• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.1106-1115
• /
• 2021

본 연구에서는 80k Bulk carrier의 저항성능 향상을 목적으로 선미부에 1개의 핀을 부착해 선미 유동을 제어하였고, 저항성능 및 반류의 변화를 분석하였다. 부착된 핀은 직사각형 단면을 가지며, 길이와 폭, 두께는 고정된 채 길이 및 흘수 방향 부착 위치와 유선에 대한 각도만 변화가 있었다. 나선 및 핀이 부착된 선체에 대한 모형 스케일에서의 CFD 해석이 수행되었고, 그 결과를 실선 확장 후 비교하였다. 핀은 프로펠러로 유입되는 빌지 볼텍스의 경로를 선미 트랜섬 쪽으로 변화시켰고, 이는 프로펠러 상부와 선미부의 압력을 증가시켰다. 이로 인해 선체의 압력저항 및 전 저항이 감소되었으며, 감소율은 핀의 부착 위치가 선미 및 선저와 가까울수록 높았다. 또한 핀은 공칭반류를 감소시켰는데 핀의 각도가 커질수록 반류의 변화가 컸고, 전 저항 저감률은 최대가 되는 특정 각도까지만 비례하였다. 대상 선박에 단일 핀을 부착했을 시의 최대 전 저항 저감률은 약 2.1 %였고, 선미로부터 수선간장의 12.5%, 선저로부터 흘수의 10 % 위치에 14°의 각도로 부착됐을 때이다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.385-393
• /
• 2022

수소는 지구 온난화의 주범인 온실가스(GHG) 배출을 감소시키고 선박용 친환경 연료로서 대두되고 있다. 수소는 가연 하한계(Lower Flammability Limit, LFL)가 4 ~ 75 %이고 폭발 위험성이 큰 물질이다. 그래서 선박용으로 사용되려면 누출에 대비한 안전성이 충분히 확보되어야 한다. 본 연구에서는 수소탱크 저장실에서 수소 누출이 발생한 경우, 급·배기구의 면적 변화가 환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 급·배기구의 면적은 1A = 740 mm × 740 mm이며 저장실 표면에 크기 및 위치 변경이 쉽도록 설정하였다. CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하여 급·배기구의 면적을 1A, 2A, 3A, 5A로 변경하였고, 면적 변화에 따른 저장실 내의 수소 몰분율을 분석하였다. 그 결과 급기구 면적이 배기구 면적 증가에 비해 누출 수소의 농도를 더 감소시켰으며 단일 급기구보다 최소 2A 이상에서 환기 성능이 향상되었다. 급기구의 면적이 증가할수록 수소 층화가 저장실 상부부터 균일하게 형성되었지만 LFL 범위는 벗어나 있었다. 그러나 배기구는 면적을 단순히 증가하는 것만으로는 환기 성능에 미치는 영향은 미비하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.49-55
• /
• 2022

강화되는 환경 규제에 따라 석탄 화력발전소에서는 암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법을 이용하여 질소산화물의 발생량을 감소시키고 있다. 본 연구에서는 전산유동 해석을 수행하여 암모니아 혼합 관에서 희석 공기와 암모니아를 효과적으로 혼합하기 위한 혼합 장치를 도출하는 것을 목적으로 수행하였다. 혼합 장치가 없는 기존 혼합 관 형상인 Case 1-1 형상을 기준으로 혼합 관내의 후류 단면과 16개 출구에서 암모니아 농도의 %RMS를 비교하여 혼합 효과를 비교하였다. 혼합 장치는 암모니아 공급 관 후류에 사각 판과 혼합 관 벽면에 원호 모양의 판의 위치를 변경하여 수행하였다. 기존 형상의 경우(Case 1-1)에 16개 출구에서 암모니아 농도의 %RMS는 29.50%로 나타났다. 혼합 장치 형상이 암모니아 공급 관 후류에 사각 판이 있는 것과 인접한 곳에 원호 판을 설치한 Case 3-2 형상의 16개 출구에서 암모니아 농도의 %RMS는 2.08%로 나타났으며 암모니아 혼합에 가장 효과적인 혼합 형상임을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권4A호
• /
• pp.417-429
• /
• 2008

본 연구에서는 단재하경로 구조로 인식되는 연속 2-거더교에서 한 개 거더에 심각한 균열 손상의 발생 시 여유도를 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 하부 수평브레이싱이 여유도에 미치는 영향을 평가하기 위해 실험변수는 하부 수평브레이싱으로 하고 하부 수평브레이싱을 설치한 경우와 설치하지 않은 1/5 모형 시험체 2개를 제작하였다. 그리고 각 시험체에 대해 측경간의 한 개 거더에 인위적으로 손상을 가한 후 종국상태에 이르기까지 재하 실험을 수행하였다. 실험으로부터 하부 수평브레이싱이 없는 시험체에 비해 설치된 경우가 1.2배 정도 높은 내하 성능을 갖는 것으로 나타났다. 실제 교량의 고정하중효과를 반영하기 위한 전산해석을 수행하고, 이로부터 여유도 평가를 수행한 결과, 2-거더교가 연속교 형식으로 적용되면 수평브레이싱이 없어도 적절한 여유도를 갖는 것으로 나타났으며, 수평브레이싱이 설치되면 1.8배 정도의 여유도가 향상되는 것으로 나타났다.

• 문화기술의 융합
• /
• 제9권6호
• /
• pp.245-250
• /
• 2023

현실공간의 정보를 가상의 공간으로 모사하는 디지털 트윈 기술은 다양한 분야에서 채택되고 있다. 디지털 트윈에 대한 관심은 Industry 4.0 기반의 스마트제조와 같은 첨단 제조 분야를 중심으로 관심이 커지고 있다. 그리고 디지털 트윈의 시스템을 운영하면 수많은 데이터가 발생하며 기술의 분야에 따라 발생하는 데이터는 특성이 다르기때문에 효율적으로 자원을 관리하고, 최적화된 디지털 트윈 플랫폼 기술이 필요하다. 첨단 제조 분야를 중심으로 디지털 트윈의 파이프라인에 대한 연구가 지속적으로 진행되어 왔으나 플랜트 분야의 데이터에 적합한 고속의 파이프라인 연구는 아직 부족하다. 그렇기에 본 논문에서는 Apache Kafka를 통해 고속으로 쏟아지는 플랜트분야의 디지털 트윈 데이터에 특화된 파이프라인 설계 방식을 제안한다. 제안된 모델은 플랜트의 정보를 revit 기반으로 적용하고, 플랜트에 특화된 데이터를 Apache Kafka 통해 수집하며, 경량화된 CFD엔진을 탑재하여 기존의 제조 분야의 디지털 트윈 기술보다 플랜트분야에 적합한 디지털 트윈의 모델을 구현할 수 있다.

• 인터넷정보학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.57-65
• /
• 2015

농업과 IT기술 융합이 가속화됨에 따라 식물공장 내 작물의 품질 및 생산성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 식물공장의 생산성을 최대화하기 위해서는 먼저 시설 내부의 특성을 고려하여 생육에 적합한 열 환경과 공기의 흐름을 제공하기 위한 고도의 생장환경 관리기술이 필요하다. 현재 운영되고 있는 식물공장은 특화된 공기유동장치의 설계 및 운영기술이 확립되지 않아 온도 기류 편차로 인한 불균일한 품질의 작물 생산, 재배기간 연장에 따른 에너지 소비 등의 문제점을 내포하고 있다. 이를 해결하기 위해서는 식물공장 시설의 설계 단계에서 전산유체역학 시뮬레이션을 이용한 공기유동장치의 배치 및 운영기술에 대한 최적화 과정이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션을 이용한 순환 팬의 적정 배치 및 유속을 파악하여 식물공장 시설 내부의 각 지점별 온도 편차를 최소화하고 에너지소비를 절감한다. 시뮬레이션 조건은 순환 팬의 설치 위치 및 수량 그리고 유속변화에 따라 총 12가지의 Case로 구분하였으며 해석을 위한 경계 조건 변수는 동일하게 설정하였다. 시뮬레이션 결과, 2set의 순환 팬을 식물재배기 상단에 부착한 Case D의 제어 조건이 설정온도에 부합하는 296.33K의 평균온도를 유지하면서 식물생육에 적합한 0.51m/s의 기류분포를 보였다. 또한, 순환 팬의 유속을 변화시킨 결과, 출구 유속을 2.09/s로 설정한 Case D-3이 에너지 효율 측면에서 가장 우수한 결과를 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.305-312
• /
• 2011

The use of a separator to control stack temperature in a molten carbonate fuel cell was studied by numerical simulation using a computational fluid dynamics code. The stack model assumed steady-state and constant-load operation of a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure. Representing a conventional cell type, separators with two flow paths, one each for the anode and cathode gas, were simulated under conditions in which the cathode gas was composed of either air and carbon dioxide (case I) or oxygen and carbon dioxide (case II). The results showed that the average cell potential in case II was higher than that in case I due to the higher partial pressures of oxygen and carbon dioxide in the cathode gas. This result indicates that the amount of heat released during the electrochemical reactions was less for case II than for case I under the same load. However, simulated results showed that the maximum stack temperature in case I was lower than that in case II due to a reduction in the total flow rate of the cathode gas. To control the stack temperature and retain a high cell potential, we proposed the use of a separator with three flow paths (case III); two flow paths for the electrodes and a path in the center of the separator for the flow of nitrogen for cooling. The simulated results for case III showed that the average cell potential was similar to that in case II, indicating that the amount of heat released in the stack was similar to that in case II, and that the maximum stack temperature was the lowest of the three cases due to the nitrogen gas flow in the center of the separator. In summary, the simulated results showed that the use of a separator with three flow paths enabled temperature control in a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권11호
• /
• pp.767-773
• /
• 2017

인쇄기판형 열교환기는 금속박판에 유체의 유로를 형성하여 고온고압 환경에서 금속분자의 확산을 이용하여 접합하는 방식으로 제작하므로 고온고압 유체의 열교환에 유리한 장점을 가지고 있다. 또한 금속박판에 유로를 미세하게 식각하여 형성시킬 수 있으므로 단위체적당 전열면적을 크게 할 수 있어 열교환 집적도가 향상되어 고효율의 열전달 효과를 낼 수 있다. 집적도를 향상시키기 위해서는 금속부분을 줄일수록 유리하나 미세채널 내에 고압 유체가 흐르게 되면 압력에 의한 변형이 발생할 수 있으므로 채널간 금속박판의 변형이 일어나지 않도록 채널 형상 및 구조를 설계하여야 한다. 또한 미세채널이 모여서 배관으로 연결되는 헤더 부분의 내압설계도 중요하다. 본 연구에서는 기존 내압규격을 이용하여 운전 조건에 따라 인쇄기판형 열교환기를 설계할 수 있는 방법론을 제시하고 유동조건에 따른 전산해석을 통하여 설계 결과를 검증해 보고자 한다.

• 한국가스학회지
• /
• 제1권1호
• /
• pp.27-32
• /
• 1997

화학 공정을 계속적으로 감시함으로써 공정의 이상이 장치의 고장 또는 폭발에 이르지 않도록 조기에 이상을 감시하는 기술은 공장 조업의 안정성과 생산성의 측면에서 볼 때 매우 중요하다 최근, DCS와 같은 공정 정보 시스템이 널리 보급됨에 따라서 방대한 양의 데이터들을 해석해서 실시간으로 공정을 감시하고 진단할 수 있는 기반이 마련되었다. 본 연구에서는 계층적 분해 기법과 PCA에 기반을 둔 공장 규모의 실시간 감시 기법을 제안한다. 대형 공정을 효율적으로 모니터링 하기 위하여 전체 공정은 몇 개의 군으로 나뉘며 또한 이 군은 다시 몇 개의 하위 군으로 세분하게 된다. 이렇게 전체 공정을 분해하여 계층적인 공정 모델을 구성함으로써, 전체 공정의 조업 상황을 감시할 수 있을 뿐만 아니라 이상이 발생했을 시에는 하위 계층의 조업 상황을 고려하여 보다 자세한 이상 원인을 진단할 수 있다. 또한 각 세부 단위 공정들에 대한 조업 정보를 포함하고 있는 하위 모델들과 전체 조업 전반에 관한 정보를 지닌 전체 모델을 통하여 공정 이상을 조기에 감시함으로써 이상이 전파를 방지할 수 있다. 이러한 실시간 감시 및 진단 기법을 구현학 Idnl하여 기존의 SPC와 다변량 통계 기법의 하나인 PCA를 적용하였으며, 제안한 방법의 감시 및 진단 성능을 평가하기 위하여 41개의 측정 변수를 가진 Tennessee Eastman 공정에 대하여 전산 모사를 수행하였다. 세 가지 경우에 대하여 적용한 결과들은 이상의 신속한 감지와 믿을만한 원인 진단 능력을 보여 주었다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제5권1호
• /
• pp.91-99
• /
• 2007

본 연구에서는 방사성폐기물의 화학처리공정에 자주 사용되는 유동관식 장치 중 튜브형 반응기, 다단식 용매추출 장치, 흡착탑 등 물질전달이 수반되는 장치에 있어 각종 매개변수들이 반응수율이나 물질전달수율에 미치는 영향과 민감도를 살펴보았다. 먼저 각 장치에 대한 거동을 묘사하기 위하여 수학적 모델링을 수행하였고 전산모사를 통하여 해당 장치의 거동을 예측하였다. 그리고 그 결과로부터 해당 공정의 고유한 매개변수들이 반응수율 또는 물질전달수율에 미치는 영향과 민감도를 분석하였다. 튜브형 반응기에서는 확산계수, 반응속도상수 등이 반응수율에 미치는 영향을, 다단식 용매추출 장치에서는 연속상과 분산상의 분배계수, 연속상 흐름의 역혼합 등이 추출수율 및 장치 내 농도 분포에 미치는 영향을 고찰하였다. 또 흡착탑에 있어서는 흡착평형상수 및 유체-흡착재간 물질전달계수 등이 흡착 속도에 미치는 영향을 조사하였다.