 반응에 관한 지배방정식으로는 Nernst-Planck식을 이용하였고 전극표면의 전기화학반응은 Butler-Volmer식을 이용하였다. 또한 유체유동 방정식은 Navier-Stoke식을 적용하여 전해질 유동에 따른 전기화학적 성능 변화를 모사하였다. 아연/공기전지 성능 평가 실험으로부터 얻은 I-V 곡선과 전산해석결과와의 비교/분석을 통하여 전기화학모델의 타당성을 검증하였으며, 유체 유동 방정식과의 연동해석을 적용하여 전해질 유입 위치 및 유입 속도에 따른 아연/공기전지의 성능 변화를 조사하였다. 아연/공기전지의 성능은 전해질 유입 위치가 아연극에 가까울수록, 유입 속도가 빠를수록 향상되는 것을 확인할 수 있었다.