• 융합정보논문지
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• 제12권3호
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• pp.294-301
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• 2022

본 연구에서는 열전발전기에 장착된 열전소자 간의 불균일한 온도편차에 의해 발생하는 부정합 손실을 저감할 수 있는 Multi-layer Cascade (MLC) 전기연결 방법을 제안한다. MLC의 성능을 검증하기 위해 열유동 현상 뿐만 아니라 열전소자에서 발생하는 다중물리현상을 반영한 수치해석 모델을 개발하였다. MLC는 고온도차를 경험하는 소자와 저온도차를 경험하는 소자를 서로 다른 Layer에 배치하여 구현할 수 있으며, 고온도차 소자와 저온도차 소자의 분류에는 수치해석 모델을 통해 얻어진 소자별 고온부 표면 온도를 활용하였다. MLC를 구성하는 각 Layer의 전기분선 비율을 변화시키며 이상적인 열전발전 성능과의 비교를 통해 MLC의 부정합손실 저감특성을 확인하였다. 최적 분선비율로 구성한 MLC의 경우 이상적인 결과 대비 96.5%의 발전성능을 보였으며, 열원의 유량이 적거나 발전시스템의 크기가 증가하여 소자 간의 온도편차가 클수록 부정합손실 저감효과가 더욱 증가하는 것을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.98-105
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• 1999

본 연구에서는 전기장에 의하여 유발되는 자연대류의 영향을 줄이기 위하여 수평 다공성 유체층에 열적 성충화를 유지하여 부력과 유체층의 안정화 효과를 체계적으로 조사하였다. 이를 위하여 수평 다공성 유체층에서 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식을 이론적으로 유도하고, 전기화학 실험을 통하여 이론에 의한 모델을 보완하였다. 물질전달 상관식은 다공성 매질층에 대한 유동 방정식으로 Forchheimer모델을 사용하고 미세 난류 모델을 적용하여, 용질 및 열 Darcy-Rayleigh수와 Lewis 수로 유도하였다. 실험에서는 다공성매질에 포화된 황산구리황산용액내의 구리이온을 전기 화학적 방법을 통하여 확산 또는 자연대류에 의한 물질전달 실험을 수행하였다. 이론 및 실험적 해석 결과를 종합하면 다공성 매질 내에서 구리이온의 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식은 다음과 같다. $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ 본 연구의 결과는 실험치와 잘 부합되었으며, 모델식의 원형은 열 및 물질전달계에서 자연대류의 영향을 효과적으로 제어할 수 있는 방안으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.35-46
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• 2022

최근 지속가능한 달 표면 탐사 및 심우주 탐사를 위해 현지자원활용 개념이 주목받으며 월면토를 이용한 건설재료 생산 기술 개발 관련 연구들이 진행되고 있다. 특히, 마이크로파 소결 기술은 에너지 효율 측면에서 유리할 뿐 아니라 별도의 바인더를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 본 연구에서는 한국형 인공월면토인 KLS-1에 마이크로파 소결 기술을 적용해 보았다. 향후 실제 건설재료로 활용 가능한 크기의 소결체 제작을 위해서는 균질도 확보가 매우 중요한 실정으로 마이크로파, 공동, 재료 간 상호작용에 관한 이해가 요구된다. 따라서 수많은 경우의 수에 관한 효율적 평가 및 장비가동 조건 정립 측면에서 수치모델의 활용은 매우 효율적인 방법이다. 본 연구에서는 전기장-열 연계 해석모델을 제안하고 있으며 교차검증 및 실험결과와의 비교 등을 통해 수치모델의 신뢰성을 검증하였다. 이는 향후 마이크로파 소결 기술을 적용한 건설재료 생산 시 효율적인 방법을 제시하는데 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.1-8
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• 2005

건물 내에 존재하는 자연광은 조명원으로 국한되지 않고 시각적, 심리적 자극을 통한 실내 환경의 질적 향상에 이르기까지 에너지절약 및 공간의 쾌적성에 큰 영향을 미친다. 유입되는 자연광량에 비례적으로 연동되는 건물에너지는 전기조명에너지를 절감시키고 난방 기간동안 일사열의 유입에 따른 난방에너지를 절감시킨다. 여름철에는 전기조명의 소등으로 인한 조명원의 발열량이 감소됨으로써 냉방부하의 감소에 이르기까지 포괄적인 영향을 미친다. 조명개발분야의 선진국에서는 에너지 절약형 광원의 대체와 아울러 자연채광과 통합된 최적 조명제어 기술의 운용만이 건물이 가지고 있는 에너지 절약의 잠재력을 현실화시킬 수 있다고 판단하고 있다. 따라서 본 연구는 일반적인 사무소 모델 공간의 에너지 절약형 인공조명을 대상으로 자연광 유입에 따른 연동적 조명제어 기법을 적용하는 경우를 대상으로, 인공조명의 소등량에 따른 조명에너지의 절감량과 이에 수반되는 냉방에너지의 점감량 및 일사열 취즉에 따른 겨울철 난방 부하 절감량을 분석함으로써 자연채광의 건물에너지에 대한 연간 기여도를 통합 분석하였다. 특히 자연채광의 성능은 실험을 통한 측정 데이터를 이용하고 에너지 해석 프로그램을 재구성하여 실질적인 절감량을 도출하도록 시도하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.476-481
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• 2016

화력발전은 화석연료인 석탄을 연소시켜 얻은 열에너지로 물을 끓여 증기를 만들고 그 증기로 터빈을 운전시켜 터빈축에 연결된 발전기로 전기를 얻는 방식이다. 따라서 하절기에는 화력발전소 Deaerator의 표면온도는 $70^{\circ}C$, Storage Tank의 표면온도는 $67^{\circ}C$, 공기온도는 $50^{\circ}C$를 상회한다. 이런 현상은 기기와 작업자에게 부적합한 영향을 끼친다. 특히, Deaerator와 Storage Tank에 인접해 있는 작업자는 복사열전달의 영향을 받아 더 높은 체감온도를 느끼게 된다. 따라서 본 논문에서는 전산해석을 통해 Deaerator 부근의 열유동 특성을 파악하고 단열재를 사용하였을 때와 복사차폐막을 사용하였을 때의 효과를 비교하여 최적의 냉각조건을 제시하였다. Case 1은 현재 발전소의 형상이고 Case 2는 Case 1에서 단열재를 추가로 사용한 형상이고 Case 3은 Case 1에서 복사차폐막을 사용한 형상이다. 유동은 벽면과 열원의 온도 차이에 의해 발생되었고 오른쪽 상단부에 고온의 공기가 포집된다. 온도 분포에서 작업자표면의 최대 온도를 비교해보면 단열재를 사용한 Case 2가 복사효과 저감에 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권5호
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• pp.553-561
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• 2010

한국원자력연구원에서는 초고온가스로를 모사할 수 있는 중형 헬륨 회로를 건설 중에 있다. 이 실험헬륨 회로에서 두 개의 전기 가열기가 헬륨 유체를 1 ~ 9 MPa 의 압력 하에서 $950^{\circ}C$ 까지 가열하게 된다. 이 실험 헬륨 회로의 설계 사양을 최적화하기 위하여, 본 연구에서는 두 개의 가열기 중 하류에 위치한 고온헬륨가열기 안의 복합열전달 현상을 전산유체역학으로 해석하였다. 해석 결과에서 헬륨 가열기 내 최대 온도는 허용 한계를 넘지 않았고, 이로써 선정된 기하구조의 열적 특성은 설계요건을 만족함이 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5412-5419
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• 2011

산업의 발달에 따른 각종기기 장치들의 고속화, 소형화, 정밀화로 인해 고속 스핀들의 필요성은 점점 커지고 있다. 또한 공기동압베어링은 스테이지 모션에 대해서 무마찰 실현을 위해서 웨이퍼 생산용 광학 리소그래피 분야에도 적용된다. 공기동압베어링은 마찰에 의한 동력손실과 열 발생이 적어 고속회전에 유리하고 고정밀 회전이 가능하기 때문에 고속 고정밀 스핀들 시스템 및 하드 디스크 드라이브에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 축 하중 지지를 위해 헤링본 홈 형상을 가지는 공기동압베어링의 성능에 대한 수치해석을 수행하였다. 또한 본 연구에서는 공기동압베어링을 제작하기 위해서 기존의 기계 가공방법과는 다른 비접촉식 초정밀 가공 방법인 마이크로 전기화학가공에 의한 방법으로 마이크로 그루브 가공을 수행하였고, 수치해석 프로그램을 이용하여 전극의 간극, 전해용액 농도, 가공시간 등 이론적인 수치를 시뮬레이션 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.791-797
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• 2017

오늘날, 다양한 공학분야의 현장에서 제품개발을 위한 시간 및 비용을 단축하기 위해서 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하고 있다. 시뮬레이션의 범위가 점차 넓어짐에 따라 기계, 유압, 전기, 열 등의 여러 개의 물리 영역을 포함하는 복잡하고 다양한 공학분야의 시스템을 멀티도메인으로 구성하여 통합적인 시뮬레이션을 하는 방법이 필요하다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 시뮬레이션을 효과적으로 기술하고 구현할 수 있도록 고안한 언어가 모델리카이다. 시스템을 모델링하고 시뮬레이션 하기 위해서는 물리적 모델을 크게 인과적 접근과 비인과적 접근으로 구분할 수 있다. 모델리카의 가장 큰 특징은 비인과적 프로그래밍 방식으로, 본 연구에서는 비인과적 프로그래밍인 모델리카에 대한 간단한 개념과 사용법을 소개하고 모델리카를 이용하여 2자유도 시스템의 진동해석과 그에 알맞은 파라미터를 설계하고자 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.641-648
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• 2023

최근 4차 산업 혁명 중에서 인공지능의 급성장은 반도체의 성능 향상 및 회로의 집적을 기반으로 진보하였다. 전자기기 및 장비의 내부에서 연산을 돕는 트랜지스터는 고도화 및 소형화 되어 가며 발열의 제어 및 방열의 효율 개선이 새로운 성능의 지표로 대두되었다. DUT(Device Under Test) Shell은 트랜지스터의 검수를 위하여 정격 전류를 인가한 후, 임의의 발열 지점에서 전원을 차단한 상태에서, 방열을 통하여 트랜지스터의 내구도를 평가하여 불량 트랜지스터를 검출하는 장비이다. DUT Shell은 장비 내부의 방열 구조에 따라 동시에 더 많은 트랜지스터를 테스트할 수 있기 때문에 방열 효율은 불량 트랜지스터 검출 효율과 직접적인 관계를 갖는다. 이에 본 논문에서는 DUT Shell의 방열 최적화를 위하여 배치구조의 다양한 방법을 제안하고 전산유체역학을 이용하여 최적의 DUT Shell의 다양한 변형과 열 해석을 제안하였다.

• 플랜트 저널
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• 제12권2호
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• pp.36-40
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• 2016

발전소 건설시 성능감소에 따른 페널티 책정은 발주처와 건설사의 계약서에 서명되며, 그 페널티 책정 방법론은 발주처와 건설사의 손익과 관련되어 있으므로 모두가 인정할 수 있도록 합리적이어야 한다. 따라서 페널티 책정 방법론은 매우 중요하다. 열병합발전은 전기와 열을 동시에 생산하는 시스템이므로, 열병합발전의 페널티 책정 방법론은 명확하지 않다. 열경제학은 다양한 에너지 비용을 산정하는 학문이나, 지금까지 페널티 책정 방법론에 대해 연구된 바 없다. 본 연구의 목적은 열경제학이 성능인수시험의 페널티 책정 방법론에 적용될 수 있음을 예시하는 것이다. CGAM 시스템의 해석결과 $10,000,000의 건설비용이 투입되었을 경우, $6,665,688이 전기생산 성능비용으로 책정되었고, $3,334,312이 배기가스 성능비용으로 책정되었다. 따라서 만약 전기생산 성능이 1% 감소하였다면 그 페널티는 $6,666 그리고 배기가스 에너지 성능이 1% 감소하였다면 그 페널티는 $3,334로 책정됨을 알 수 있다.