• 한국해양공학회지
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• 제27권2호
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• pp.59-68
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• 2013

Because of the recent increase in maritime cargo capacity, the production and price of crude oil have been rising. As oil prices have risen, many problems have occurred in the industry. To solve these problems, marine resources are being actively developed, and there has been an increase in the orders for special vessels and marine structures for the development of marine resources. However, consequently, various kinds of accidents have also occurred in these special vessels and structures. One of the major types of accidents involves fire and explosion, which cause many casualties and property damage. Therefore, various studies to estimate and prevent such accidents have been carried out. In this study, as basic research for the prevention of fire and explosion, numerical simulations on combustion were carried out by using a commercial grid generation program, Gridgen, and a CFD program, ANSYS-CFX. The influences of some parameters, such as the grid system, turbulence model, turbulent dissipation rate, and so on, on the simulation results were investigated, and optimum ones were chosen. It was found that the present results adopting these parameters agreed moderately well with other experimental and numerical ones.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.44-49
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• 2009

Steam reforming of methane in the high temperature solar chemical reactor bas advantage in its heating method. Using concentrated solar energy as a heating source of the reforming reaction can reduce the $CO_2$ emission by 20% compared to hydrocarbon fuel. In this paper, the simulation result of methane-steam reforming on a high temperature solar chemical reactor(SCR) using Fluent 6.3.26 is presented. The high temperature SCR is designed for the Inha Dish-1, a Dish type solar concentrator installed in Songdo city. Basic SCR performance factors are referred to the former researches of the same laboratory. Inside the SCR porous metal is used for a receiver/reactor. The porous metal is carved like a dome shape on the incident side to increase the heat transfer. Also, ring-disc set of baffle is inserted in the porous metal region to increase the path length. Numerical and physical models are also used from the former researches. Methane and steam is mixed with the same mole fraction and injected into the SCR. The simulation is performed for a various inlet mass flow rate of the methane-steam mixture gas. The result shows that the average reactor temperature and the conversion rate change appreciably by the inlet mass flow rate of 0.0005 kg/s.

• 의료ㆍ복지 건축 : 한국의료복지건축학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.7-14
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• 2014

Purpose: In this study, we performed ventilation simulations for a standard isolation ward including three intensive care rooms, one anteroom(buffer room), and its recommended ventilation equipments. The purpose of this study is to predict outflow of pathogenic bacteria from patient breath to verify the reliability and the safety of the isolation ward. Methods: We suppose three scenarios of the movement of medical staff. The leakage of patient's breath to out of the ward is predicted in these scenarios using CFD simulations. Results: The patient's breath leakage rate to out of the ward in scenario 1 according to room air changes per hour(ACH : 6 and 12) is predicted to be 0.000057% and 0.00002%, respectively. The patient's breath leakage rate to out of the ward in scenario 2 according to room air changes(ACH : 6 and 12) is predicted to be 0.00063% and 0.00019%, respectively. The patient's breath leakage rate to out of the ward in scenario 3, which is the worst case(6 room air changes) is predicted to be 0.1%. Implications: Through the ventilation simulation like that in this study, the reliability and the safety on isolation performance of various plan of isolation ward are predicted quantitatively.

• 한국해양공학회지
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• 제27권5호
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• pp.105-114
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• 2013

Lots of orders of special vessels and offshore plants for developing the resources in deepwater have been increased in recent. Because the most of accidents on those structures are caused by fire and explosion, many researchers have been investigated quantitatively to predict the cause and effect of fire and explosion based on both experiments and numerical simulations. The first step of the evaluation procedures leading to fire and explosion is to predict the dispersion of flammable or toxic material, in which the released material mixes with surrounding air and be diluted. In particular turbulent mixing, but density differences due to molecular weight or temperature as well as diffusion will contribute to the mixing. In the present paper, the numerical simulation of hydrogen dispersion inside a simple-shaped offshore structure was performed using a commercial CFD program, ANSYS-CFX. The simulated results for concentration of released hydrogen are compared to those of experiment and other simulation in Jordan et al.(2007). As a result, it is seen that the present simulation results are closer to the experiments than other simulation ones. Also it seems that the hydrogen dispersion is closely related to turbulent mixing and the selection of the turbulence model properly is significantly of importance to the reproduction of dispersion phenomena.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권1호
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• pp.1-9
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• 2021

In the present study, the model-scale Propeller Open Water (POW) tests for the propeller of 176K bulk carrier and 8600TEU container ship were conducted through Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation. In order to solve the incompressible viscous flow field, the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RaNS) equations were employed as the governing equations. The γ-Reθ(gamma-Re-theta) transition model combined with the SST k-ωturbulence model was introduced to describe the laminar-turbulence transition considering the low Reynolds number of model-scale. Firstly, the flow simulation developing over a flat plate was performed to verify the transition modeling, in which the wall shear stresses were compared with experiments and other numerical results. Then, to investigate the effect of the model, the CFD simulation for the POW test was performed and the simulated propeller performance was validated through comparison with the experiment conducted at Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO).

• 해양환경안전학회지
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• 제25권4호
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• pp.489-497
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• 2019

거친 해상 조건에서 운항하는 선박은 파도와의 상대운동으로 인해 슬래밍 하중에 노출된다. 특히 선수가 자유수면으로 입수하는 과정에서 선체부는 일시적으로 큰 슬래밍 충격하중을 받게된다. 일반적으로 대형 컨테이너선박의 경우, 큰 플레어를 가지는 특징이 있으며, 이로 인해 플레어 슬래밍 충격하중으로 인한 구조적 손상이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 슬래밍 수치시뮬레이션을 위해 먼저 신뢰할 만한 실험결과와의 비교검증을 수행하였으며, 선수 및 사파에서 선수플레어 슬래밍 하중을 추정하였다. 그 결과 슬래밍 하중이 발생되는 위치는 0.975st이며, 최대 충격 하중은 선수파 조건에서 약 475kPa임을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권4호
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• pp.538-549
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• 2021

본 연구에서는 Froude 수 1.0으로 운항하는 길이 약 10m 급 소형 고속선박의 에너지 효율 설계를 위해 선미부에 트림 탭을 부착하였고, 선저 면과의 각도에 따른 항주자세와 저항성능의 변화를 살펴보았다. 성능 해석은 CFD 해석을 통해 수행되었으며, 축척에 의한 영향을 보기 위해 모형선과 실선에 대해 각각 해석을 수행 후 두 결과로부터 예측된 실선의 성능을 비교하였다. 나선에 대한 해석 결과는 두 결과가 전반적으로 유사하였고, 트림 탭이 부착된 경우 선저 면과의 각도가 동일할 때 자세 변화량이 달라 전 저항의 차이로 이어졌지만 자세에 따른 저항 변화 경향은 유사하였다. 이로부터 축척 효과가 있더라도 저항 저감 경향으로부터 최적 항주자세를 찾을 수 있으나, 트림 탭에 의한 자세 변화와 실선 주위 유동의 특성을 알기 위해서는 실선에 대한 직접적인 해석이 필요함을 알 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.439-446
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• 2023

In this study, the computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted to verify the cooling capacity of the cryocooler used for pre-cooling of hydrogen gas. Based on the experimental results, the effect of the flow rate on a copper pipe attached to the bottom of the cryocooler was investigated. In this study, the temperature data was calculated through the change of boundary condition for heat flux in the copper pipe. In addition, the cooling capacity of the cryocooler for pre-cooling hydrogen gas was considered by calculating the cooling temperature according to the flow rate in the certified operating range. Consequently the pre-cooing system for hydrogen gas was validated with a reasonable accuracy through CFD simulations.

• 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.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.34-34
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• 2017

목질계바이오매스 중 목재펠릿은 '탄소중립(Carbon Neutral)' 연료로써 온실가스 감축 의무에 대응 가능한 에너지원이다. 하지만 목질계바이오매스 연소 시 발생되는 타르는 보일러 내부에 누적되어 효율을 감소시킨다. 타르 및 연소 불꽃에 의한 효율 감소를 최소화하기 위해 반대측면에 내화재(Castable)를 적용하여 실험하였으며 시뮬레이션을 이용하여 구조변경 분석이 실시되었다. 적용된 내화재는 비중이 낮고 단열성이 우수하여 열손실을 막아 연료비 절감의 효과를 가져 오며, 연소실 내부 청소 면적 감소로 인한 경제적 효과도 기대 할 수 있다. 분석결과를 이용하여 최적화된 펠릿보일러가 제작되었으며, 실험을 통하여 200시간 가동 후 열효율 감소량이 나타났다. 단위시간별 동일한 외부환경(산화제량, 부하, 주변 온도, 펠릿소비량)에서 실험이 진행 되었으며, 타르생성이전(Non-tar), 이후(Tar-existence) 보일러의 열효율 성능 비교실험이 실시되었다. 실험결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 열효율은 각각 91.87%, 90.73%로 확인되었으며, 타르생성이후 조건에서 각각 82.68%, 83.27%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 9.19%p, 7.46%p로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.73%p 더 적게 감소됨을 확인되었으며, 시뮬레이션 결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 효율은 각각 91.83%, 92.05%로 확인되었으며 타르 생성이후 조건에서 각각 85.25%, 87.43%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 6.58%, 4.62%로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.96%p 더 적게 감소됨을 확인하였다.