• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제4권1호
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• pp.35-41
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• 2016

지열 히트펌프 시스템에서 히트펌프 등 시스템 구성 요소의 에너지 소비량을 효율적으로 관리하면, 냉난방 성능을 더 높일 수 있다. 본 논문은 외기온도 제어 방식이 지열 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 분석 결과를 현재 국내에서 주로 적용하는 제어 방식(Control-A)과 비교하였다. 이를 위해 상용 소프트웨어(TRNSYS 17)를 이용하여 가상 지열 시스템의 모델을 구축한 후, 시뮬레이션을 수행하였다. 외기 온도 제어 방식(Control-B)은 버퍼 탱크의 온도를 외기 온도에 따라 제어하기 때문에, 간절기 때 효과적이었다. 기존 제어 방식과 비교했을 때, 외기 온도 제어 방식은 히트펌프 전력 소비량을 7.7%(147 kWh 절감) 그리고 순환펌프 전력 소비량을 7.5%(28.1 kWh 절감) 줄일 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.815-824
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• 2022

발전소의 주요시설 중 발전 시스템 냉각용으로 사용되는 순환수는 순환수 취수부(Circulation Water Intake Basin)를 통해 공급된다. 순환수 취수부 중 흡입수조(Pump Sump)에서 발생하는 다양한 형태의 와류는 순환수펌프(Circulation Water Pump) 및 관로에 악영향을 미친다. 특히, 공기의 흡입을 동반한 자유표면 와류는 진동, 소음, 공동현상 등을 발생시켜 순환수펌프의 성능 저하, 관로의 손상을 일으키며 발전이 중단되는 주요 원인이 된다. 따라서 수리모형 실험을 통해 순환수 취수부에 대한 수리특성을 반드시 확인하고, 와류 발생 시 와류를 제어할 수 있는 적절한 와류제어장치(Anti Vortex Device)를 적용하여 원활한 발전소 운영이 가능하도록 해야 한다. 자유표면 와류 저감을 위해 와류제어장치 중커튼월(Curtain Wall)을 사용하는 것이 일반적이며, 자세한 내용은 American National Standard for Pump Intake Design에서 기술하고 있다. 본 연구에서는 리비아 Tripoli West 4×350 MW 발전소의 순환수 취수부를 대상으로 하였으며, 실제 운영조건을 적용하고, 수리모형 실험을 통해 순환수 취수부 중 흡입수조에서 발생하는 와류제어장치의 와류저감 효과를 분석하였다. 또한, 수중와류 제어를 위해 플로어 스플리터(floor splitter)는 기본적으로 적용하였고, 자유표면에서 발생하는 와류제어를 위해 새로운 형태인 컬럼 커튼월(Column Curtain Wall)을 추가적으로 적용하여 효과를 확인하였다. 본 연구에서는 일반적으로 적용되었던 커튼월에 새로 개발한 컬럼 커튼월을 추가적으로 적용하여 수리특성을 분석한 결과, 균일한 흐름이 형성되면서 와류가 제어되는 것을 확인하였다. 또한, 순환수펌프 관로 내에서 발생하는 와류각도는 ANSI/HI 9.8의 설계기준인 5° 이하로 나타나 흐름의 안정성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2020

급격한 산업화와 도시화로 인한 도시유역의 불투수면의 증가와 이에 따른 배수능력의 저하로 인해 도시 물순환의 왜곡이 발생하였다. 따라서 과거 도시 물관리 기법의 한계가 나타났으며 이를 위해 저영향개발 기법 등과 같은 도시 물관리 기법의 패러다임이 변화하였다. 본 연구에서는 저영향개발 기법에서 도시유역 내 활용이 유용한 침투형 시설 중 투수블럭에 대한 물순환 성능평가를 실외실험을 통해 분석하였다. 성능평가 실험은 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 센터 내 투수블록 뿐만 아니라 블록 하부 골재층까지 설치가 가능하도록 되어있어 실제 현장과 유사한 환경을 구축이 가능한 2.4×10.9×0.4 (m) 규모의 주차장형 LID 실증시험시설을 활용하였다. 인공강우 분사를 위한 실외 인공강우모사 장치 크기는 2×2(m)으로 본 시험을 위하여 5개의 인공강우모사 장치를 연결하여 활용하였으며, 본 시험장치는 강우를 공급하기 위한 수조와 펌프, 일정한 유량을 유입하기 위한 유량계, 강우를 분사하기 위한 노즐, 인공강우가 실제 강우와 같이 자유낙하 하도록 구현하기 위한 오실레이터 등으로 구성되었다. 시험대상인 틈새투수블록은 석재블록 규격 400×600×100 mm이며 재질은 받침안정층(흙), 투수블록(화강석)으로 구성되어 있다. 실험의 시나리오는 시험체에 강우강도 30mm/hr, 50mm/hr, 100mm/hr에 해당하는 양을 1시간 동안 유입하여 시험 시작 후, 강우지속시간, 표면유출지속시간, 표면유출량을 1분 단위로 측정. 시험체에 유공관이 설치된 경우에는 침투유출지속시간, 침투유출량도 함께 1분 단위로 측정하였으며 각 강우강도별로 측정하고, 1회 측정 후, 각 시험별 시험 대상체의 조건을 같게 하기 위한(하부 지반의 건조) 약 3일 이후(상황에 따라 변동 가능) 시험하였다. 본 실험의 결과, 강우강도가 30 mm/hr와 50 mm/hr인 경우에는 화강석 틈새투수블록포장에서 지표 유출이 발생하지 않았으며, 강우강도 100 mm/hr의 경우 260 L의 지표 유출이 발생하여, 불투수표면 대비 84%의 지표유출 저감률을 보여줌으로서 투수블럭에 물순환 성능에 대한 효과를 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1367-1373
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• 2011

본 연구에서는 천연냉매를 적용한 압축/흡수식 하이브리드 고온제조 히트펌프를 실험적으로 연구한 결과를 제시하였다. 압축/흡수식 히트펌프는 기존의 증기압축 히트펌프에 비해 고온영역을 포함한 넓은 생산온도범위, 높은 승온기능, 다양한 용량 제어방법 등 여러가지 장점을 가지고 있다. 제작된 하이브리드 히트펌프는 현재 실제 산업현장에 적용하기 이전의 초기 시제품 단계로 실험실에 설치하여 운전하였으며, 주요 구성부품으로는 이단압축기, 흡수기, 재생기, 과열냉각기, 용액 열교환기, 용액펌프, 기액분리기/정류기 등이다. 성능실험에서 $50^{\circ}C$의 열원을 고온 및 저온열원으로 사용한 결과 $90^{\circ}C$ 이상의 고온수 토출과 10 kW급의 난방 용량을 얻을 수 있었다. 혼합냉매의 성분비 변화에 따른 압축기/펌프 유량의 순환비 변화 및 다양한 성능변화를 실험적으로 관찰하였으며, 시스템의 효율과 용량에 있어 최적 성분비가 존재함을 확인하였다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제37권3호
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• pp.201-209
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• 2004

생명구조장치(ECLS)는 호흡부전 및 심부전에 적용하는 장치로 세계적으로 많은 연구개발과 임상시도가 계속되고 있다. 현재까지 생명구조장치의 혈류펌프로는 비박동형 구동장치가 표준으로 사용되고 있으며, 박동형 구동장치는 생리적인 측면에서 유리하지만 급격한 회로압 상승과 그에 따른 혈구손상에 대한 우려가 있고 특히 막형산화기를 사용하는 인공폐 회로에서 기피되어 왔다. 본 연구는 인공폐 실험모델에서 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치함으로써 언급한 부작용을 최소화시키면서 생리적인 박동혈류를 유도할 수 있을 것이라는 가능성을 검증하였다. 실험대상은 올레익산으로 급성 호흡부전증이 유발된 잡견(N=16)을 사용하였다. 실험군은 사용된 구동펌프의 종류와 압력완충장치의 유무에 따라 3개 군으로 분류하였다. 제1군(n=6)은 대조군으로 원심펌프를 이용하였고, 제2군(n=4)은 단일 박동형 구동펌프를 사용하였으며, 제3군(n=6)은 단일 박동형 구동펌프에 압력완충장치를 설치하였다. 실험모델은 흉강 절개 후 우심방-대동맥을 우회시키는 부분 체외순환 형태로, 1.8～2 L/min의 펌프박출량에서 2시간을 구동하였다. 관찰지표는 주로 혈역학 변화, 회로압, 혈액검사 및 혈구세포에 미치는 영향 등에 한정하였다. 맥동압(pulse pressure)은 박동형 구동펌프를 이용한 2군(47$\pm$10 mmHg)과 3군(41$\pm$9 mmHg)에서 비박동형 원심펌프를 이용한 1군(17$\pm$7 mmHg)에 비해 유의하게 높았다(p<0.001). 막형산화기에 걸리는 회로압은 1 군의 경우 222$\pm$8mmHg, 2군의 경우 739 $\pm$ 35 mmHg, 3군의 경우 470$\pm$ 17 mmHg였다(p<0.001). 순환 2시간째의 동맥혈 산소분압은 1군에 비해 박동혈류를 사용하는 2군과 3군에서 현저하게 높았다(77$\pm$41, 96$\pm$48, 97$\pm$25 mmHg; p<0.05). 혈구손상지표인 혈장 유리 헤모글로빈치는 1군에서 가장 낮았고, 2군에서 가장 높았으며, 3군에서 유의하게 감소하였다(55.7$\pm$43.3, 162.8$\pm$113.6, 82.5$\pm$25.1 mg%; p<0.05). 기타 혈액검사치는 특별한 차이가 없었다. 이상의 결과에서 단일 박동형 구동펌프는 비박동형 원심펌프에 비해 막형산화기의 산소교환에 유리한 반면, 회로압과 혈구세포 손상 측면에서 불리하다는 것을 알 수 있었다. 그러나 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치하는 경우, 회로압 상승과 혈구세포손상을 유의하게 감소시킬 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.660-664
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• 2004

The flow fields of a lubrication oil pump has been simulated by using CFD in order to improve performance of the pump. The grid for the one flow passage is applied for estimating pump performance. The calculation result shows that there are unfavorable flow characteristics of flow recirculation in the casing part by the guide vane. Thus, the guide vane is modified to reduce the recirculation region. Performance test shows that the modified model pump efficiency is increased by $6\%$ at the rated point compared to that of the original model.

• Journal of Chest Surgery
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• 제38권10호
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• pp.661-668
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• 2005

배경: 체외순환장치 중 막형산화기를 사용하는 인공심폐기나 생명구조장치(Extra-corporeal Life Support System; ECLS)는 혈액이 통과하기 위해 막형산화기 전방에 구동점프가 요구된다. 국내에서 개발된 박동식 생명구조장치(T-PLS)의 경우는 막형산화기가 두 개의 혈액주머니 사이에 위치하여 액츄에이터가 번갈아 까내는 구조로 되어 있다 저자 등은, 만일 저항이 낮은 gravity-flow hollow fiber 막형산화기를 사용한다면 두 개의 혈액주머니와 박동점프를 막형산화기 후방에 설치하는 것이 가능하며, 이러한 구조는 같은 펌프박동 조건에서 2배의 맥박수를 보장하므로 펌프박출량이 증가될 것으로 가정하였다. 본 실험은 한국형 생명구조장치의 회로구성을 최적화하기 위해 계획되었으며, 기존의 막형산화기를 사용한 직렬회로구조와 gravity-flow hollow fiber 막형산화기를 이용한 병렬회로 구조를 박동에너지와 펌프박출량을 이용하여 비교하였다. 대상 및 방법: 실험은 $35\~45kg$의 돼지 12마리에서 심실세동혈 심정지 모델을 만들었으며, T-PLS 회로구성 형태에 따라 두 군으로 나누었다. 직렬군은 두 개의 혈액주머니 중간에 기존 막형산화기를 직렬로 설치하였으며, 병렬군은 gravity-flow hollow fiber막형산화기 후방에 이중구동점프를 병렬로 설치하였다. 펌프박출량은 대동맥 도관에서 직접 혈류를 측정하였고, 등가압력에너지(EEP)는 실시간으로 컴퓨터에 저장된 펌프박출곡선과 하행대동맥 혈압곡선에서 계산하였다. 각 지표는 점프속도 30, 40, 50 BPM에서 매번 측정하였다. 결과: 두 군 모두 박동에너지 측면에서 충분한 박동성을 보여주었다. 점프속도 30, 40, 50 BPM에서 EEP와 평균동맥압의 변화율은 병렬군의 경우 $13.0\pm.7\%,\;12.0\pm1.9\%,\;and\;7.6\pm0.9\%$였으며, 직렬군의 경우 $22.5\pm2.4\%,\;23.2\pm1.9\%,\;and\;21.8\pm1.4\%$였다. 점프박출량의 경우는 점프속도 40, 50 BPM에서 병렬군의 경우 $3.1\pm0.2\;and\;3.7\pm0.2L/min$였으며, 직렬군의 경우 $2.2\pm0.1\;and\;2.5\pm0.1\;L/min$였다(p<0.05). 결론: 혈류 저항이 낮은 gravity-flow 막형산화기를 사용하여 T-PLS 구동점프를 병렬회로로 배치할 경우 효과적인 박동성은 유지하면서, 기존의 막형산화기를 이용한 직렬회로 구조에 비해 점프박출량을 증가시켰다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제29권11호
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• pp.1218-1222
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• 1996

근래에 와서 심장수술 기법 및 심근보호법의 현저한 향상에도 불구하고 심장수술 환자들의 약 0.1~0.8 % 에서는 여전히 심장수술후 약물 치료나 대동맥 풍선펌프 등의 전통적인 치료법에 반응하지 않는 급성 심부전증이 발생하고 있다. 이런 환자들에서는 보다 적극적인 순환보조법으로 심실보조를 시행할 필요가 있는데, 현재 이런 목적으로 원심성 펌프가 비용이 비교적 저렴하고 사용하기 편리하다는 점에서 세계적으로 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 아직 국내에서는 이러한 심실보조장치로서의 원심성펌프의 사용에 관한 문헌 보고가 매우 드문 실정이다. 1992년 1월 부터 1996년 1월 까지 서울대학병원에서는 총 2986례의 개심술이 시행되었는데, 이들 환자 중 모두 10명에서 심장수술후 전통적인 치료법에 반응하지 않는 심부전증이 발생하여 Biomedicus 원심성 펌프를 이용한 심실보조를 시행하였다. 10명의 환자중 남자가 8명 여자는 2명이였으며 평균 연령은 50$\pm$20세였다(범위; 9세~77세). 환자들이 받은 수술로는 6명의 환자가 관상동맥우회수술을 받았으며 이중2명의 환자는 관상동맥우회수술과 함께 대동맥판막치환수술을 시행받았다. 그밖에 대동맥박리증 수술 2례, 그리고 폐색전제거술 및 심장이식수술이 각각 1례씩 있었다. 심실보조 형태로는 전체 환자 중 5명의 환자에서 좌심실 보조를 시행하였으며 1명에서 우심실보조 그리고 4명에서 양심실보조를 시행하였다. 심실보조 기간은 평균 76$\pm$51시간이였다(범위; 24시간~175 시간). 10명중 7명에서 심실보조 장치 이탈이 가능하였고 이중4명이 생존하여 퇴원하였다. 사망 환자들의 사망 원인으로는 진행성 심부전증 2례, 그리고 다장기 부전증, 심실세동, 비가역적 뇌손상, 기계적 문제가 각각 1례씩이였다. 사망환자와 생존 퇴원환자간의 심폐바이패스시간, 대동맥차단시간, 심실보조시간에서 통계학적인 차이는 없었다. 원심성 심실보조장치 삽입에 연관된 주된 합병증으로는 출혈(7), 급성 신부전증(6), 감염(3), 그리고 신경학적 합병증(2)등이 관찰되었다. 결론적으로 원심성 펌프는 단기 순환보조용으로 비교적 만족한 결과로 사용될 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권3호
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• pp.84-92
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• 2022

전기-정유압식 작동기(EHA)는 독립적으로 유동력원을 운용함에 따라, 복잡한 유압 배관을 제거할 수 있어 누유 및 중량 최소화, 안전성 향상의 장점이 있어 최근 항공기용 비행제어 분야에서 사용되고 있다. 이러한 EHA를 탑재하는 항공기의 경우, 기존 중앙 유압시스템을 탑재한 항공기에 비해 제한된 냉각원에 따른 EHA의 열관리 이슈가 대두된다. 이러한 열관리 이슈의 해결을 위해서는, EHA의 열특성을 예측할 수 있는 열해석 모델이 필요하다. 본 연구에서는 유압펌프 및 전기모터로 구성되는 EHA 유압동력모듈의 내부 회전체를 고압 하에서 고속으로 회전이 가능하도록, 유압동력모듈 내부에 유체 순환 회로를 적용하였다. 적합한 열해석 모델을 구축하고, 유냉식 또는 비유냉식 유압동력모듈 적용에 따른 해석 결과의 비교 및 검토를 통해 EHA의 열특성 영향성을 확인하고자 하였다.