• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.10-10
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• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기 중에 부유되어 있는 입자 또는 연소 생성물들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 및 터빈 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 확산 지역을 통과하는 항공기나 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각 통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어진다. 특히 항공기용 추진 기관은 엔진 입구에 유입 공기를 정화하기 위한 여과장치의 설치가 불가능하며, 자동차용 가스터빈 엔진의 경우는 여과 장치를 부착하여도 미세한 입자들이 여과 장치에 여과되지 않고 엔진 내부로 침투하게 되므로 치명적인 손상이 예상된다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Lagangian방법을 적용하여 압축기 날개위의 부유 입자 충돌 부위를 예측하고, 설계 시 이를 보완할 수 있는 기준을 제시하였다. 아울러 설계 입구각과 크게 벗어난 유동의 유입시에 발생되는 박리 현상과 이에 따른 입자의 유동 및 날개의 입자 접착 부위를 예측하였다. 본 연구에서는 여러 크기의 입자(다양한 Stokes 수)들을 주어진 속도에서 유선을 따라 압축기 입구에서 압축기 유로로 여러 위치에서 부유 시켜서 그 입자들의 궤적 및 충돌, 점착 위지를 고찰하고, 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 알아보았다. 이러한 예측을 통하여 압축기 날개 표면의 충돌 부위를 예측하고, 날개의 표면을 코팅하는 등 보호 개선책을 제시할 수 있고, 연소의 반응물 입자가 터빈 날개에 충돌하여 발생되는 날개 표면의 파손, 냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.

• 오토저널
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• 제11권5호
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• pp.90-100
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• 1989

본 논문은 이상유동 시스템에 부유도니 슈트, 미분탄과 같은 고 흡수, 방사하는 입자에 의한 열 확산 현상에 대한 복사효과를 수치적으로 검토하였다. 가스, 입자유동의 지배방정식들은 오일러 관점의 two-fluid model 의 근간에서 수행되었으며, 에너지 방정식의 비선형 복사생성항은 P-1 근사방법에 의해 계산되었다. 복사효과가 증가될 때에 열확산적 입자의 벽면에 대한 부착율은 상당히 낮아짐을 보였으며 열확산 현상의 스토크스 수에 따른 효과도 고려되었다.

• 오토저널
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• 제14권3호
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• pp.115-125
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• 1992

혼합 대류 이상 유동 시스템에 부유된 슈트와 미분탄과 같은 고흡수, 방사하는 입자의 열확산적 입자이동에 대한 복사 및 부력효과를 수치적으로 검토하였다. 기체 및 입자유동의 지배방정식 들은 Euler 관점의 two-fluid model의 근간에서 수행되었으며, 에너지 보존식의 비선형 복사 생 성항은 P-1 근사방법에 의해 계산되었다. 혼합 대류 유동에서의 입자의 열확산 현상은 복사 열 전달과 커플링되며, 복사효과의 증가는 부력효과를 상대적으로 감소시켜 부력효과에 의한 입자 부착율을 완화시켰다. 복사효과가 무시될 때 Grashof 수의 증가에 따라 입자의 확산효과는 감 소되었으며, 복사효과가 함께 작용될 때 입자 부착율은 증가됨을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1549-1554
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• 2015

교반조 바닥에 방해판이 부착된 경우 유동특성 및 입자부유특성을 실험적으로 연구하였다. 입자의 유동상태는 교반조 바닥 중심으로부터 상승류가 증가하였다. 입자부유 실험으로부터 에크만 경계층의 발달에 의해 입자부유가 촉진됨을 알았다. 본 실험범위 내에서의 임펠러 및 교반조 바닥 방해판의 최적조건을 다음과 같이 나타내었다. 교반임펠러 최적조건 : $n_p=6$, d/D=0.5, b/d=0.3, 교반조 바닥 방해판 최적조건 ; $n_b=6$, $d_b/D=0.5$, $b_w/D=0.05$.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.239-248
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• 2017

원형 실린더 주위의 유동에 부유된 입자가 실린더 근처에서 분산되거나 실린더에 부착되는 특성을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 입자의 부착을 조절하는 방안으로 실린더의 회전을 고려해 보았고, 실린더의 회전 속도 및 입자의 Stokes 수가 실린더 주위의 유동과 입자의 분산 및 부착 특성에 미치는 영향을 수치해석적으로 연구하였다. 해석 결과 4보다 작은 Stokes 수에서는 회전속도가 증가함에 따라 부착효율이 크게 감소하였고, 4보다 큰 Stokes 수에서는 회전속도가 증가함에 따라 부착효율이 다소 증가하였다. 한편, 회전속도가 일정한 경우에는 Stokes 수가 증가함에 따라 입자의 부착효율이 증가하고, 입자의 부착 위치도 넓어졌다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2002년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.294-297
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• 2002

ADP(Acoustic Current Profiler)는 수중에서 음파를 발사하여 해수와 함께 유동하는 부유입자에 의하여 반사되는 음향의 Doppler 효과를 이용하여 여러 개의 수층에서 유속과 유향을 측정하는 장비이다. Doppler 효과에 의한 반사음향의 주파수 천이가 부유입자의 속도에 따라 달라지는 것을 이용하여 해수의 흐름을 관측할 수 있다. (중략)

• 해양환경안전학회지
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• 제13권4호
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• pp.9-14
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• 2007

본 연구는 낙동장 하구역에 유입되거나 발생된 해안부유쓰레기의 거동특성을 파악하기 위해 2003년 태풍 "매미" 내습시 하구둑 최대 방류량을 조건으로 수치모형을 이용하여 해수유동장을 재현하고 제현된 유동장에 부유쓰레기로 대표되는 입자를 방출하여 입자들의 거동특성을 살펴보고자 하였다. 입자수치모의실험의 결과에 따르면 낙동강 하구역내 존재하는 부유쓰레기는 홍수유량시 72시간 경과시에 낙동강 하구역내 입자 분포 및 거동이 안정상태에 도달하였다. 공간상으로는 진우도를 포함한 가덕도 동측 해안의 경우 초기 33시간까지는 40%까지 증가하나 그 외 주변해역의 경우 $20{\sim}40%$ 범위를 유지하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2007년도 추계학술발표회
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• pp.23-28
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• 2007

본 연구는 낙동강 하구역에 유입되거나 발생된 부유(해안)쓰레기의 거동특성을 파악하기 위해 2003년 태풍 "매미" 내습시 하구둑 최대 방류량을 조건으로 해수유동장을 재현하고 재현된 유동장에 부유쓰레기로 대표되는 입자를 방출하여 입자들의 거동특성을 살펴보고자 하였다. 그 결과에 따르면 낙동강 하구역내 존재하는 부유쓰레기는 홍수유량시 72시간 경과시에 낙동강 하구역내 입자분포 및 거동이 안정상태에 도달하였다. 공간상으로는 진우도를 포함한 가덕도 동측 해안의 경우 초기 33시간까지는 40%까지 증가하나 그 외 주변해역의 경우 $20{\sim}40$ % 범위를 유지하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.14-23
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• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기중에 부유되어 있는 입자들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 화산 지역, 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지, 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어 진다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져 올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지 입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 입자의 유입각에서 라그랑지안 방법을 적용하여 압축기 날개 유로로 부유된 입자의 궤적을 예측하고 입자의 충돌에 의한 충격량을 계산하였다. 아울러 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 해석하였다. 세라믹과 연강에 대한 날개 표면의 마모량을 계산하였으며, 이러한 예측들을 통하여 표면에의 코팅 등의 개선책을 찾을 수 있었다.