• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.991-995
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• 2005

본 연구에서는 1차원 이송-분산 과정을 연구하고 전단류 흐름 및 분산거동에 있어 Taylor 이론의 핵심이라 할 수 있는 '종방향 이송과 횡방향 확산의 균형'을 기본 개념으로 하여, 이송과 확산을 분리하여 이 두 과정이 순차적으로 발생한다는 가정에 의거한 순차혼합모형을 제시하였다. 본 모형에서는 가상의 하천을 여러 개의 행과 종방향 거리를 길이가 일정한 구획으로 나누어 연속적인 분산과정을 이산적인 형태로 나타낼 수 있게 하고, 횡방향 유속분포에 따라 각 행에 각기 다른 유속을 할당한다. 오염물질은 하폭방향 선오염원으로 원점에 순간주입되며, 주어진 혼합시간 $t_m$ 동안 각 행의 오염물질들이 각자에 할당된 유속을 따라 진행하고 진행이 끝난 후 횡방향 확산이 순간적으로 이루어진다. 횡방향 확산은 횡방향으로 완전하게 일어남을 가정하여, 횡방향 확산이 끝나면 각 열에서의 농도 평균값이 할당된다. 이러한 혼합시간 $t_m$ 동안의 순차적인 이송-확산 과정이 반복되면서 오염물질의 분산이 일어나며, 농도 분포 그래프를 그릴 수 있게 된다. 순차혼합모형을 가상의 직선하천에 적용하여 종분산계수를 유도하였는데, 본 연구에서 유도된 종분산계순식은 Fischer.가 제안한 식과 유사한 형태로 나타남을 알 수 있었다. 본 모형에서 계산된 농도분포 곡선을 해석해와 비교한 결과,두 곡선이 적절히 일치함을 확인할 수 있었으며 해석해와의 비교를 통해 종분산계수 K가 혼합시간 $t_m$과 선형관계임을 확인할 수 있었다. 수심대하폭비에 따라 각기 다른 유속분포에 적용하여 종분산계수 K가 유속편차강도의 제곱에 비례관계에 있음이 밝힐 수 있었다. 수압은 $4.69kg/cm^2$으로 나타났다. 밸브 개폐도가 $100\%$일 때가 밸브를 $60\%$와 $80\%$ 개폐시켰을 때보다 $0.3kg/cm^2,\;0.29kg/cm^2$ 낮게 나타나 밸브를 전체 개방 했을 때 관로내의 수압이 상수설계기준에 적합한 수압을 유지함을 알 수 있다. 상수관로 설계 기준에서는 관로내 수압을 $1.5\~4.0kg/cm^2$으로 나타내고 있는데 $6kg/cm^2$보다 과수압을 나타내는 경우가 $100\%$로 밸브를 개방하였을 때보다 $60\%,\;80\%$ 개방하였을 때가 더 빈번히 발생하고 있으므로 대상지역의 밸브 개폐는 $100\%$ 개방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로

• 한국추진공학회지
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• 제12권4호
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• pp.33-41
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• 2008

외부로부터 일정한 열유속을 받으면서 발사대기 중인 액체추진 로켓의 극저온 산화제 탱크 내 열적거동에 대하여 열역학 방정식과 열 및 물질 전달 관계식을 이용하여 수치적으로 해석하였다. 발사대기 단계는 헬륨가스에 의한 가압과정을 포함하여 이상적인 다섯 단계로 구성된다고 하였다. 얼리지 기체영역의 해석에는 Peng-Robinson 상태방정식을 사용하였고, 액체 영역은 열적 성층화를 고려할 수 있도록 균일한 성질을 갖는 여러 개의 수평층으로 나누어 해석하였다. 전형적인 경우에 대한 계산 결과에 의하면 액체산화제의 온도상승은 1K 미만이고 액체에 녹아드는 헬륨의 양은 10g 정도였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.103-112
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• 1991

본(本) 연구(硏究)는 일정균등(一定均等)한 열적(熱的) 특성(特性)을 가지고 있으며 상변화(相變化) 없는 등방(等方) 이질성(異質性)의 3차원(次元) 대수층계(帶水層系)의 열(熱)흐름과 정상상태(定常狀態)의 지하수(地下水)흐름을 모의발생(模擬發生)할 수 있는 유한차분(有限差分) 모형(模型)을 확립(確立)한 것이다. 이 모형(模型)은 대규모(大規模) 지하수(地下水) 흐름체계(體系)에서 폐기물(廢棄物)의 지하저류시(地下貯溜時) 지하수(地下水) 흐름과 발생(發生) 혹은 주입(注入)된 열(熱)의 흐름을 예측(豫測) 분석(分析)하기 위하여 확립(確立)된 것이다. 이러한 대수층계(帶水層系)의 지하수(地下水) 흐름에 작용(作用)하는 조건(條件)으로는 강우주입(降雨注入)으로 인한 수문학적(水文學的) 조건(條件)과 고정(固定)된 수리수두(水理水頭) 경계조건(境界條件) 등(等)이 포함(包含)되고, 열(熱)흐름에는 지열(地熱)의 흐름, 지표면(地表面)으로의 전도(傳導), 주입(注入)에 의한 이류(移流), 고정(固定) 수두경계(水頭境界)로 향(向)한 또는 고정수두경계(固定水頭境界)로 부터의 이류(移流) 등(等)이 포함(包含)된다. 본(本) 모형(模型)에서는 지하수(地下水)흐름과 열(熱)흐름 방정식(方程式)을 번갈아 푸는 교대반복과정(交代反復過程)을 사용(使用)하고, 두 방정식(方程式)의 계산(計算)에는 직접해법(直接解法)을 사용(使用)한다. 이동시간(移動時間)은 모형공간(模型空間)에서 입자추적(粒子追跡)으로 결정(決定)되며, 분할(分轄)된 구역내(區域內)의 지하수(地下水) 유속(流速)은 구역내(區域內)의 유속(流速)을 선형(線形)으로 보간(補間)하여 계산(計算)한다. 본(本) 모형(模型)을 경상북도(慶尙北道) 영일군(迎日郡) 송라면(松羅面) 지경리(地境里) 일대(一帶)의 지하수계(地下水系)에 적용(適用)하여 이 일대(一帶) 지하(地下) 암반층(岩盤層)의 수두분포(水頭分布), 유동로(流動路), 이동시간(移動時間) 및 지하수온분포(地下水溫分布)를 계산(計算)하여 지하수(地下水) 유동체계(流動體系)를 분석(分析)하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제18권1호
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• pp.47-53
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• 1982

본 논문은 비균일대칭성 열Flux인 수직사각 Duct내의 층류조합대류 열전달 효과를 해석하기 위하여 그 유동의 특성 지배 방정식 및 비균일 열Flux의 경계조건을 무차원화 시켜 이를 Galerkin's 방법에 의해 유한요소식으로 정식화하고 이에 대하여 R 하(a) 수 및 압력구배 변수에 대해서 Duct 내의 온도분포, 속도분포 및 Nusselt 수의 값을 계산하였고 온도분포를 열 Flux가 일정 및 없는 경우와 비교하였으며 또 닥트내의 열전달 특성을 R 하(a) 수, 응력구배변수 및 Corner에 따른 변호경향을 조사하였다. 그 결과 1. 본 해석의 경계벽 온도분포 계산치와 유효자료들과의 비교에서 열 Flux가 일정 또는 없는 경우는 그 값이 일치하였다. 2. 닥트내의 온도분포와 Nusselt수의 값은 R 하(a) 수 및 압력구배 변수에 비례하여 증감하였다. 3. Nusselt수는 Corner에서 유속지연에 의한 온도분포의 특성 때문에 그 값이 감소하였으며 최대치는 0.7부근이었다

• 태양에너지
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• 제12권3호
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• pp.70-83
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• 1992

본 연구에서는 개방된 정사각형 공간안에 일정한 열유속을 방출하는 발열체가 존재할 때, 부력과 표면복사를 고려한 혼합대류특성을 수치적으로 연구하였다. 본 연구의 대상인 유입구를 통해 유체가 흘러들어와서 다시 유출구로 나가는 정사각형공간은 공냉식 전자장비를 모사한 것이다. 이러한 공간안에 존재하는 발연체는 전자칩과 같은 발열성 전자부품을 나타낸다. 본 연구에서 채택한 모델의 크기는 높이 X 넓이가 $0.1[m]{\times}0.1[m]$이며 공간내부는 2차원 층류유동으로 간주하였다. 공기의 유입속도는 0.07[m/s]이고, 유입온도는 $27^{\circ}C$이며, 유입구의 위치는 일정한 위치에 고정되어 있다. 주요 변수로는 발열체의 열유속, 유출구의 위치, 발열체의 위치, 그리고 벽면이 방사율을 선택하였다. 본 연구에서는 외부로부터 유입되어지는 찬공기와 발열체에 의해서 부력의 상승하는 뜨거운 공기의 혼합에 의한 유동특성 및 열전달특성을 복사를 고려하여 고찰하였다. 결과로써 가장 열전달이 활발한 발열체의 위치는 바닥의 좌측벽으로부터 0.075[m]일때이다. 이러한 연구는 실제적으로 전자부품 같은 것의 효율적인 냉각목적에 적용되어질 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권12호
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• pp.927-934
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• 2015

고일사 지역인 사우디아라비아에서 태양열로 구동하는 흡수식 냉동 시스템 개발을 염두에 두고, 본 논문에서는 태양을 추적하는 선형 프레넬 반사판 시스템의 집광 특성을 수치해석 하였다. 몬테카를로 광선추적법을 기반으로 하는 광학 프로그램을 통해 집광 열유속, 집광 효율, 집광 에너지를 일년을 대표하는 춘분, 하지, 추분, 동지 날짜에 계산하였다. 동지를 제외하면, 9 시에서 15 시까지는 집광 성능이 일정한 가운데, 집광 효율도 70% 이상으로 높게 나타났다. 이 시간대에서 흡수기 중심 20% 영역에 모이는 최대 열유속은 하지 때 약 $13.0{\sim}14.6kW/m^2$ 범위에서 변했다. 집광 시스템의 설계 인자 중에서 흡수기 설치 높이, 반사판의 폭, 반사판 사이의 거리가 집광 효율을 조사해 보면, 흡수기 설치 높이는 반사판의 폭에 관계없이 5 m 에서 최적의 성능을 나타냈다. 반사판의 폭이 작을수록 집광 효율이 좋지만, 반사판의 폭은 집광 되는 에너지에 직접적으로 비례하기 때문에 냉동 시스템의 용량에 맞추어 설계가 필요하다. 본 연구는 흡수기의 열전달 해석의 중요한 선행조건이므로 향후에 광학-열전달 연계된 해석을 통해 전체 시스템의 성능을 예측하고 설계하는데 활용할 수 있을 것이다.

• 대한화학회지
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• 제36권3호
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• pp.419-427
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• 1992

본 연구에서는 열 장 흐름 분획장치를 제작하고 이를 이용하여 폴리스티렌의 머무름과 선택성을 조사하였으며 최적 분리조건을 결정하였다. 열 장 흐름 분획장치의 채널 부분은 열전도도가 좋은 구리판을 윗벽과 아랫벽으로 하여 그 사이에 Mylar spacer를 끼워 제작하였다. 구리판 표면은 이상적인 유선형 흐름이 이루어지도록 매끈하고 굴곡이 없도록 세공하였으며, Mylar spacer는 채널을 형성하도록 잘라낸 후 거친 부분을 사포로 갈아내었다. 윗 구리판은 히터를 넣어 온도를 높였고 아래 구리판은 수도물을 이용하여 온도를 낮추어 온도 구배를 주었다. 폴리스티렌의 머무름은 분자량과 채널에 가해준 온도차가 커지면 증가하였고, 일정한 온도차에서 차가운 벽의 온도를 20∼$45^{\circ}C$로 높히면 감소하였다. 시료의 선택성은 크기 배제 크로마토그래피보다 훨씬 좋았으며, 머무름이 큰 용질일수록 선택성이 좋았다. 이론단의 높이는 유속과 비례하였으며, 이로부터 폴리스티렌의 다분산도를 측정할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.117-123
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• 2015

핵연료 연소시험 도중 핵연료봉에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위해서는 핵연료의 발열량을 정확하게 계산하고 충분한 유속을 갖는 냉각수를 순환시켜야 한다. 하나로는 개방형 수조 형태로서 핵연료 연소시험을 위한 별도의 냉각수 순환 루프를 갖추고 있는데, 여기에 핵연료 조사리그를 장착하고 냉각수를 순환시킴으로써 조사중인 핵연료봉의 온도를 일정온도 이하로 유지시킨다. 특히 순환되는 냉각수의 유속이 매우 높은 상태에서 조사리그 내에 부착된 부품이나 센서들이 유체유발 진동에 의해 파손되거나 기능을 상실하는 경우 매우 큰 기회비용을 야기한다. 본 연구에서는 조사리그 부품의 건전성 사전 검토 및 고속 유동에서의 센서 동작 특성에 대한 사전검토를 위해 냉각수 모의 순환장치를 개발하였다.

• 터널과지하공간
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• 제12권3호
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• pp.142-151
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• 2002

대전 식품냉동저장창고 파일럿 공동주위의 거리에 따른 비정상상태의 온도 분포를 산정하기 위해 Claesson(2001)의 해석해 및 Dirichlet과 Neuman 내부 경계조건을 갖는 수치모델들을 검토하였다. 온도 강하 단계동안 일정 표면 온도 경계조건에 기초하고 있는 Claesson의 해석해를 활용한 결과, 실제 암반에서의 온도 계측결과를 오차 평균 0.89$^{\circ}C$ 수준으로서 비교적 정확히 예측할 수 있었는데, $0^{\circ}C$근처의 실험실 암석 열물성을 입력하였고 현지 암반 조건을 표현하기 위한 특별한 물성 보정을 하지 않았다. 내부 공동 암반 벽면을 통한 열유속을 갖는 수치해석의 경우, 대류 열전달계수와 공동 내부 온도가 냉각시간에 따라 변화하기 때문에 경계조건을 가하기 어려운 단점을 극복하기 위해 새로운 경계조건 설정 기법을 제안하였다. 그 결과 오차 평균 1.58$^{\circ}C$의 수준으로서 온도 계측치와 부합하였다. 또한 공동 벽면에서 고정 온도 조건을 갖는 수치해와 비교하였다. 마지막으로 Claesson의 해석해 및 다양한 내부 경계조건을 갖는 수치모델을 활용하여, 공동 주변의 온도 분포를 정확히 예측할 수 있는 일련의 해석 단계 프로그램을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권9호
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• pp.1239-1246
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• 2000

The objective of this work is to measure space and time resolved wall heat fluxes during nucleate pool boiling of R113/R11 mixtures using a microscale heater array in conjunction with a high speed CCD. The microscale heater array is constructed using VLSI techniques, and consists of 96 serpentine platinum resistance heaters on a transparent quartz substrate. Electronic feedback circuits are used to keep the temperature of each heater at a specified temperature and the variation in heating power required to keep the temperature constant is measured. Heat flux data around an isolated bubble are obtained with triggered CCD images. CCD images are obtained at a rate of 1000frames/second. The heat transfer variation vs. time on the heaters directly around the nucleation site is plotted and correlated with images of the bubble obtainedby using the high speed CCD. For both of the mixture(R11/R113) and pure system(pure R11, pure R113), the wall heat fluxes are presented and compared to find out the qualitative difference between pure and binary mixture nucleate boiling.