• 설비공학논문집
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• 제2권1호
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• pp.37-48
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• 1990

The drag and heat transfer reduction phenomena and degradation effects of drag reducing polymer solutions which are known as the viscoelastic fluids are investigated experimentally for the turbulent circular tube flows. Two stainless steel tubes are used for the experimental flow loops. Aqueous solutions of Polyacrylamide Separan AP-273 with concentrations from 300 to 1000 wppm are used as working fluids. Flow loops are set up to measure the friction factors and heat transfer coefficients of test tubes in the once-through system and the recirculating flow system. Test tubes are heated by power supply directly to apply constant heat flux boundary conditions on the wall. Capillary tube viscometer and falling ball viscometer are used to measure the viscous characteristics of fluids and the characteristic relaxation time of a fluid is determined by the Powell-Eyring model. The order of magnidude of the thermal entrance length of a drag reducing polymer solution is close to the order of magnitude of the laminar entrance length of Newtonian fluids. Dimensionless heat transfer coefficients of the viscoelastic non-Newtonian fluids may be represented as a function of flow behavior index n and newly defined viscoelastic Graetz number. As degradation continues viscosity and the characteristic relaxation time of the testing fluids decrease and heat transfer coefficients increase. The characteristic relaxation time is used to define the Weissenberg number and variations of friction factors and heat transfer coefficients due to degradation are presented in terms of the Weissenberg number.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.463-463
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

• 산업식품공학
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• 제15권3호
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• pp.203-208
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• 2011

유기용매와 초임계유체를 사용하여 대두분말에서 지방성분을 추출하는 공정에서 분말화공정(분쇄)의 시간의 변화에 따른 입자도와 초고압처리에 의한 추출속도를 측정하였다. 대두분말의 입자가 작을수록 추출속도가 향상되었으면 이는 입자의 크기가 작아짐에 따라 전체적인 표면적이 증가하여 고-액추출에서 중요한 반응기작인 물질전달속도를 증가시켰기 때문이라 판단된다. 초고압공정을 적용 시 동일한 입자크기에서 추출속도가 현저히 향상되었으며 이는 대두분말 내부에서 발생하는 확산현상에 대한 저항이 초고압상태에서의 변화로 감소되었기 때문이라 사료된다. 초임계유출에 의한 추출은 수율이 낮은 단점이 있으나 입자의 크기가 큰 상태에서는 초고압처리를 전처리로 사용할 경우 시간당 추출량을 상당부분 증가시킬 수 있음을 보여주었으나, 입자크기가 작을 경우 초고압처리가 영향을 미치지 못함을 보여주었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.490-496
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• 2018

The consistency of the initially designed waves in the domain is essential for accurate calculation of the added resistance in waves through CFD. In particular, unwanted reflected waves at domain boundaries can cause incorrect numerical solutions due to the superposition with initially designed waves. Euler Overlay Method(EOM) is one of the methods for reducing wave reflections by adding an additional source term to momentum and phase conservation equations, respectively. In this study, we apply the Euler Overlay Method(EOM) to the open-source CFD library, OpenFOAM(R), to simulate the accurate free-surface waves in the domain and the parametric study is performed for efficient implementation of Euler Overlay Method(EOM). Considering that the damping efficiency depends on the selection of the overlay parameter in the added source terms, the size of overlay zone and the wave steepness, the influences of these factors are tested through the wave elevation measured at constant time intervals in the 2D numerical wave tank. Through this process, guidelines for selection of optimal overlay parameter and overlay zone size that can be applied according to the scaling law are finally presented.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권6호
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• pp.22-27
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• 2018

등유-산소 동축류 확산화염 버너에서 연료의 유량, 버너 외축에 공급되는 산화제의 온도, 불활성가스로 희석된 산화제의 특성이 화염 길이 변화 특성에 미치는 영향을 고찰해 보았다. 각 실험 조건에서 생성된 동축류 확산 화염은 쉴리렌 카메라를 이용하여 촬영한 뒤 디지털 이미징 프로세싱 기법을 적용하여 그 길이를 측정하였다. 실험결과를 통해 측정된 화염길이는 등유 연료의 유량과 산화제의 온도에 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 아울러, 산화제에 첨가되는 불활성가스의 희석량이 증가할수록 화염 길이는 증가하는 하였고, 특히 동일한 산소 농도에서 질소가스로 희석된 경우가 헬륨가스로 희석된 경우에 비해 화염길이가 큰 폭으로 증가하였다. 이는 유체의 점성 저항에 영향을 미치는 불활성가스의 희석이 화염 길이 변화에 영향을 미치는 주요 메카니즘이기 때문으로 판단된다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제39권1호
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• pp.77-89
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• 2019

The solar air heater has various performances according to an obstacle installed in the air duct. Many studies on thermal performance have been conducted. But many of these studies were using a kind of rib type obstacle attached at the bottom of absorbing plate, but they are so hard to be manufactured. In this study, characteristics of the heat transfer and pressure drop in the solar air heater with various horizontal rectangular obstacles was investigated by CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis. As a result, the heat transfer performance was improved from 1.2 to 3.32 times depending on installation conditions of rectangular obstacle. The pressure drop, however, also increased with increment of heat transfer performance from 2.8 to 180 times only by changing installation conditions of rectangular obstacle. Thus, the performance factor presenting the thermal performance enhancement on the same pressure drop was also confirmed. As a result, the highest value of 0.828 as better performance factor was obtained at the lower height of rectangular obstacle and this value has started to decrease with increment of heat transfer performance. In the end, it could be confirmed that the pressure drop was carried higher than the quantity of improvement of the heat transfer performance when the heat transfer performance was increased by change of installation conditions of rectangular obstacle. Both heat transfer enhancement and pressure drop to be required for system need to be considered before the rectangular obstacles are applied to the solar air heater.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.99-105
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• 2019

본 연구에서는 차량의 루프에 장착되는 다양한 종류들의 루프 박스 모델들에 대한 자동차 주위에서의 유동해석을 하였다. 유체의 흐름 및 압력 해석을 통하여 어떠한 모델이 운행에 있어서 더 적합한지에 대하여 고찰하였다. 4종류의 모델은 각자의 모양을 가진 모델 1, ${\beta}$, ${\gamma}$ 및 ${\delta}$로 설정하여 설계를 하였고 주행 속도는 20m/s로 설정하였다. 모델 ${\beta}$의 경우는 압력이 다른 모델에 비해 가장 크게 나오고, 모델 ${\delta}$는 유선형의 구조인 카누를 장착하여 루프 박스들 중에는 가장 낮은 압력을 가진다는 것을 확인하였다. 본 연구결과를 토대로 얻은 루프박스의 내구성 있는 설계데이터를 활용함으로서 실생활에서의 차체에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.143-154
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• 2020

액체로켓엔진의 추진제 공급시스템의 각 요소와 전체 시스템에 대한 보편적 모델에 실험계수를 적용한 수학적 모델링 기법을 소형 액체로켓엔진을 모사한 수류 시험 장치를 통한 실험 결과로부터 검증하였다. 유체저항요소와 펌프의 압력 변화에 대한 예측을 수행하였으며 예측 정확도 향상을 위해 구성요소 모델링에 대하여 실험계수를 적용하였다. 이를 위해 각 구성요소에 대해 유동의 지배방정식이나 이미 알려진 경험식을 기반으로 실험계수의 도출 방안에 대하여 정리하였으며 사용한 상용품의 실험계수를 제시하였다. 모델링을 통한 예측 결과는 실험 데이터와 비교적 잘 일치하였다. 실험데이터와의 검증을 통해 시뮬레이션의 정확도에 영향을 미치는 인자에 대해 분석하고 시스템 해석의 정확도 향상 방안에 대하여 제안하였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권1호
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• pp.57-66
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• 2023

본 연구에서 제안한 에너지 하베스팅 장치는 입구가 넓고 출구가 좁은 퍼넬형 에너지 하베스터(Funnel Type Energy Harvester, FTEH)에 Macro Fiber Composite(MFC)가 외팔보 형태로 장착되어 있는 구조로서 MFC의 구조를 변화 시켰을 때 FTEH에 수확하는 에너지양의 특성을 이론과 실험을 통하여 분석하였다. MFC의 길이를 50 % 증가 시켰을 때 진동 변위는 3.5배 증가하였고, 두께를 75 % 감소시 30.9배 증가하였다. 수조 실험에서 최대 전력량은 스파이럴 스크루가 장착된 상태의 유연한 지지대에 수직으로 설치된 MFC가 스파이럴 스크루가 없고 견고한 지지대에 수평으로 설치된 경우보다 약 5배 정도 높았다. FTEH에 최적저항 4,010 kΩ을 적용하여 유속 0.24 m/s일 때 FTEH의 출력을 350 s 동안 커패시터에 에너지를 저장하면 4 ㎼·s에 도달하였다. 빠른 유속으로 유연한 지지대에 수직으로 설치된 대면적 MFC의 커패시터 충전 시간을 길게 하면 충전 에너지를 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제10권1호
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• pp.25-30
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• 2007

고분자전해질 연료전지의 성능은 cell 온도, 전체 압력, 반응 기체의 부분 압력 상대습도와 같은 다양한 요인들에 의해 영향을 받는다. 이온화된 수소 이온은 $H_3O^+$의 형태로 membrane을 통과하여 물을 생성하는 반응으로 전기를 발생시킨다. 대용량 연료전지에서는 부수적으로 생성되는 열을 제거하거나 다른 용도로 사용할 목적으로 냉각시스템이 필요하다. 냉각수의 전도도가 상승할 경우에 연료전지에서 발생된 전류의 일부가 냉각수를 통하여 누설되어 연료전지의 성능을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 3차 증류수와 ethylene glycol이 함유되어 있는 부동액을 사용하여 저항 수치 변화를 관찰하는 실험을 수행하였다. 3차 증류수의 경우 저항값이 설정치 이하로 내려가는데 약 28일이 소요되었고, 연료전지의 운전에 의한 영향은 관찰되지 않았다. 부동액을 냉각수로 사용한 경우는 43일이 지나도 저항값이 설정치 이하로 내려가지는 않았지만, stack 분리판의 접착부에 이상이 생긴 것으로 추정되는 연료전지의 성능 저하가 발생하여 전도도 실험을 중단하였다. 고분자전해질 연료전지에서는 수소이온의 이온전도성 저하를 방지하기 위하여 외부에서 가습하여 주는 방식이 일반적이지만, 소용량 연료전지에서는 무가습 조건을 적용하여 연료전지의 효율을 높이고 제작단가도 경감할 수 있다. 이를 위하여 저가습 및 무가습 실험을 수행하였으나 대용량 연료전지에서는 양측 무가습인 경우에 $50{\sim}60^{\circ}C$ 이상의 고온에서 성능이 발현되기 어려운 것으로 관찰되었다. 냉각수의 유량을 다르게 하여 실험을 수행한 경우에는 0.78L/min과 같은 낮은 유량에서 출구온도와 입구온도를 측정하여 본 결과 두 온도 사이에 ${\Delta}T$가 다른 유량에서보다 크게 발생하여 성능이 감소된 것으로 사료된다. 이와 같이 냉각수의 온도와 유량을 다르게 하여 양측 무가습 실험을 수행한 결과, 연료전지의 성능이 cell 온도에 직접적인 연관이 있는 것으로 관찰되었다.