Kim, Yangjoon;Kim, Dongkwon;Nam, Seungbaek;Cho, Insoo
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2011.05a
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pp.112.2-112.2
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2011
PVT(Photovoltaic Thermal) 모듈은 태양광과 태양열 에너지를 동시 이용이 가능한 모듈로서 태양광전지(PV, Photovoltaic)모듈에 열교환기를 접합한 형태로 전기에너지뿐만 아니라 열에너지를 동시에 생산할 수 있는 시스템이다. 기존 PV 모듈은 일사량이 많으면 전력 생산량이 증가하는 동시에 PV모듈의 온도가 상승함에 따라 발전 효율이 감소하는 문제점이 있으며 일반적으로 $25^{\circ}C$이상 조건에서 모듈 온도가 $10^{\circ}C$ 증가할수록 발전효율의 약 4~5% 정도 감소하는 것으로 보고되고 있다. PVT 모듈은 기존 태양광모듈에 열교환기를 접합하여 냉각함으로써 PV모듈의 온도를 낮추어 발전효율을 증가시키는 동시에 부가적으로 발생하는 온수를 직접이용하거나 다양한 계통의 보조 열원으로 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 수치해석기법(CFD)을 활용하여 PV모듈 냉각 및 온수 발생을 위한 열교환기를 설계하였으며 다양한 형상의 열교환기에 대해 유동해석을 수행하여 최적의 열흡수효율을 갖는 열교환기의 형상을 설계하였다. 또한 최적 설계된 PVT 모듈을 제작하여 실제 태양과 유사한 광원을 갖는 인공태양조건에서의 실내 실험을 통해 PVT 모듈의 성능을 검증하였으며 또한 실제 노상에 설치하여 ASHRAE 93-77의 실험기준과 ECN의 PVT 집열기 성능측정 가이드라인에 따라 옥외 시험평가를 하여 PVT 모듈의 성능 검증을 하였다. 최적 설계된 PVT모듈에 대한 성능평가 결과 기존 PV 모듈보다 발전효율이 약 15%(기존 발전효율 대비) 향상된 결과를 확인하였다.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.23
no.2
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pp.51-56
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2015
This paper presents the procedure of drag prediction for EAV-1, based on a numerical analysis correlated to an in-flight test. EAV-1, developed by Korea Aerospace Research Institute, is a small-sized UAV to test a hydrogen-fuel cell power system. The long-endurance test flight of 4.5 hours provides numerous in-flight data. The thrust and drag of EAV-1 during the flight test are estimated based on the wind-tunnel test results for EAV-1's propeller performance. In addition, the CFD analysis using a commercial Navier-Stokes code is carried out for the full-scale EAV-1. The computational result suggests that the initial CFD analysis substantially under-predicts the in-flight drag in that the discrepancy is up to 27.6%. Therefore, additional investigation for more accurate drag prediction is performed; the effect of propeller slipstream is included in the CFD analysis through "fan disk" modelling. Also, the additional drag from airplane trim and load factor that actually exists during the flight test in a circular path is considered. These supplemental analyses for drag prediction turn out to be effective since the drag discrepancy reduces to 2.3%.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.4
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pp.289-296
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2011
In this study, fairing configurations for an aircraft are designed and the aerodynamic analyses of the fairings are performed to find the best choice for the aircraft. Fairings considered are wing-tip fairing and wing-body fairing. Wing alone analyses are done for the wing-tip faring selection, while wing-body-tail analyses are done for the wing-body fairing selection. A 3-D RANS solver with Menter's ${\kappa}-{\omega}$ SST turbulence model are used for the aerodynamic analyses. The effects on the drag of the aircraft are examined by comparing the analysis results with and without the farings.
Jeong, Jin-Lip;Won, Bo-Young;Yoo, Ho-Dong;Kim, Tag Gon;Kang, Dae-Hyun;Hong, Kyung-Jin
Journal of the Korea Society for Simulation
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v.31
no.1
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pp.29-41
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2022
As one of the alternatives to solve the problem of unstable food supply and demand imbalance caused by abnormal climate change, the need for plant factories is increasing. Airflow in plant factory is recognized as one of important factor of plant which influence transpiration and heat transfer. On the other hand, Digital Twin (DT) is getting attention as a means of providing various services that are impossible only with the real system by replicating the real system in the virtual world. This study aimed to develop a digital twin model for airflow prediction that can predict airflow in various situations by applying the concept of digital twin to a plant factory in operation. To this end, first, the mathematical formalism of the digital twin model for airflow analysis in plant factories is presented, and based on this, the information necessary for airflow prediction modeling of a plant factory in operation is specified. Then, the shape of the plant factory is implemented in CAD and the DT model is developed by combining the computational fluid dynamics (CFD) components for airflow behavior analysis. Finally, the DT model for high-accuracy airflow prediction is completed through the validation of the model and the machine learning-based calibration process by comparing the simulation analysis result of the DT model with the actual airflow value collected from the plant factory.
Kim, Min-Su;Lee, Young-Hee;Kim, Jung-Hwan;Kim, Hong-Sung;Lim, Tae-Hoon;Moon, Il
Membrane Journal
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v.20
no.1
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pp.29-39
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2010
This study focuses on the modeling of DMFC to predict the characteristics and to improve its performance. This modeling requires deep understanding of the design and operating parameters that influence on the cell potential. Furthermore, the knowledge with reference to electrochemistry, transport phenomena and fluid dynamics should be employed for the duration of mathematical description of the given process. Considering the fact that MEA is the nucleus of DMFC, special attention was made to the development of mathematical model of MEA. Multiscale modeling is comprised of process modeling as well as a computational fluid dynamics (CFD) modeling. The CFD packages and process simulation tools are used in simulating the steady-state process. The process simulation tool calculates theelectrochemical kinetics as well as the change of fractions, and at the same time, CFD calculates various balance equations. The integrated simulation with multiscal modeling explains experimental observations of transparent DMFC.
The hydro-mechanical behavior of the Earth's crust is strongly dependent on the fractional volume and geometrical structure of effective pore spaces. This study aims to understand the characteristics of pores using electrical impedance. We measured the electric impedance of core samples (diameter, 38-50 mm; length, 70-100 mm) of three types of granite (Hwangdeung, Pocheon, and Yangsan) and two types of sandstone (Boryung and Berea) with different porosities and pore structures, after saturation with saline water of varying salinities. The results show that resistance decreases but capacitance increases with increasing salinity of the pore fluid. For a given salinity, the resistivity and formation factor are reduced with increasing porosity of the rocks, and the capacitance increases. Berea sandstone shows anisotropy in resistance, tortuosity, and cementation factor, with these factors being highest normal to bedding planes. This result indicates that the connectivity of pores is weakest normal to bedding. In conclusion, the electrical characteristics of the tested samples are related not only to their porosity but also to the pore geometry.
The control of the surface energy by electrohydrodynamic force provides electrospraying with various potential advantages such as simple particle size control, mono-dispersity, high recovery, and mild processing conditions. The advantages are quite helpful to improve the stability of protein drug and control its release. Herein, the nano-encapsulation of protein drugs using electrospraying was investigated. Albumin as a model protein was processed using uniaxial and co-axial electrospraying, and chitosan, polycaporlactone (PCL), and poly (ethylene glycol) (PEG) were used as encapsulation materials. The major processing parameters such as the conductivity of spraying liquids, flow rate, the distance of electrical potential gradient, etc were measured to obtain the maximum efficiency. In the chitosan systems, mean particles size decreases as flow rate and the distance between nozzle and the collecting part decreases. In the uniaxial technique of the PCL systems, mean particles size decreases as flow rate decreases. In the coaxial technique of the PCL systems, it was found that the particles size gets larger under the application of the higher ratio of inner-to-outer liquid flow rates. The primary particles formed out of an electrospraying nozzle showed narrow particle size distribution, but once they arrived to the collecting part, aggregation behavior was observed obviously. Efficient nano-encapsulation of albumin with PCL, PEG, and chitosan was conveniently achieved using electrospraying at above 12 kV.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.23
no.9
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pp.17-23
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2009
Interest in application of ultraviolet light technology for primary disinfection of potable water in drinking water treatment plants has increased significantly in recent years. The efficacy of disinfection processes in water purification systems is governed by several key factors, including reactor hydraulics, disinfectant chemistry, and microbial inactivation kinetics. The objective of this work was to develop a computational fluid dynamics(CFD) model to predict velocity fields, mass transport, chlorine decay, and microbial inactivation in a continuous flow reactor. The CFD model was also used to evaluate disinfection efficiency in alternative reactor designs. In a typical operation, water enters the inlet of a UV lamp and flows through the annular space between the quartz sleeve and the outside chamber wall. The irradiated water leaves through the outlet nozzle. In this paper, it describe the how to design optimal ultraviolet disinfection device for ground water and rainwater. To search the optimal design method, it was performed computer simulation with 3D-CFD discrete ordinates model and manufactured prototype. Using proposed design method, performed simulation and proved satisfied performance.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.59
no.3
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pp.183-191
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2022
A design method for a propeller type rim-driven axial-flow turbine for a micro-hydropower system is presented. The turbine consists of pre-stator, impeller and post-stator, where the pre-stator plays a role as a guide vane to provide circumferential velocity to the on-coming flow, and the impeller as a rotational power generator by absorbing angular momentum of the flow. BEM(Blade Element Method), which is based on the turbine Euler equation, is employed to design the pre-stator and impeller blades. NACA 66 thickness form and a=0.8 mean camber line, which is widely accepted as a marine propeller blade section, is used for the pre-stator and turbine blade section. A CFD method, derived from the discretization of the RANS equations, is applied for the analysis of the designed turbine system. The design conditions of the turbine is confirmed by the CFD calculation. Turbine characteristic curve is calculated by the CFD method, in order to provide the performance characteristics at off-design operation conditions. The proposed procedures for the design of a propeller type rim-driven axial-flow turbine are established and confirmed by the CFD analysis.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.9
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pp.667-674
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2014
A ship's propulsion shafting system is subjected to varying magnitudes of intermittent loadings that pose great risks such as failure. Consequently, the dynamic characteristic of a propulsion shafting system must be designed to withstand the resonance that occurs during operation. This resonance results from hydrodynamic interaction between the propeller and fluid. For ice-class vessels, this interaction takes place between the propeller and ice. Producing load- and resonance-induced stresses, the propeller-ice interaction is the primary source of excitation, making it a major focus in the design requirements of propulsion shafting systems. This paper examines the transient torsional vibration response of the propulsion shafting system of an ice-class research vessel. The propulsion train is composed of an electric motor, flexible coupling, spherical gears, and a propeller configuration. In this paper, the theoretical analysis of transient torsional vibration and propeller-ice interaction loading is first discussed, followed by an explanation of the actual transient torsional vibration measurements. Measurement data for the analysis were compared with an applied estimation factor for the propulsion shafting design torque limit, and they were evaluated using an existing international standard. Addressing the transient torsional vibration of a propulsion shafting system with an electric motor, this paper also illustrates the influence of flexible coupling stiffness design on resulting resonance. Lastly, the paper concludes with a proposal to further study the existence of negative torque on a gear train and its overall effect on propulsion shafting systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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