• 생물환경조절학회지
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• 제17권2호
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• pp.83-89
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• 2008

작물은 복잡한 형상 때문에 CFD모델에서 다공성 매체로 설계된다. 작물이 고려된 CFD 모델 해석을 위해서는 작물군락의 공기저항값을 입력하여야 하며, 이 값은 작물에 따라 달라진다. 본 연구에서는 풍동실험을 통해 국화군락의 공기저항 값을 구하였다. 풍상측에서는 풍속과 재식밀도가 증가할수록 정압이 증가하였다. 풍하측에서는 풍속이 증가할수록 정압이 낮아졌으나 재식밀도의 영향은 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 풍속과 재식밀도가 증가할수록 풍상측과 풍하측의 압력차가 커지는 것으로 나타났다. 국화군락의 공기저항값인 항력계수 $C_d$값은 0.22였으며, Fluent 프로그램의 공기저항 계수로 이용한다. CFX 프로그램에서 필요로 하는 다공성 매체의 특성값 $K_Q$는 재식간격 $9{\times}9cm$일 때 2.22, $11{\times}11cm$일 때 1.81, $13{\times}13cm$일 때 1.07이었으며, 이 값을 CFX 프로그램의 quadratic resistance coefficient로 입력한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.681-687
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• 2023

최적 운항자세 선정 기술이란 주어진 운항 배수량과 운항 선속에서 최소의 저항을 가지는 즉, 최적의 연료 소비 효율을 가지는 초기 선수흘수와 선미흘수를 제시하는 것이다. 본 논문의 주 목적은 대상선박의 유효동력 데이터를 기반으로 주어진 운항조건에서 최대의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 선정하는 프로그램 개발하는 것이다. 본 프로그램은 인공지능 기법에 의한 파이썬 기반 GUI(Graphical User Interface)로 작성되어 선주가 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 그 과정에 있어 대상 선박 소개, 전산유체역학(CFD)을 통한 유효동력 데이터 수집, 심층학습을 사용한 유효동력 모델 학습 방법 그리고 심층신경망(DNN) 모델을 응용한 최적 운항자세 제시 프로그램을 구체적으로 설명하였다. 선박은 운항 별로 화물을 싣고 내리게 되고, 이에 화물 적재량이 변화되고 배수량이 변경된다. 선주는 배수량 별 예상 선속에 따라 최소저항을 가지는 즉, 최대의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 알고자 한다. 개발된 GUI는 해당선박의 태블릿 PC와 앱에 설치하여 최적 운항자세 선정에 활용 가능하다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.425-430
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• 2012

본 연구에서는 비상시 전기 공급용 MCFC 프리커버터의 천연가스(메탄)로부터 수소의 생산량을 증가시키는 경우를 수치적으로 해석하였다. 상용 코드를 사용하였으며 촉매는 다공성 매질로 시뮬레이션 하였다. 3가지 주요 화학반응인 수증기 개질반응(SR), 수성 가스 전환(WGS) 및 직접 수증기 개질 반응(DSR)은 사용자 부프로그램을 사용하여 해석하였다. 프리컨버터에서 10%의 연료전환율을 얻기 위해 요구되는 추가 열량을 벽면을 통해 공급하게 되면 프리컨버터의 벽면 부근에서만 매우 불균일한 온도 분포와 화학반응이 일어나는 것으로 분석되었다. 이와 같은 현상은 매우 작은 열전도율을 갖는 다공성 매질의 촉매와 흡열반응으로 설명되어질 수 있다. 해석결과 프리컨버터의 길이가 짧은 경우가 보다 균일한 연료전환율을 보여 주며, 촉매의 유지 보수 면에도 길이가 짧은 경우가 유리함을 보여 주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.363-369
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• 2012

CANDU형 원전의 칼란드리아 내부 감속재 열유동은 입구 노즐에서 나온 제트 유동에 의해 발생하는 관성력과 감속재로 전달되는 열부하에 의해 발생하는 부력의 상호작용으로 인해 복잡한 난류 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 감속재 열유동을 정확히 예측하기 위한 난류모델의 성능을 평가하기 위해 상용 유동해석 프로그램인 FLUENT에 탑재된 난류모델들을 사용해서 계산한 결과를 Sheridan Park Engineering Laboratory (SPEL)의 실험값과 비교하였다. 결론적으로 CANDU형 원전의 칼란드리아 내부 감속재 열유동을 신뢰할 수 있게 예측하기 위해서는 부력이 난류 유동에 미치는 영향을 고려해주는 생성항을 포함한 난류 모델이 사용되어야 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.69-69
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• 2011

본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제22권2호
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• pp.84-89
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• 2018

최근 환경문제로 인해 폭발성 폐기물을 안전하게 소각 처리하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 유동층 소각로를 이용한 처리 공정은 기존 방법보다 연소 가스 배출량이 현저하게 낮으며, 운전의 효율 또한 높다. 본 연구에서는, 폐 추진제 중 가장 많은 양이 폐기되고 있는 Double-based Propellant를 유동층 소각로에서 소각하는 공정을 전산유체역학 프로그램으로 모사하였다. Cylindrical Bed 내부에서 일어나는 7개의 연소 반응이 안전하게 모사되는 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 실제 공정 설계를 진행하면, 앞으로 폭발성 폐기물 처리 공정 연구에 새로운 연구 방향을 제시할 것이라 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.559-570
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• 2013

고속철도는 대규모의 인원과 물자를 신속하게 운반할 수 있는 친환경 운송수단으로 각광받고 있다. 고속철도는 빠른 속도로 인해 선형이 제한되어 건설되므로 산이 많은 지형에서는 터널이 많아진다. 고속으로 주행중인 열차가 터널에 진입하는 경우에 터널내부에서 압력파가 발생하는데 이로 인해 이명감과 미기압파라는 문제가 발생한다. 터널 내의 압력파를 완화시키기 위한 다양한 방법 중 수직갱을 이용한 방법도 연구되고 있는데 이 연구에서는 TTMA라는 고속철도 터널 공기역학 해석프로그램을 이용하여 수직갱에 의한 수치해석모듈을 개발하였다. 이를 검증하기 위해 실측결과와 비교하여 그 성능을 검증하였으며 기존의 수치해석결과와 비교하여 그 우수성을 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.263-267
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• 2008

본 연구에서는 헬리콥터 추진시스템의 장착 성능해석 모델링 시 고려하여야 할 흡입구 모델, 블리드 공기 손실, 보기류 시스템 구동에 사용되는 출력 추출 등을 포함한 장착 성능해석을 수행하였다. 흡입구의 압력 손실은 비행마하수와 유량에 따른 압력손실 값으로 나타낸 흡입구 성능 맵을 이용하였다. 추진시스템 장착 성능해석 모델링의 검증을 위해서는 실제 시험데이터와 비교해야 하지만 데이터 확보가 어려워 상용성능해석 프로그램인 GASTURB 해석결과와 비교 하였다. 해석결과 평균오차 0.5% 이내로 본 연구에서 수행한 추진시스템의 장착 성능해석 모델링의 타당성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.139-148
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• 2013

본 연구에서는 1kW 급 SOFC 시스템의 AOGR(anode off-gas recirculation)을 위한 이젝터를 설계하고 이젝터 적용시의 시스템 효율을 매개변수 연구를 통해 알아보았다. 화공해석 프로그램를 이용하여 이젝터의 작동 조건을 계산하였고, 전역 최적값을 보장하면서도 CFD 계산에 따른 부하를 최소화하기 위하여 유전 알고리듬과 크리깅 모델을 이용하여 최적화를 진행하였다. 최적화를 통해 음속 이젝터에서 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수가 이젝터의 목직경과 1 차 노즐의 위치임을 식별하였다. 유동변수에 대한 매개변수 연구를 통해 설계된 이젝터는 1kW 급 SOFC 의 다양한 작동 조건에서 충분한 유연성을 가지며, SOFC 에 적용시 증기의 56% 와 연료의 8.4% 절감이 가능함을 보였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.28-33
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• 2010

본 연구는 전산유체역학기법을 통해 화재유동을 수치적으로 모델링하고 화재발열량계 내부의 유동특성과 발열량 측정의 불확실성에 영향을 미치는 주요 측정인자들의 특성을 파악하고자 한다. 수치해석에 이용된 프로그램은 ANSYS사의 CFX 12.1이고 에디소산모델과 P-1 근사법을 적용하여 연소반응과 복사열전달을 해석한다. 수치해석결과 $90^{\circ}$ 곡관이 적용된 배기덕트의 경우 측정면에서 상대적으로 비대칭성이 높은 유동분포를 보였으며 속도장의 편차가 온도나 농도장의 편차에 비해 상대적으로 높게 나타났다. 이러한 연구를 통해 신뢰성 높은 화재발열량계의 구축을 위한 설계과정을 최적화하고 효율적인 시스템 운영을 위한 기초자료를 제공한다.