• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.65-76
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• 2007

최근 급속한 경제발전과 지역산업의 성장으로 인하여 많은 물류이동 발생과 함께 연약지반에 도로를 건설하는 경우가 많아지면서 연약지반 상에 축조된 지반구조물과 관련한 제반 문제점들이 대두되고 있다. 특히 말뚝 기초 형식의 교대나 건축물을 연약지반에 시공할 경우 비정상적인 측방유동에 의한 변위가 기초지반에 발생하여 상부 구조물의 안정성과 사용성에 많은 문제를 야기하고 있다. 측방유동은 말뚝의 파손원인과 측방변위에 대한 상관관계 연구, 연약지반 상에 설치된 말뚝의 변형과 모멘트에 대한 연구, 수치해석법을 이용한 연약지반상의 성토에 따른 측방변위 특성 및 현장계측을 통한 측방변위 특성 등 많은 연구가 수행되어지고 있으나 측방유동현상은 지금까지도 그 역학적 메커니즘이 정량적으로 파악하기 어렵고, 측방유동에 대한 합리적인 설계법이 확립되어 있지 않는 실정이다. 본 연구에서는 국내 및 일본 측방유동 발생 사례를 바탕으로 효과적이고 보다 정확한 측방유동 판정을 위하여 확률신경망과 군집신경망이론을 이용한 평가모델을 구축하고 기존의 측방유동 판정식과 비교하였다. 연구결과 제안된 확률신경망과 군집신경망 모델들의 측방유동 판정 성공률이 기존의 판정식들에 비해 매우 높은 정확도를 가지며 효과적인 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.642-650
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• 2020

순환유동층 보일러에서 유동 입자들의 순환 경로는 연소로에서 비산된 입자들이 사이클론에서 포집되어 비기계적 밸브인 실포트(Sealpot)를 거쳐 연소로로 재순환하는 일반적인 경로를 갖는다. 그러나, 유동 입자들로부터 열을 추가적으로 흡수하기 위해 유동층 외부열교환기(FBHE; Fluidized Bed Heat Exchanger)가 설치된 경우, 실포트의 일부 입자들은 FBHE를 거쳐 연소로로 재순환하는 경로를 갖게 된다. 이때 기포유동층 영역으로 운전되는 FBHE는 실포트로부터 유입되는 고온(800~950 ℃)의 입자들의 유동 특성에 따라 열교환 튜브의 국부적 가열로 인한 손상 및 hot spot에 의한 입자들의 고온 뭉침(agglomeration)이 발생할 수 있어 순환유동층의 안정적 조업에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 국내 D 순환유동층 보일러의 FBHE에 대한 운전자료 분석 및 바라쿠다를 통한 CPFD(Computational Particle Fluid Dynamics) 해석을 통해 구조적 문제로부터 발생하는 열흐름의 불균일성을 밝혀내었다. 실제 D 순환유동층의 FBHE 열교환 튜브 온도는 실포트의 고체온도 변화와 가장 밀접한 상관관계를 나타내었으며, FBHE 내의 열흐름의 불균일성은 FBHE의 조업 유속의 증가(0.3→0.7 m/s)로는 그 불균일성을 해소하기 어려운 것으로 나타났다. 그러나, FBHE로 유입되는 고온 입자들에 대한 사전 혼합 영역(Premixing Zone)이 설치된 경우와, 연소로로 재순환되는 입자 배출 라인의 대칭화를 통한 구조변경 시, 입자 혼합의 증대와 더불어 열흐름의 불균일성은 상당 부분 감소하는 것으로 고찰되었다. 이에, FBHE의 구조 최적화가 열교환 성능 및 운전 안정성을 확보하는 대안임을 제시하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제15권3호
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• pp.291-297
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• 2015

본 연구에서는 초고층 구조물 시공에 사용되는 80MPa의 고성능 콘크리트를 대상으로 높이가 200m부터 350m인 지점까지 압송계측 결과를 근거로 하여 압송성능과 고성능 콘크리트의 유동특성과의 상관관계를 분석하였다. 굳지 않은 콘크리트의 물성과 초기강도 및 기준 재령에서의 압축강도 및 탄성계수는 모두 품질기준을 만족함이 확인되었다. 또한, 높이별 최대 압송압력은 약 10~15%씩 증가하였으며, 시간당 토출량은 최소 $25m^3$를 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 압송압력과 마찰계수는 슬럼프 플로우의 크기에 반비례하는 것으로 나타났으며, 압송압력과 마찰계수는 T-500이 높을수록 증가하는 경향을 보였다.

• 폴리머
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• 제25권1호
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• pp.90-97
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• 2001

Poly(ethylene-co-acrylic acid) (PEAA)를 암모늄과 나트륨의 두 가지 서로 다른 반대 이온을 사용하여 수분산 하고 이의 필름을 제조하였다. 얻어진 필름에 대한 urea 수용액의 확산계수를 측정하고 필름의 물리, 화학적 구조와의 상관관계를 조사하였다. 측정된 구조적 특징은 DSC에 의한 유리전이온도와 결정화도, WAXD에 의한 결정 및 이온성 클러스터의 구조, 그리고 FT-IR에 의한 carboxyl기의 존재 형태 등이었다. 결정성 고분자인 폴리에틸렌 이오노머의 투과특성은 반대이온의 종류나 중화도는 물론 필름형성시의 조건, 그리고 초기 입자의 크기와 같은 다양한 변수에 영향을 받음을 관찰하였다.

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.91-96
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• 2021

본 연구에서는 다양한 환경 공정에서 사용되는 황화수소 제거용 흡착탑 효율을 향상시키기 위해 유동 분석 및 흡착성능 향상 연구를 수행하였다. 연구를 위해 상업적으로 이용 가능한 다양한 활성탄에 칼륨(potassium, K)을 담지하여 개질 활성탄을 제조하였다. 또한 열처리 여부에 따라 흡착 성능과 열처리 과정에서 변화된 표면 특성 사이의 높은 상관관계를 고찰하고자 하였다. 함침법을 통해 K로 코팅된 활성탄은 57배 이상의 흡착 성능을 확인하였다. 이는 균일한 기공 형성과 탄소 표면의 K의 강한 결합은 황화수소의 화학적 및 물리적 흡수에 기여한다고 판단하였다. 다양한 상용 활성탄의 표면 구조에 대한 SEM 분석은 열처리를 통한 표면 특성의 변형으로 인해 기공 구조가 파괴되어 흡수 성능이 저하되는 것으로 확인하였다. 각 활성탄의 압력 손실 특성은 입자 크기와 모양에서 가장 낮은 압력 손실이 관찰되었다. 따라서 2~4 mesh 크기의 탄소입자 범위와 불규칙한 모양이 흡착탑의 성능을 향상시키고 경제적 효율성을 확보할 수 있다고 제안하였다.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.1-10
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• 2000

섬유강화 플라스틱 복합재료를 압축성형할 때 발생하는 문제점은 유동 속도차에 의한 섬유와 모재의 분리 및 섬유 배향이다. 섬유의 분리.배향에 의해 성형품은 불균질해지고 이방성이 되어 기계적 특성 등에 영향을 미치게 된다. 그러므로 분리.배향에 영향을 미치는 섬유구조 및 성형조건을 연구할 필요가 있다. 니들펀칭횟수를 증가시켜 섬유구조를 변화시키면 모재와 강화재간의 함침성은 양호해지고, 압축성형후 섬유의 배향은 잘 이루어진다. 즉, 제품의 성형성은 좋아진다. 그러나 파단, 두께감소 등 결함이 발생할 수 있으므로 실제공정에서 제품의 용도, 생산비 등을 고려하여 제품의 성형성을 명확히 함은 중요하다. 또한, 제품의 성형성을 판단할 수 있는 척도가 마련되어야한다. 본 연구에서는 성형품에 미치는 섬유구조(NP=0, 5, 10, 25, 50 punches/$cm^2$) 및 성형조건($r_p$ = 1, 25, 50 mm)의 영향에 대해 연구하고, 나아가 제품의 성형성에 대한 정의 및 척도를 마련하였다. 일차원 평판 성형품에 대해 섬유함유율을 통해 불균질도를 구하고, 화상처리를 통해 섬유배향을 구한 후 이들의 상관관계를 나타내는 상관계수를 얻었다. 또한 컵형 압축 성형시 복잡한 음력상태에 의해 플랜지부에서 발생하는 주름현상을 불균질도 및 면적비를 통해 나타내었다. 결과적으로 제품의 성형성을 상관계수 및 면적비를 통하여 나타내었다.

• 에너지공학
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• 제20권1호
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• pp.44-53
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• 2011

본 논문에서는 마주보는 두 벽면들이 서로 다른 온도로 유지되는 2차원 사각형 공간 내 공기의 층류 자연대류를 수치해석 방법을 사용하여 $10^6$의 Rayleigh 수까지 조사하였다. 사각공간의 폭과 높이의 비가 1, 2, 4인 경우와 $0^{\circ}{\leq}{\theta}{\leq}90^{\circ}$의 경사각도 범위에서 계산을 수행하였다. $10^3{\leq}Ra{\leq}10^6$의 범위에서 공간의 경사각도가 유동 구조와 열전달에 미치는 영향을 각 종횡비에 대하여 조사하였다. 작은 종횡비의 경우에는 공간 구석에서 발달되는 2차 유동 셀들이 총괄 열전달의 감소를 초래하는 것으로 나타났으며, 큰 종횡비의 경우에는 3개의 유동 셀이 1개로 전이되는 과정에서 스텝모양과 비슷한 열전달의 급 감소가 일어났다. 수직의 경우인 ${\theta}=90^{\circ}$에 대해서 새로운 평균 Nusselt 수 상관식이 제공되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.415-421
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• 2013

본 논문은 두산중공업(주)에서 개발 중인 소형 가스터빈의 축류 터빈 설계 과정을 기술하였다. 축류터빈의 설계 과정은 크게 유로설계, 익형설계, 3D 성능 계산의 세 단계로 구성되며. 최적의 유로를 설계하기 위해 자오면의 형상, 평균 반경, 블레이드간 간격, 유로 형상각 등 여러 형상 변수에 대해 통과유동계산 및 손실계산을 수행한다. 익형 설계는 유로 설계시 스팬 방향으로 계산된 입출구 유동각을 기준으로 실험상관식을 적용하여 최적의 블레이드 개수를 결정한 후 2D 익형 단면을 설계하며 2D NS 계산을 통해 캐스케이드 유동구조를 검토하여 설계한 단면의 설계적정성을 평가한다. 설계된 2D 익형 단면을 스팬방향으로 적층하여 3D 익형을 생성하고, 다단 Euler 계산, 단익렬, 다단 NS 계산을 수행하여 3D 유동 특성을 고찰한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권7호
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• pp.937-944
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• 1999

The near-wall flow structures of turbulent boundary layer over riblets having semi-circular grooves were investigated experimentally for the drag decreasing ($s^+=25.2$) and drag increasing ($s^+=40.6$) cases. The field of view used for tho velocity field measurement was $6.75{\times}6.75mm^2$ in physical dimension, containing two grooves. One thousand instantaneous velocity fields over the riblets were extracted for each case of drag increase and decrease. For comparison, five hundreds instantaneous velocity fields over a smooth flat plate were also obtained under the same flow conditions. To see the global flow structure qualitatively, the flow visualization was also performed using the synchronized smoke-wire technique. For the drag decreasing case ($s^+=25.2$), most of the streamwise vortices stay above the riblets, interacting with the riblet tips. The high-speed in-rush flow toward the riblet surface rarely influences the flow inside tho riblet valleys submerged in the viscous sublayer. The riblet tips seem to impede the spanwise movement of the longitudinal vortices and induce secondary vortices. The turbulent kinetic energy in the riblet valley is sufficiently small to compensate the increased wetted area of the riblets. In addition, in the logarithmic region, the turbulent kinetic energy are small or almost equal to that of a smooth flat plato. For the drag increasing case ($s^+=40.6$), however, the streamwise vortices move into the riblet valley freely, interacting directly with the riblet inner surface. The penetration of the high-speed in-rush flow on the riblets increases tho skin-friction. The turbulent kinetic energy is increased in the riblet valleys and even in the outer region compared to that over a flat plate.