• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.115-134
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• 2003

최근 도로설계시 두 개의 터널이 짧은 거리로 계속적으로 존재하는 연속터널에 대한 설계사례가 증가하고 있다. 이러한 경우에 있어, 한 터널내에서 발생한 오염물질은 다른 터널로 재유입하여 터널환기 시스템에 중대한 영향을 미치게 되므로, 이에 대한 적절한 환기검토가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 동해 고속도로 설계시 나타난 연속터널을 대상으로 하여 1차원 터널내 오염농도 해석 및 3차원 CFD 해석 프로그램을 사용하여 터널내 오염농도의 거동 및 터널 갱구부 주변의 오염물질의 재유입 여부를 분석하여, 연속터널에 대한 터널내 외부유동에 대한 환기영향을 검증하였다. 이를 위하여 해당지역인 속초지방의 기상데이터를 분석하고, 기상조건에 따른 터널내부의 공기환경을 검토하였으며, 3차원 시뮬레이션을 통하여 각각의 터널에 대한 재유입 여부 및 재유입율을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.97-97
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• 2010

많은 플라즈마 공정 중에 건식 식각은 복잡하고 표면반응이 잘 알려지지 않은 등의 이유로 가장 어려운 분야 중의 하나이다. 이러한 이유로 식각 장치 디자인뿐만 아니라 플라즈마를 이용한 건식 식각의 공정 조건은 수많은 시행착오를 통해 시도되어 왔다. 이런 문제들을 극복하기 위해 많은 연구자들에 의해서 다양한 방법과 tool을 이용해 모델링이 시도되고 있다. 본 연구에서는 $CF_4$ 가스를 이용한 유도결합 플라즈마에 의해 Si와 $SiO_2$를 식각하는 것을 상용 프로그램인 전산모사 유체역학 시뮬레이터인 CFD-ACE+를 이용하여 모델링했다. 150 mm 직경의 웨이퍼에 대한 모델은 식각 속도 실험결과와 비교 하였다. Ar의 경우 20 mTorr에서 13.56 MHz, 500 W인가 시 2.0 eV의 전자온도와 $7.3{\times}10^{11}\;cm^{-3}$의 전자밀도가 계산결과와 상당히 일치하게 측정되었고, $CF_4$를 이용한 $SiO_2$ 식각에서도 식각 속도가 평균 190 nm/min로 일치했고 식각 균일도는 3% 였다. 450 mm 웨이퍼 공정용 장치의 모델 계산 결과에서는 안테나와 기판의 거리, 챔버의 단면적, 기판 지지대와 배기구와의 높이 등 기하학적인 구조와 각 안테나 턴의 위치 및 전류비가 플라즈마 균일도에 많은 영향을 주었으며, 안쪽부터 4 turn이 있는 경우 2번째, 4번째 turn에만 1:4의 전류비를 인가했을 때, 수십%의 전자밀도의 불균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다. 또한, Si 식각에서는 식각 속도의 분포가 F radical의 분포와 같은 경향을 보임을 확인했고, $SiO_2$ 식각에서는 전자 밀도의 분포와 일치함을 확인함으로써 균일한 식각을 위해서 두 물질의 식각 공정에서는 다른 접근의 시도가 필요함을 확인했다. 플라즈마의 준중성 조건을 이용해서 Poisson 방정식을 풀지 않고 sheath를 해석적 모델로 처리하는 방법과, Poisson 식으로 정전기장을 푸는 방법을 통해서 입사 이온의 에너지 분포를 비교하였다. 에너지 범위는 80~120 eV로 같지만, 실험에서는 IED가 낮은 에너지 쪽이 더 높게 측정됐고, 계산 결과에서는 높은 에너지 쪽이 높았다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권2호
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• pp.162-169
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• 2007

본 연구는 갑문 개방시 유출부의 흐름 현상을 수리모형실헐 결과와 3차원 수치모형실험을 비교 분석하는데 역점을 두고 있다. 대상 갑문은 군장(군산-장항)국가산업단지내의 솔리천에서 유입되는 홍수량 $218m^3/s$을 배제하기 위해서 설계된 배수갑문이다. 수치실험에 사용된 모형은 상용 전산유체역학 프로그램인 ANSYS CFX-10의 ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모형이다. CFX-10의 장점은 난류 흐름에 대해 현상을 양호하게 시뮬레이션 할 수 있으며 특히 물과 공기 접촉면(two phase interface)인 경계층에서 흐름 분리현상을 비교적 뚜렷하게 해석할 수 있다. 수치실험에서 해석된 유속 및 수면의 흐름 형태는 수리모형실험과 유사하게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.51-56
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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 비교하였다. 해석결과 평균오차 0.5% 이내로 본 연구에서 수행한 추진시스템의 장착 성능해석 모델링의 타당성을 검증하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.70-89
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• 2005

수평통로의 천장 아래로 확산되는 연기의 냉각 및 차단을 위해 설치한 스프링클러와 배연설비의 통합작동이 유동장의 온도 및 연기밀도 분포에 미치는 영향을 조사하기 위해 $20.0m\;\times\;4.0m\;\times\;3.0m$ 크기의 공간에 대해 전산유체역학 프로그램(FDS 4.0.3)의 화재모의실험을 수행하였다. 연기의 냉각 및 차단효과는 스프링클러와 배연설비의 통합작동이 단독작동 보다 더 우수한 것으로 확인되었고, 천장에 설치되는 스프링클러헤드는 천장 길이방향으로의 모서리 효과에 의해 작동 헤드수는 2개로 제한되었으며, 적정 헤드수를 초과한 헤드설치는 오히려 연기냉각 및 차단 효과를 저하시키는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 2개의 헤드설치와 $3.0m^3/s$의 배연량인 경우 연기의 냉각 및 차단효과가 가장 좋았다. 헤드 작동 시 연기 하향끌림 현상이 발생하며, 화재크기의 증가로 연기발생 량이 배연 량 보다 큰 경우에는 연기 하향끌림 현상이 훨씬 더 크게 나타남을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.280-280
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• 2011

유도결합 플라즈마를 이용한 식각 장치에서 플라즈마 균일도 향상에 대한 수많은 연구가 이뤄지고 있다. 안테나의 디자인, 인가 전력과 주파수, 안테나와 기판간의 거리, 기판과 챔버 외벽간의 거리 등 다양한 변수들이 변화되어 왔다. 또한, 최근에는 식각 균일도뿐만 아니라 식각 속도 향상에도 많은 관심이 모아지면서 유동에 영향을 주는 GDP 구조가 다시 중요해지고 있다. 본 연구에서는 300 mm 식각장치를 형상화하고, GDP의 구조와 유량비에 따라 플라즈마의 균일도에 어떻게 영향을 끼지는지 사용 유체역학 전산모사 프로그램인 CFD-ACE+를 이용하여 예측해 보았다. 안테나는 2중 직렬방식으로 안쪽과 바깥쪽의 안테나에 각기 다른 전력을 인가 할 수 있는 구조를 사용했으며, 압력은 10에서 60 mTorr까지 변화시켰다. GDP의 구조는 안쪽 입구와 바깥쪽 입구가 있으며 역시 따로 유량을 조절할 수 있도록 설계하였다. 안쪽 입구는 수직방향을 향하고 있으며, 바깥쪽 입구는 90도 이내의 각을 갖도록 꺾여 있는 것과 수평방향으로 주입할 수 있는 구조, 두 가지를 사용하였다. 유량 비율은 안쪽 입구와 바깥쪽 입구를 2:8, 5:5, 8:2로 고정하였다. 우선 GDP의 구조가 90이내의 각을 갖도록 주입되는 구조에서는 어떤 유량비율에서도 약간의 vortex가 발생했다. 수직방향의 유량이 감소될수록 기판에서 멀리서 발생했으며 강도 또한 감소했다. 기판 표면에서의 압력분포 균일도도 8:2에서 2.8%, 2:8에서 0.6%로 향상되었다. 2:8의 유량 비율에서 압력을 10에서 60 mTorr까지 향상시키면 vortex 효과는 감소되나 기판에서의 압력 균일도가 0.8%까지 약간 나빠졌다. 여기서 발생되는 vortex는 GDP 구조를 수평방향으로 주입되기 함으로서 해결할 수 있었으며, 압력 균일도도 0.2%까지 향상시킬 수 있었다. 또한, 강한 수직방향의 유량은 중심에 발생하는 플라즈마의 중앙을 밀어내는 효과를 확인했으며, 실험적 증명이 추후 연구단계로 진행될 예정이다. 식각 균일도나 식각 속도를 예측하려면 CF계열의 복잡한 가스를 사용해야하기 때문에 유량이 플라즈마에 미치는 영향을 보기 위해서 본 연구에서는 단일종인 Ar 가스만을 사용하였다. 첫 단계로 이와 같이 최적화시킨 유동조건에서 복잡한 식각가스를 이용한 플라즈마 계산은 다음 단계로 준비 중에 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4749-4755
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• 2014

본 연구는 고용량 인버터 등의 열 발생 환경에서 히트싱크의 방열성능을 극대화하기 위한 파라미터 연구의 일환으로 히트싱크 베이스 두께 변화에 대한 방열성능 변화를 조사하였다. 베이스 두께가 각각 5, 9.5 및 14 mm인 히트싱크의 방열성능을 히트싱크 베이스의 윗면 중앙 온도, 히트싱크를 통한 방열량 및 열원부의 온도 등의 세 가지 지표의 비교를 통하여 고찰하였다. 실험연구와 전산유체역학 프로그램을 이용한 해석연구를 병행하여 베이스 두께 변화에 따른 각 방열 성능 지표에 변화가 있음을 확인하였다. 베이스의 윗면 중앙 온도와 방열율은 베이스의 두께가 얇을수록 향상되는 효과를 보였고, 베이스 열원부의 온도는 베이스의 두께가 두꺼울수록 낮아지는 경향을 보였다. 성능 지표의 비교 고찰을 통해 연구에 사용된 세 히트싱크 내에서는 베이스의 두께가 9.5 mm인 히트싱크에서 최적점이 나타났다. 따라서 제한적이지만 본 연구결과 내에서는 9.5 mm 두께의 베이스를 가지는 히트싱크가 최적의 방열 성능을 보이는 것으로 판단되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권9호
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• pp.11-19
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• 2006

초음속 축대칭 흡입구의 형상 설계를 위하여 원추 유동 해법과 충격파 근사 기법을 기반으로 하고 구배 기반의 최적화 기법을 이용한 설계 프로그램을 개발하였다. 압력 회복률과 항력을 고려한 두 가지 목적 함수에 대하여 충격파 위치와 카울의 형상, 흡입관 목 면적 등에 대한 제한 조건 등을 고려하여 여러 운용 조건에 대해 흡입구 설계를 수행하였다. 최적 설계를 위하여 압력 회복률과 항력을 동시에 고려한 목적 함수를 제안하고 압력 회복률만을 고려하여 설계된 흡입구 형상과 비교하였다. 설계된 결과는 전산 유체 역학을 이용한 비점성/점성 유동 해석으로부터 산출된 흡입구 성능 결과와 비교하여 검증하였으며 예측된 성능이 계산된 결과와 잘 일치하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권5호
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• pp.20-27
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• 2017

본 논문에서는 멀티콥터 대기자료센서의 최적의 장착위치 선정을 위한 멀티콥터 주변 유동장 해석을 과정을 기술하였다. 유동해석을 위해서는 상용유동해석 프로그램인 STAR-CCM+를 사용하였으며 다면체기반의 격자시스템과 k-w SST 난류 모델링을 사용하였다. 회전하는 4개의 프로펠러의 상대운동을 모사하기 위해서는 비정렬격자 기반 중첩격자기법을 사용하였다. 해석과정에서는 정지비행, 전진비행, 상승 및 하강비행에 대하여 해석을 수행하였고 센서위치에 대하여 측정오차를 분석하였다. 장착위치 분석결과 센서의 위치가 회전면에서 프로펠러 지름 높이 이상에 위치하면 하강비행을 제외한 멀티콥터의 운용과정에서 1m/s 정도 이내의 속도오차를 보이므로 비교적 정확한 측정이 가능할 것으로 예측되었다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제9권2호
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• pp.103-110
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• 2013

The electrostatic precipitator (ESP) has been used for degrading atmospheric pollutants. These devices induce the electrical forces to facilitate the removal of particulate pollutants. The ions travel from the high voltage electrode to the grounded electrode by Coulomb force induced by the electric field when a high voltage is applied between two electrodes. The ions collide with gas molecules and exchange momentum with each other thus inducing fluid motion, electrohydrodynamic (EHD) flow. In this study, for the simulation of electric field and EHD flow in ESPs, an open source EHD solver, "espFoam", has been developed using open source CFD toolbox, OpenFOAM(R) (Open Field Operation and Manipulation). The electric potential distribution and ionic space charge density distribution were obtained with the developed solver, and validated with experimental results in the literature. The comparison results showed good agreement. Turbulence model is also incorporated to simulate turbulent flow; hence the developed solver can analyze laminar and turbulent flow. In distributions of electric potential and space charge, the distributions become distorted and asymmetric as the flow velocity increases. The effect of electrical drift flow was investigated for different flow velocities and the secondary flow in a flow of low velocity is successfully predicted.