• Journal of the KSME
• /
• v.57 no.10
• /
• pp.28-32
• /
• 2017

이 글에서는 나노전기유체역학에 대한 중요성과 주요 특성 및 응용할 수 있는 분야에 대해 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.190.2-190.2
• /
• 2016

메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.37.2-37.2
• /
• 2009

다이렉트 프린팅 방식에 대한 수요가 높아지면서 마이크로 노즐에 대한 수요도 높아지고 있다. 마이크로 노즐은 Nano particle deposition system (NPDS)에서 가장 중요한 부분으로 금속이나 세라믹 분말을 음속으로 가속시키는 역할을 한다. 또한 마이크로 노즐은 마이크로 스페이스 셔틀과 주사바늘이 없는 약물 주사 시스템 등의 많은 분야에서 사용 가능하다. 이러한 마이크로 노즐은 대부분 기계적 절삭법을 이용하여 알루미늄으로 만들어져왔다. 하지만 알루미늄으로 만들어진 마이크로 노즐은 경도가 낮아 세라믹 나노 입자를 적층하는 것에 적절치 못하며 사용가능한 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다. 또한 가장 큰 단점으로 노즐목을 1mm이하로 제작하는 것이 어렵다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 Si wafer를 Deep RIE 방식을 이용하여 3차원적으로 제작하였다. Deep RIE 방식 중 BOSCH process를 이용하였다. 이렇게 만들어진 마이크로 노즐은 다이렉트 프린팅 방식중 하나인 NPDS에 적용하였다. Si wafer로 만들어진 마이크로 노즐이 적용된 NPDS를 이용하여 graphite 분말을 가속하여 적층 실험을 실시하였다 이와 함께 전산 유체 역학(CFD)를 이용하여 마이크로 노즐일 이용한 초음속 가속 가능 여부를 판단하였다. 전산 유체 역학은 유한 요소법을 이용하여 유체의 거동을 시뮬레이션을 통하여 예측하는 것으로 마이크로 노즐 내에서 유체의 흐름을 예상할 수 있다. 실제 실험의 결과와 전산 유체 역학을 이용한 시뮬레이션 결과dml 비교 분석을 실시하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.37 no.12
• /
• pp.1175-1183
• /
• 2013

Even if some CFD software developers and its users think that a state-of-the-art CFD software can be used to reasonably solve at least single-phase nuclear reactor safety problems, there remain limitations and uncertainties in the calculation result. From a regulatory perspective, the Korea Institute of Nuclear Safety (KINS) is presently conducting the performance assessment of commercial CFD software for nuclear reactor safety problems. In this study, to examine the prediction performance of commercial CFD software with the porous model in the analysis of the scale-down APR (Advanced Power Reactor Plus) internal flow, a simulation was conducted with the on-board numerical models in ANSYS CFX R.14 and FLUENT R.14. It was concluded that depending on the CFD software, the internal flow distribution of the scale-down APR was locally somewhat different. Although there was a limitation in estimating the prediction performance of the commercial CFD software owing to the limited amount of measured data, CFX R.14 showed more reasonable prediction results in comparison with FLUENT R.14. Meanwhile, owing to the difference in discretization methodology, FLUENT R.14 required more computational memory than CFX R.14 for the same grid system. Therefore, the CFD software suitable to the available computational resource should be selected for massively parallel computations.

• Journal of Digital Convergence
• /
• v.14 no.6
• /
• pp.245-251
• /
• 2016

A numerical model is developed to predict distributions of current density and temperature. Also the complete fuel cell performances were compared. In this study the effect of flow field design and flow direction on current density and temperature distribution as well as full cell performance. The complete three-dimensional Navier-Stokes equations were solved with convergence of electro-chemical reactions terms. In this paper, the two different flow field design were simulated, straight channel and rectangular serpentine flow channel, which is commonly used. The effect of flow direction, co-flow and counter-flow, was also analyzed. The current density and temperature is higher with abundant oxygen not fuel. Also, temperature distribution was able to be drawn by using computer simulation. In this paper, the relationship among flow pattern, flow field design and current denstity distribution.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 1993.04b
• /
• pp.310-314
• /
• 1993

본 연구에서는 전기유동체의 전기장 부하 변화에따른 역학적특성을 고찰하였다. 유체에 가해지는 전기장은 0 .approx. 2.5 kV/mm 까지 변화시켰고, 외부에서 가해지는 회전력은 0 .approx. 500 rpm 까지의 범위로 하였으며, 용매의 종류를 달리하고 각각의 용매에 대한 중량비를 달리하여 자체 조성한 5종류의 전기유동유체에 대하여특성 고찰하였다. 각각의 전기유동유체는 부하되는 전기장에 대하여 전단력과 전단비의 관계가 선형적으로 증가하였고, 전기유동유체의 항복응력도 부하되는 전기장의함수로 증가함을 알 수 있었다. 또한 부하되는 전기장의 크기뿐만 아니라 입자의 중량비, 용매의 종류도 전기 유동유체의 역학적 특성에많은 영향을 미침을 알 수 있었다.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2016.03a
• /
• pp.523-529
• /
• 2016

본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 고 레이놀즈수에 유동에서의 탠덤 에어포일에 대한 상대 위치 인자 연구를 진행한다. 탠덤형 날개의 경우 앞뒤 날개의 유동간섭이 날개 성능에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 이를 2차원 탠덤 에어포일로 고려하여 유동간섭을 확인한다. 유동간섭에 따른 에어포일 성능을 분석함으로써 뒤 에어포일의 상대 위치를 결정할 수 있으며, 본 연구결과는 실제 탠덤 날개 형태의 항공기 설계에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the KSME
• /
• v.22 no.4
• /
• pp.262-270
• /
• 1982

머지않은 장래에는 이러한 초컴퓨터와 신기술들이 유체역학의 주요한 발전을 주도하고, 오랫동안 취급하지 못하였던 난류유통도 해석할 수 있을 것이며, 복잡한 비행기 형상의 외부 유통도 발 전된 형체막형화 기법과 격자발생법 및 그래픽 기술을 이용하여 손쉽게 계산될 것이다. 금세기 말까지의 공기역학의 발전은 주로 공기의 탄성효과를 고려한 비정상압축성 공기역학에서 이루 어질 것이다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 2003.08a
• /
• pp.114-119
• /
• 2003

지난 20여년간 전산유체역학은 알고리즘의 개발뿐만 아니라 컴퓨터의 성능 향상에 힘입어 많은 발전을 거듭하여 이제는 유체역학의 한 분야로서 필수적인 학문이 되었다. ADD의 유도무기 개발에 있어 형상설계 및 공력해석의 업무는 사업도출 직후 초반시점부터 수행하여 할 아주 중요한 연구 분야이다. 또한 구조, 제어공학 및 구동분야와 연계된 공력자료를 생산하여 제공하는 데 있어 CFD를 응용하여 많은 공학적인 난제를 해결하고 있다. 이에 관련된 기술적인 CFD의 역할 및 기여도에 대하여 소개하고자 한다.

• Journal of the KSME
• /
• v.26 no.3
• /
• pp.214-218
• /
• 1986

제 4절에서 얻은 연속체 일반의 장방정식들을 제 5절에서와 같이 각종 물질의 구성방정식으로 보충하므로써, 탄성이론, Newton 유체역학, 비 Newton 유체역학, 소성이론, 점탄성이론, 비균질 체역학, 연속체 일반의 열역학 ...등의 기본적 이론체계를 구성할 수 있다. 또 합당한 경계조건과 함께 구체적 해를 얻는 다양한 연구로 이어진다. 이에 대한 독자의 편의를 위하여 몇 개의 문 헌을 뒤에 나열한다. (8,15,16,17,18,19) 공학의 한 분야에 전문적인 지식을 얻기 위해서는 공학 일반(engineering science)에 대한 선명한 이해가 필수적이며 이를 위해 연속체이론이 꾸준히 연구되고 있다. 그러나 이와 같은 방대한 체계를 $E_{3}$ 해석학의 틀 속에서 선명하게 파악 하려하는 것은 어려운 일이다. 결국 대역적해석학(global analysis)의 응용(3,5,20,21,22)이 불가 피하지 않나 생각된다. 이 방향의 연구가 선진국에서도 아직 소수의 학자들에 국한된 실정이나, 우리 공학의 획기적 발전을 위하여 독자들의 노력이 계속되었으면 한다.