• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.470-476
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• 2019

일반적으로 열차 제동을 위한 제동력은 압축공기를 활용하여 제공된다. 열차에 상황별로 적절 제동력을 가하기 위해 사용하는 압력밸브 시스템은 복잡한 유동 회로를 가진다. 이를 일반적인 기계가공으로 제작 시, 유로형상 설계에 제약이 있는 반면, 3D 프린팅 기법으로 제작시 유동 효율을 증대할 수 있는 유로형상 제작이 가능하다. 따라서 이번 연구에서는 기존의 제작 방식으로 유로를 제작하는 경우와, 3D프린팅의 장점을 살려, 자유로운 형상의 유로를 제작하는 경우를 비교하여, 압력 밸브 시스템 내의 압축공기 유동의 현상을 해석적으로 분석하였다. 해석을 위한 조건으로는, 유로 방향이 바뀔 때 유로의 곡률 크기, 유로의 직경, 입구 및 저장소 압력의 크기, 그리고 압축공기의 초기 온도로 구분하였다. 압력손실의 최소화 및 유동 특성의 균일성이 제동 효율 개선에 영향을 주는 요인이므로, 수치해석을 통한 연구를 통해 일반적인 기계가공을 통한 직각 유로 형상보다는 3D 프린팅을 통한 곡률 유로의 경우가 제동효율 개선에 유리함을 확인하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제14권6호
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• pp.245-251
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• 2016

3차원 모델링을 이용하여 연료전지의 유로형상과 유체의 흐름 방향에 따른 연료전지의 성능에의 영향성을 분석을 수행하였다. 본 연구에서 연료전지 내부의 각 유로형상과 유동장의 변화에 전류밀도와 온도의 분포가 어떻게 이루어져 있는지를 분석하였고, 연료전지 단위셀의 전체적인 성능을 분석하였다. 3차원 모델링을 수행하기 위하여 Navier-Stokes 방정식을 전산유체역학을 이용하여 풀었다. 전산유체역학에 전기화학반응의 모델을 융합하여 계산을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 직선유로와 실제 사용되는 형태인 직사각형 모양의 유로형태를 모사하여 유로구조의 영향성을 분석하였다. 그리고 유체의 유동장을 변형시켜 그 영향성과 결과를 비교해 보았다. 본 전산모사 연구를 통하여 연료가 풍부한 부분보다는 산소가 풍부한 부분에서 전류밀도가 보다 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 전반적으로 전류밀도가 높은 곳에서 온도가 높은 것으로 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 온도의 분포와 유로형상과 유동장 그리고 전류밀도의 연관성을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권1호
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• pp.9-15
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• 2011

본 연구에서는 3 차원 전산 열유동해석을 통하여 형상법칙에 근거하여 개발된 냉각판의 열수력학적인 특성을 분석하였다. 서펜타인 형상을 포함하여 최적화, 최적화되지 않은 1, 2 차 형상 총 5 개 형상을 대상으로 동일한 구속조건을 부여함으로써 유동저항, 열저항 및 분지유로에서의 유동균일도를 상호 비교함으로써 냉각판의 성능평가를 수행하였다. 그 결과, 최적화된 1, 2 차 형상 구조가 최적화되지 않은 경우와 비교하여 훨씬 적은 압력손실을 나타내었으며, 압력손실을 기준으로 최적화된 2 차 형상 구조가 가장 우수한 유동 구조를 나타내었다. 또한, 최적화된 1, 2 차 형상구조의 열저항 및 유동 분배성능도 기존에 사용되는 유로형상과 비교하여 모두 우수한 성능을 보였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.233-238
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• 1999

고분자 연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)) 시스템은 연료전지 스택, 연료공급부, 공기공급부, 냉각부, 운전 제어부, 전자부하 및 데이터 획득부 그리고 인버터 등으로 구성된다. 이 가운데 가장 중요한 구성요소인 고분자 연료전지 스택의 성능은 전극과 전해질막 접합체의 성능뿐만 아니라 스택의 구조와 유로형상에도 크게 의존한다. 따라서 보다 고성능의 전해질막과 전극을 개발하고 소형화, 경량화가 가능한 스택의 구조와 유로형상을 찾는 것이 고분자 연료전지 스택의 개발에 있어 매우 중요하다.(중략)

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.415-415
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• 2011

수문학 또는 하천유출은 크게 기후학적은 인자 (온도, 바람, 상대습도 등)나 지형학적 인자 (지표면 경사, 흙의 종류, 하천의 면적, 하천의 길이 등)들에 의해 결정된다. 지형학적 인자들 중인 하천의 면적 그리고 주하천의 길이에 의한 영향은 비첨두홍수량의 과 수문곡선의 모양에 크게 관여되어 있다. 일반적으로 유역형상이 좁고 주하천의 길이(유로연장)가 긴 하천의 경우 단위면적당 유출량과 시간과의 그래프에서 수문곡선은 넓고 낮은 형태 모습을 지니지만 유역의 형상이 넓고 주하천의 길이기 짧은 하천은 수문곡선이 좁고 높은 형태의 모습을 가진다. 이러한 유역형상의 차이에 따라 Horton (1932)은 유역의 면적과 주하천의 길이의 비로 형상계수 (Shape Factor)의 공식을 제시하였다. 유역면적에 비해 유로연장이 길면 형상계수가 작아지고 첨두홍수량이 작아지는 반면 유역면적에 비해 유로연장이 짧을수록 형상계수가 커져 첨두홍수량이 커지는 형상을 발견할 수 있다. 형상계수와 비첨두홍수량의 상관관계를 알아보기 위하여 상수 전용댐 안전성 대책 및 치수능력 증대 방안연구 (2008) 보고서에서 적용한 유역들을 비교하였다. 이 보고서에 있는 38개의 유역들 중에서 형상계수가 0< <1 인 유역들을 선택한 후 형상계수와 지속시간별 비첨두홍수량의 관계 그리고 유역면적과 지속시간별 비첨두홍수량의 관계를 도시하였다. 추세선에 의한 결정계수인 $R^2$ 의 값을 비교하여 형상계수와 비첨두홍수량과의 관계를 조명하였다. 또한, 형상계수에 따른 순간단위도의 첨두시간 및 첨두유량을 비교하기 위하여 유역면적이 $300m^2$내외이며, 서로 다른 형상계수를 갖는 유역을 선정하여 연구를 진행하였다. 대상유역의 관측값을 이용하여 Nash모형을 적용한 순간단위도를 산정하였으며, 형상계수에 따른 첨두시간 및 첨두유량의 비교분석을 수행하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제19권5호
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• pp.279-284
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• 2021

본 연구에서는 3차원 전산유체역학 (3-D computational fluid dynamics, CFD)을 이용하여 고체고분자전해질형연료전지 (proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)의 기체유로에 대한 성능에 관한 전산모사를 실시하였다. 또한 이 전산모사를 통하여 유체의 농도와 압력분포, 그리고 전류밀도의 분포 등 각종 분포에 관하여 연구를 진행하였다. 본 논문에서는 단일유로와 5개의 유로를 비교분석 하였다. 그 결과 5개의 유로가 단일유로에 비하여 각종 분포들이 균일하였고, 성능 또한 월등하였다. 특히 단일유로에서는 물질전달에의한 성능저하 영역에서 매우 낮은 성능을 확인할 수 있었고 반면 5개의 유로에서는 이 부분을 극복하여 보다 높은 성능을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.244-251
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• 2016

본 연구에서는 폼 모니터의 유로 형상에 따라 유동 특성 및 분사거리에 비치는 영향을 수치적 해석기법인 유동해석을 통해 예측, 비교하고 실제 분사 성능 시험을 통해 검증하였다. 폼 모니터의 유로 형상에 따라 유체의 유동 양상이 달라지며, 유동손실이 발생함에 따라 분사거리에 영향을 미치는 것을 수치해석을 통해 계산하였다. 폼 모니터의 기본 형상은 N사에서 설계한 형상을 사용 하였고, 변경모델은 유로의 길이를 증가시킨 모델과 직선형태의 모델을 사용하였다. 입구압력은 6.5bar를 주었고, 계산 결과 유로의 길이를 증가시킨 모델과 직선형상 모델 모두 노즐에서의 분사거리가 향상되었다. 분사 성능시험결과와 비교한 결과 오차율은 7.43%로 비교적 잘 일치 하여 해석 기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.415-421
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• 2021

본 연구는 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈의 히트 싱크의 유로의 형상으로써 직선 유로, 한 번 꺾인 형태의 유로, 두 번 꺾인 형태의 유로를 적용하여, 유로의 형상에 따른 방열 성능을 분석하였다. 각 유로 형상에서 운전 조건에 대한 영향 또한 분석하기 위하여 냉각수의 유량과 공급 온도를 추가적으로 제어하며 분석을 진행하였다. 본 연구는 유동 해석을 통하여 이루어 졌으며, 상용 소프트웨어인 ANSYS Fluent를 사용하였다. 직선 유로보다 꺾인 형태를 갖는 유로의 방열량이 같은 운전 조건에서 최대 8.0 % 수준 개선되었으며, 개선 정도는 냉각수의 공급 온도와는 무관하였고, 냉각수의 유량이 많아질수록 개선 정도가 2.0 %에서 8.0 %까지 증가하였다. 그러나 두 번 꺾인 유로는 한 번 꺾인 유로와 비슷한 수준의 방열 성능을 보였고, 기생 손실에 영향을 주는 압력 강하량은 2.48~2.55배 수준으로 증가하는 결과를 보여, 방열 효율이 낮아지는 것을 확인 하였다. 이를 단위 압력 강하량 당 방열량으로 계산하여 비교하였으며, 직선 유로를 갖는 히트 싱크에서 그 값이 가장 높은 것을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.191-196
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• 2022

내연기관 자동차 히터는 연소과정 중에 발생하는 엔진 열을 이용하므로 열원이 추가로 필요치 않지만, 배터리로부터 동력원을 얻는 전기자동차용 히터는 별도의 전열 장치가 요구된다. 지금까지 개발된 전기차용 히터 중에서 냉매를 이용하는 고전압 히터는 효율이 높고 작동 온도 범위가 넓은 장점이 있다. 고전압 히터 내부의 냉각수 유로의 형상은 열교환 성능을 크게 좌우하므로 히터 개발 시 유로 설계는 기술적으로 매우 중요하다. 본 논문에서는 대칭형 서펜타인 유로를 갖는 7kW급 고전압 히터의 유로 형상 설계를 위해 고전압 열유동 시뮬레이션을 수행하였다. 해석결과로부터 입출구간 차압과 차온 및 유로에서의 유동 균일도를 계산하여 히터의 성능을 평가하였다. 도출된 대칭형 서펜타인 유로 설계안은 기존 평행 서펜타인 비해 차압은 높지만, 열교환 성능은 비등하며 저온부가 비교적 넓게 존재하여 제어 회로의 설치 공간으로 활용할 수 있다는 장점이 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.50-55
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• 2015

본 연구에서는 공동 주택의 수전 개방 조건에서, 감압밸브 내부 오리피스 형상이 캐비테이션 발생에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 이를 위하여 감압밸브 내부의 유로형상을 9가지 유형으로 구별하여 제시하고, 3차원 유한해석 코드인 ANSYS CFX를 사용하여 감압밸브 내의 유동해석을 수행하였다. 급격한 단면 변화가 일어나는 오리피스에서 최저 압력과 최대 속도가 발생하였다. 최대속도가 존재하는 부위에서 0 이상 증기체적비를 나타내어 캐비테이션이 발생함을 확인하였다. 유로 길이가 긴 형상에 비하여 돌연 확대관 형상의 모델에서 유체의 최대 속도가 낮게 나타났다. 돌연확대관 형상의 경우에는 매우 작은 증기체적비를 나타내고 있으며, 돌연확대의 정도가 클수록 증기체적비는 낮게 나타났다. 따라서 감압밸브의 케비테이션 발생을 방지하기 위해서는 돌연확대의 형상을 갖도록 설계하는 것이 타당하다고 판단된다.