• 생물환경조절학회지
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• 제15권4호
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• pp.289-295
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• 2006

온실의 환기연구를 위한 CFD 시뮬레이션 모델에 토마토 작물을 설계함에 있어서 우선적으로 작물군의 기하학적 형상 설계 및 이의 공기 항력계수를 찾고자 하였다. 작물군 형상을 간단한 형태의 공기투과성 매체로 설계하고 이의 공기저항의 물리적 특성을 풍동실험을 통하여 구하였다. 토마토 작물군과 작물군 사이에서 측정된 값과 작물군 중앙부에서 측정되어진 값들을 분리하여 계산하여 된 결과 공기저항값인 항력계수 $C_d 값은 각각 0.2551와 0.2621로 나타났다. 최종적으로 이들의 평균값인 0.26을 Fluent CFD 프로그램의 작물군 공기투과성 매체의 x, y, z축의 내부저항값으로 입력되었다. 이 실험결과를 이용하여 전산유체역학 (CFD)을 이용한 시설내 작물군이 존재하는 경우의 온실 환기연구를 효과적으로 수행할 수 있게 되었다. 또한 풍동을 이용한 작물의 공기저항 연구를 위한 실험방법을 개발하여 앞으로도 다양한 작물들을 대상으로 공기유동의 물리적 특성연구를 수행할 수 있게 되었다.

• 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.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.152-158
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• 2016

연소기기에서 연소반응과정이 일어날 때 연소로 내 고온의 온도 분위기에서 공기 중의 산소와 질소가 반응하여 질소산화물이 발생하게 된다. 발생한 질소산화물을 저감하기 위하여 화력발전소나 폐기물 소각로는 촉매를 이용한 탈질설비를 설치하고 있는데 이에 따른 설치와 유지비용이 많이 소요된다. 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위한 여러 가지 방법 중에 배기가스 재순환 방법이 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 냉간 유동에서 배기가스 재순환 유동 특성을 살펴보았고 코안다 노즐의 공기 측 간격 변화와 공기 유량 변화에 따른 배기가스 재순환 유량 특성을 살펴보았다. 본 연구의 버너 형상은 배기가스 재순환 흡입구와 출구는 원통 버너의 중심을 향하지 않고 접선 방향으로 설치되어 있어서 버너 내부에서 선회 유동이 형성 되었으며 이에 따라 원통 내부의 중심부분에 역류가 일어나는 특성을 관찰하였다. 또한, 코안다 노즐의 공기 측 간격은 0.5mm일 때는 배기가스 재순환 유량이 공기량 보다 약 2.5배 이었고 1.0mm일 때는 약 1.5배로 나타났으며 같은 공기 측 간격에서 공기량을 증가하면 배기가스 재순환 유량은 약간 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.696-701
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• 2018

연소 반응 시 발생하는 질소산화물은 산성비와 미세먼지 발생에 많은 영향을 미치는 물질이다. 이에 대한 저감 방법으로 고비용의 탈질설비 대신 지연연소 등의 방법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 연구들 중에 적은 양의 공기로 많은 양의 배기가스를 재순환 할 수 있는 코안다 노즐을 이용한 배기가스 재순환 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너의 양쪽 출구가 트인 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 살펴보았다. 배기가스를 재순환하여 연소용 공기와 혼합된 기체가 원통의 접선방향으로 유입되어 연료노즐 출구 부근에서 압력이 낮은 영역이 존재하고 이에 따라 원통 버너의 중심부근에는 버너의 가운데 부분으로 역류가 형성되며 가장자리 부분으로 배기가스가 배출되는 것을 확인하였다. 배기가스가 유입되는 부분이 버너의 오른쪽에 있어서 버너의 오른쪽으로 연소반응이 일어나며 상대적으로 온도분포와 NOx 분포가 높게 나타났다. 연소용 공기비를 1.0에서 1.8까지 변화하여 NOx 생성을 관찰한 결과, 공기비가 1.0에서 1.5까지는 평균 NOx 생성이 감소하다가 공기비가 1.8일 때 급격히 증가하는데 이는 NOx 생성 반응은 온도의 지수승에 비례하게 되는데 공기비가 1.5이상이 되면서 온도의 영향을 많이 받아서 NOx 생성 반응이 오른쪽 영역에서 급격히 증가하는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.783-789
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• 2012

본 연구에서는 나선형 튜브내의 난류 열전달 및 하중 특성을 수치해석 방법을 이용하여 파악하였다. 열교환기와 같은 공학적 설비에서 관내 열전달을 향상시키기 위해 튜브의 형상을 나선형으로 설계한다. 이에 나선형 튜브내의 열전달 및 난류 특성에 대한 많은 실험적 연구가 이루어 졌으나, 대부분의 연구가 압력 강하 및 열전달 상관관계에 초점이 맞추어 진행되었다. 나선형 튜브내의 유동은 원심력에 의해 튜브 바깥쪽에서는 상대적으로 높은 열전달 및 전단응력이 발생하지만, 안쪽에서는 낮은 열전달 및 전단응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 튜브의 원주방향으로 발생하는 전단 응력 및 Nusselt 수의 변화를 Reynolds 수와 나선 코일의 지름을 변경하며 정량적으로 살펴보았다. 나선 코일 안쪽에서 국부적인 전단응력과 열전달율이 크게 낮게 특정되었으며, 이는 튜브 재질의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 마찰계수와 Nusselt 수에 대한 기존 상관관계식을 검증하였으며, 직관에서의 마찰계수와 Nusselt 수의 상관관계식이 나선형 튜브의 형상에도 적용될 수 있음을 관측하였다. 본 연구의 결과는 열교환기나 증기발생기의 안전성 평가를 위해 중요한 데이터로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.328-334
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• 2020

최근 연습용 회로지령탄약 발사통 정부 수락시험 결과, 총 125발의 시료수 중 9발의 불발이 발생되었다. 국방 규격을 충족하였으나, 불발율은 7.2 %로 공정 품질수준에 따른 시료수 절감과 AQL의 개선, 군 훈련효과 증대 및 사용자 안전을 확보하기 위해 불발율의 최소화가 필요하였다. 연습용 회로지령탄약 발사통의 경우 타격식 뇌관이 적용되나, 일반적인 공이 타격식과는 달리 작동기 압력으로 타격되는 구조를 가지고 있어 전산 유체역학 해석을 통해 뇌관 면의 기울기에 따른 작동에너지를 확인하였다. 분석 결과, 뇌관면의 기울기가 커질수록 작동성 약화 및 후출 가능성이 높아짐을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 신관 클림핑 공정개선 및 뇌관 홀더 안착부 증대 설계변경을 진행하였고, 동일 시료수로 성능확인 결과 전량 작동되어 불발율 0%의 결과를 도출하였다. 이로써 연습용 회로지령탄약 발사통의 신뢰성, 성능을 개선할 수 있었으며, 추후 유사 탄약 개발 시 도면 및 공정 설계에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.185-195
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• 2017

최근 교통과 물류의 발달과 함께 위험물 수송의 증가와 교통량의 증가로 인하여, 주요한 사회기반시설물 중 하나인 교량에 대하여 예상하지 못한 화재사고 화재 발생이 증가하는 추세이다. 또한, 교량 하부 공간의 효율적인 사용에 대한 요구가 늘어남에 따라, 하부에 유조차 및 화물차 등의 위험물질이 적치되는 비율이 증가하고 있으며, 앞서 기술한 이유들로 인하여 최근 교량의 화재 발생 위험성이 급격히 증가하고 있다. 하지만, 이러한 피해를 줄이기 위해, 교량에 대한 화재 위험도 평가가 수행된 사례가 있으나, 사용자의 관점에서 안전성을 고려한 실용적으로 위험도를 평가할 수 있는 모델이 부족하다. 이에 본 연구에서는 국도교량에 적용 가능한 정량적인 위험도 평가모델을 제시하였다. 교량의 화재위험도에 큰 영향을 미치는 형하고, 화재강도, 교량의 재료, 소방차량 도착시간 등을 주요인자들로 선정하였으며, 선정된 인자들을 FDS에 반영하여 화재강도와 지속시간에 따른 각 교량의 최고 온도를 산출하였다. FDS 해석결과와 위험도 등급기준, 소방차량 도착시간을 반영한 화재 위험도 평가 모델과 위험도에 따른 대응방안을 수립하였다. GIS의 네트워크 분석기능을 통해 소방서에서 교량까지의 도착시간을 예시적으로 산출하였으며, 이를 통해 예시적인 교량의 위험도 등급을 평가하고, 그에 따른 대응방안을 제안하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.49-55
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• 2017

가스터빈엔진의 성능시험을 위한 엔진 입구덕트를 1D 기법으로 Sizing 하였으며, 압축기 입구유동측정면(AIP, Aerodynamic interface plane)에서 경계층 두께를 최소화하고, 코어부 마하수분포가 균일하도록 설계하였다. 노즈콘 형상은 Haack-series 모델을 적용하고, 덕트 안쪽과 바깥쪽 면적변화율이 동일하도록 입구덕트 채널 바깥반경($r_o$)를 결정하여 설계목적을 구현하고자 하였으며, 이러한 형상이 설계목표에 부합하는지 확인하기 위하여 CFD를 수행하였다. AIP면에서 정압력분포는 최대값과 최소값 차이가 0.16% 이었으며, 마하수분포에서 경계층은 덕트반경 길의 2% 이내로 설계목표를 만족하였다. 이때 균일유동 코어부는 채널높이의 95% 이상이었다. 또한 입구유동의 전온도를 측정하기 위한 키엘 전 온도레이크 위치는 온도 회복계수가 최대화 되도록 마하수가 0.1 이하 지역인 노즈콘 전방 100 mm 이내이어야 함을 확인하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권2호
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• pp.33-43
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• 2018

PV/Thermal module is the combined system, which consist of a photovoltaic module and solar thermal collector that can obtain electrical power and thermal energy simultaneously. Thus the power generation can be increase by decreasing the temperature of photovoltaic module and thermal energy retrieved from module also can be used for heating system. In this study, Heat transfer performance of air type PV/Thermal module was confirmed with various bottom obstacles that can be installed easily to real photovoltaic module by CFD (computational fluid dynamics) analysis. Eight type obstacles were investigated according to the shape and arrangement. As a result, nusselt number represent heat transfer performance was increased about 86% compare with the basic type PV/Tthermal module that has no obstacle and triangle type obstacle had higher value than other types. But pressure drop was also increased with increment of heat transfer enhancement. Thus the performance factor considering both heat transfer and pressure drop was confirmed and V-fin type obstacle arranged in a row for Reynolds number below 9,600 and protrusion type obstacle arranged in zigzag for Reynolds number above 14,400 were shown higher performance factor than other types. From these results, V-fin type obstacle arranged in row and protrusion type obstacle arranged in zigzag were considered as a proper type for applying to real PV/thermal module according to operating condition. But the heat transfer performance can be changed by the geometric conditions of obstacle such as height, width, length and arrangement. Thus, it could also confirmed that the optimal condition and arrangement of this obstacle need to be found in further study.

• 플랜트 저널
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• 제9권3호
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• pp.38-42
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• 2013

지속적인 유가 상승과 환경규약 및 안전성, NIMBY현상 등의 문제로 해상 가스전에 대한 관심이 높아지고 있다. LNG-FPSO는 해양 가스전에서 채취된 천연가스의 불순물을 제거하고, condensate와 LPG를 회수하며, 정제된 가스를 이송 가능한 형태로 액화시키는 최첨단 해양플랜트이다. 반면 작업 시 해상 환경에 많은 영향을 받으므로 선체 운동을 고려한 전처리 공정 효율을 파악하고 설계에 반영해야 한다. 본 연구는 LNG-FPSO의 선체 운동 영향 및 제한된 선상 공간의 최적화를 고려한 해상 전처리 기술을 개발하기 위한 기초 연구이다. 이에 아민 흡수공정과 멤브레인 공정을 혼합한 hybrid 공정을 검토하였으며, 일반 아민흡수공정에 비하여 낮은 용매 순환량, 낮은 열용량, 작은 컬럼 크기가 요구되어 해상용 전처리 공정에 적합함을 확인하였다. 이것은 또한 6자유도 운동 실험 및 CFD 해석을 병행하여 시뮬레이션을 가시화함으로써 다양한 해상상태에 따른 LNG-FPSO의 공정 효율을 검토할 수 있다.