• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.316-329
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• 2012

초음속 플라즈마 풍동 등, 항공우주 응용을 위한 고순도, 고엔탈피 열유동 발생 장치로서 널리 쓰이고 있는 유도결합 플라즈마 토치에 대해, 전기회로 이론과 결합된 해석적 및 수치해석적 자기유체역학 모델을 이용하여 토치 설계변수(주파수 $f$, 가둠관 반지름 $R$ 및 코일 감은수 $N$) 변화에 따른 전기적 특성 변수(등가 저항, 등가 인덕턴스 및 결합효율)의 거동을 추적함으로써 최적 설계 변수해석을 수행하였다. 계산 결과, 등가저항은 $f$, $R$ 및 $N$이 증가함에 따라 커지는 반면, 등가 인덕턴스는 $f$가 증가할수록 작아지지만 $R$과 $N$의 증가에 대해서는 커지는 경향이 있음을 파악하였다. 이로부터, 10 kW 급 고주파 유도결합 플라즈마 토치의 경우, 결합효율을 극대화시키는 최적의 주파수, 가둠관 반지름 및 코일 감은수의 범위를 각각 $f$=4~6 MHz, $R$=17~25 mm 및 $N$=3~4 로 추정하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권4호
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• pp.223-231
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• 2015

자연 전위(SP, self-potential)의 발생에는 여러 요인이 있으나 이 연구에서는 지하수의 유동에 의해 자연적으로 발생하는 유동 전위(streaming potential) 또는 전기역학적 전위(electrokinetic potential)에 대해 주로 논의한다. 유동 전위는 다공질 매질에서의 물의 흐름에 의해 인공적인 전류원 없이 전류가 발생하여 야기된 전위이다. 기존의 유동 전위를 이용한 지열 저류층 해석에서는 지표면 전위 분포 계산을 위해 일반적으로 시추공에서 주입되거나 생산되는 지하수로부터 발생하는 SP 이상만을 고려하였고, 온도 차이가 나는 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따라 발생할 수 있는 SP에 대한 수치 모델링에는 한계가 있었다. 이에 따라 사면체 요소를 바탕으로 한 3차원 전기비저항 유한요소법에 기초하여 지열 저류층 내에서의 주입정, 생산정에 의한 SP 이상뿐만 아니라 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따른 SP 이상까지 고려할 수 있는 알고리듬을 개발하였다. 본 논문에서는 개발한 알고리듬을 검증 한 후, 간단한 지열 저류층 모델에 지열수 주입과 양수의 효과에 의한 SP 이상대의 SP 반응을 분석하였다. 향후 개발한 알고리듬을 이용하여 지층의 물성을 고려한 지열수 유동 속도 등도 고려함으로써 보다 심도 있게 지열 저류층 SP 반응을 분석하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.939-946
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• 2011

석탄은 고정탄소분, 휘발분, 수분, 회로 구성되며, 연소시 회성분과 소량의 고정탄소분이 남게 된다. 석탄 화력 발전소에서는 석탄연소 후 나오는 잔여물(고정탄소분, 회)를 통칭하여 석탄회 라고 부르고 있다. 현재 발전소에서는 정제회(LOI함량 6%미만)는 경량골재의 원료로 재활용해 수익을 창출하고 있으나, LOI함량이 높은 회는 재활용이 불가능해 땅에 매립하고 있다. 이에 따라 환경적인 부담금을 줄이고 정제회 판매의 수익을 올리기 위해 회성분의 LIO감량은 필수적이다. 본 연구에서는TGA(Thermo-gravime- tric analysis)와 DTF(Drop tube furnce) 실험을 통해 석탄과 석탄회 연소를 위한 실험적인 상수 값을 결정하였다. 500MW급 표준화력발전 보일러를 모델링하고, 전산해석을 위해 격자를 형성시키고 적절한 해석 모델을 선정하였으며, 석탄회 재연소 시뮬레이션을 수행하여 석탄회 투입시 보일러 내부의 온도 및 유동을 모사하였다. 보일러 내부 석탄 입자와 회입자의 이동 궤적을 통해 가능한 높은 버너 위치에서 석탄회를 투입하는 것이 적절함을 나타내었다. 또한 실제 설치 가능한 D버너에서 6ton/h로 공급시에 기존의 보일러에 큰 영향을 주지 않으며 재연소 가능함을 알 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권6호
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• pp.791-794
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• 2010

축전식 전기탈이온(Capacitive deionization: CDI) 시스템을 실제공정에 적용하기 위하여 대용량 제작이 가능하며 높은 처리 효율을 갖는 셀 구조 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대용량 제작을 위하여 낮은 수압으로 운전할 수 있는 병렬형 구조와 처리효율을 증가시키기 위하여 집중형 유로를 동시에 적용하여 설계하고 성능 평가하였다. 설계한 유로 구조의 유입수 흐름을 확인하기 위하여 유체역학적 모델링이 가능한 COMSOL프로그램을 사용하여 집중형 유로가 형성되는 것을 확인하였고, 염 제거 효율을 확인하기 위하여 단위 셀과 20층으로 용량 증축된 스택을 사용하여 CDI운전을 통한 제거효율을 확인하였다. 그 결과 $210cm^2$ 면적의 단위 셀에서는 18 ml/min의 유량조건에서 1.1 psi의 수압으로 70.8%의 제거효율을 보였으며, 20층으로 용량 증축된 셀에서는 유량을 20배로 늘린 360 ml/min의 유량조건에서 1.3~1.5 psi의 수압으로 75.6%의 제거효율을 확인할 수 있었다. 연구된 유로 설계는 대용량 시스템을 제작하는데 있어서 적합한 병렬형 구조이며 효율적인 탈염을 할 수 있는 집중형 유로로 설계되어 실제공정에 적용할 수 있는 구조임을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권2호
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• pp.107-120
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• 2021

전기동력 분산추진 비행체는 다수의 프로펠러로 인하여 복잡한 프로펠러 후류 유동 및 기체와의 상호간섭이 발생한다. 이에 따라 초기설계 단계에서는 다양한 형상과 비행 조건에 대하여 프로펠러 구동 효과를 반영한 신속 공력 및 하중 해석이 요구된다. 본 연구에서는 프로펠러 효과를 고려할 수 있는 패널 기반의 효율적인 공력해석 기법을 개발, 검증하였다. Actuator Disk Theory(ADT)에 기반하여 프로펠러 후류 영역의 유도 속도장을 계산하고, 이를 3차원 정상 용출-중첩 패널기법의 비행체 표면 경계조건에 반영하였다. 한국항공우주연구원의 Quad Tilt Propeller(QTP) 비행체 단독 프로펠러와 선행 실험 연구의 프로펠러-날개 형상을 벤치마크 문제로 선정하여 해석을 수행하였다. Actuator 기법 기반의 전산유체역학(CFD) 결과와의 비교를 통해 프로펠러의 후류 속도장과 프로펠러 구동에 따른 날개의 공력하중 분포 변화를 검증하였다. 자율비행 개인용 항공기(Optional Piloted PAV, OPPAV)와 QTP 공력해석에 기법을 적용하고, CFD와의 해석 소요 시간 및 결과 비교, 분석을 통해 기법의 실용성과 타당성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.610-619
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• 2022

수소는 산소와 반응하여 전기에너지를 만들고 부산물로 물을 생성하므로 친환경 선박의 대체 연료로 대두되고 있다. 그러나 수소는 일반 화석연료와는 달리 낮은 점화 에너지와 높은 가연성 범위로 인하여 폭발의 위험성이 높은 물질이다. 그래서 선박에서 사용되는 수소의 안전성을 확보하기 위해서 수소의 누출·확산에 관한 유동 특성을 연구하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 선박 내부와 같은 밀폐공간에서 수소가 누출되었을 때 누출량, 통풍량, 환기 방식 등이 환기 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 수치적 해석을 수행하였다. 수치해석에는 CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하였다. 누출량은 1 q = 1 g/s로 하여 1 q, 2 q, 3 q로 변경하였고, 통풍량은 1 Q = 0.91 m/s로 하여 1 Q, 2 Q, 3 Q로 변경하였으며 환기 방식은 typeI, typeII, typeIII로 변경하면서 환기 성능을 분석하였다. 누출량이 1 q에서 3 q로 증가할수록 저장실 내의 수소 몰분율(HMF)는 약 2.4 ~ 3.0배 높게 나타났으며 통풍량 증가는 누출량에 대비하여 약 62.0 ~ 64.8 % 정도 환기 성능이 개선에 효과가 있었다. 그리고 폭발의 위험성을 낮추기 위한 통풍량은 최소 2 Q 이상 되어야 하며, 수소탱크 저장실 내부의 부압 형성을 위해서는 type III가 가장 적합한 방식이라고 판단하였다.