• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권1호
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• pp.19-31
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• 1994

기사용 핵연료 저장조에 대한 열수력 해석과 관련된 인자들이 열수력 해석에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 기사용 핵연료에서 발생하는 붕괴열(decay heat)을 제거하기 위해 일어나는 자연 순환(natural circulation)현상을 모사하기 위해 단순화된 유동망(simplified flow network)해석 모델을 사용하였다. 기사용 핵연료 저장조의 각 셀에 저장되는 연료 집합체에서 발생하는 붕괴열을 제거하기 위해 흐르는 유량의 압력 손실량이 자연순환을 일으키는 밀도차이에 의해 생성되는 구동력(driving force)과 평형을 이루는 관계를 이용하여 지배 방정식을 유도하였다. 그러나 유량, 저항 계수, 붕괴열, 밀도 등의 변수들이 서로 종속 관계를 갖기 때문에 반복 계산을 통해 해를 얻게 된다. 본 해석을 적용한 영광 3, 4호기의 경우, 12채널을 고려하였고 사용되는 입력 (저항 계수, 붕괴열)을 보수적으로 결정하였다. 본 연구를 통해 영광 3, 4호기 기사용 핵연료 저장조의 열수력 특성을 구하였다. 또한 유동로를 따라 형성되는 유동 저항중에 기하학적 요인에 의한 압력 손실은, 기사용 핵연료 저장조의 경우 압력 용기내의 유동과 달리 천이 영역(transition region)이 존재하게 되므로 Reynolds수에 민감한 것을 알 수 있다. 간극 유동은 조밀화된 연료 집합체 (consolidated fuel assembly)가 아닌 경우 무시할 수 있었다.

• 유변학
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• 제10권4호
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• pp.217-226
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• 1998

단섬유 강화 고분자의 사출성형시 고분자 수지의 유동에 의하여 섬유배향이 필연적으로 일어나며, 섬유배향에 의한 이방성 (anisotropy)은 최종성형물의 품질과 기계적인 특성 등에 많은 영향을 미친다. 사출공정 중에서 충전과정(filling stage)은 섬유배향에 지배적인 역할을 하므로, 충전과정의 유동장을 정확하게 해석하는 것은 매우 중요하다. 형상이 복잡한 캐비티(cavity)와 다중 캐비티에서는 먼저 충전이 완료되어 현탁액(suspension)이 압축을 받고 있는 영역들이 존재하게 된다. 기존의 방법처럼 사출성형의 충전과정을 비압축성 유동으로 가정하면 정확한 유동장을 계산할 수 없다. 본 연구에서는 충전과정에서 압축성을 고려한 혼합 유한요소법/유한차분법을 이용하여 유동장을 계산하였다. 충전이 완료되는 순간에서, 이차배향텐서에 대한 배향변화방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 해석함으로써 3차원 섬유배향장을 예측하였다. 충전시간이 다른 4개의 캐비티를 갖는 금형을 제작하여 충전과정에서 압축성 효과를 고려한 수치해석 결과가 실험과 잘 일치함을 보였다. 또한, 압축성과 비압축성 유동장에서 이론적으로 계산된 섬유배향의 차이를 정성적 및 정량적으로 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6452-6457
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• 2014

최근에 지구온난화 문제로 인하여 R134a 냉매에 대한 규제가 강화되면서 대체냉매로서 R1234yf 냉매가 개발되었다. 냉동사이클에서 팽창장치인 모세관은 유량제어와 압력조절의 역할을 한다. 본 연구에서는 모세관에 흐르는 냉매유동의 지배 방정식을 사용하여 R134a와 R1234yf 냉매에 대하여 해석적 연구를 수행하였다. 모세관 길이를 1-4 m로 변화시켰을 때 R1234yf 냉매의 질량유량은 47.0% 감소하였다. 모세관의 직경을 1.3-1.5 mm로 변화시켰을 때 R134a 냉매와 R1234yf 냉매의 질량유량은 각각 117.9%와 121.0% 증가하였다. 모세관 입구의 과냉도를 $0-7^{\circ}C$ 변화시켰을 때 R134a 냉매와 R1234yf 냉매의 질량유량은 28.3%와 29.1% 증가하는 것으로 나타내었고, 모세관 입구에서 운전조건을 $35-60^{\circ}C$로 변화시켰을 때 R134a 냉매는 31.0%, R1234yf 냉매는 45.4% 증가를 각각 나타내었다.

• 한국안광학회지
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• 제13권1호
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• pp.5-13
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• 2008

목적: 각막 부착 콘택트렌즈에는 어떠한 힘이 작용하며 또한 이 힘에 따른 렌즈의 운동을 알아보고자 본 해설을 작성하였다. 방법: 렌즈 아래 눈물층에는 모세관작용에 따른 힘이 발생하고 렌즈 회전에 따른 눈물층 간격변화에 기인하는 복원력이 발생한다. 눈깜빡임에 따라 콘택트렌즈는 눈꺼풀-렌즈 사이 마찰력과 눈꺼풀의 가속도에 의한 힘, 눈물층의 복원력 및 점성저항력에 의해 운동(움직임)이 결정된다. 눈깜빡임 도중/후 매순간 렌즈의 위치를 예측할 수 있는 미분방정식과 그 수치계산 프로그램 모델을 수립하였다. 이 컴퓨터 모델을 사용하여 눈깜빡임 주기, 렌즈의 BC, 눈꺼풀 압력 변화에 따른 매 순간 렌즈 위치를 예측할 수 있었다. 결과: 눈깜빡임 주기가 길수록, 눈꺼풀 압력이 클수록 눈꺼풀에 의한 마찰력 영향이 커져 렌즈 움직임이 커지며 BC가 증가할수록 눈물층 간격이 증가하여 점성저항력이 감소하며 따라서 렌즈 움직임이 커지는 것을 알 수 있었다. 눈깜빡임 후 렌즈는 눈물층 간격 변화에 따른 복원력과 눈물층의 점성저항력에 의해 진폭이 감소하는 진동을 하면서 평형위치로 복귀하게 된다. 이 경우 BC가 증가할수록 저항력이 감소하여 평형 위치로의 접근이 빨라진다. 결론: 콘택트렌즈의 움직임은 렌즈-각막 사이 눈물층의 물성 및 형상과 아울러 눈깜빡임에 의해 지배된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.199-208
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• 2010

건물에 설치된 마찰감쇠기는 외력의 크기에 따라 정지와 운동의 상태를 반복하여 외부 입력에너지를 소산시키기 때문에 외력과 응답관계가 비선형이다. 마찰감쇠기가 설치된 단자유도 건물은 마찰감쇠기외에 점성감쇠가 동시에 존재하므로 해석적인 정해를 구하기가 어렵다. 본 연구에서는 첫째, 점성과 마찰감쇠가 있는 단자유도계 건물의 자유진동 정해를 통하여 변위응답과 가속도 응답특성을 분석하였다. 둘째, 자유진동의 경우 응답이 멈출 때까지 소산에너지식을 이용하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 셋째, 조화가진 일 때는 수치해석을 통하여 마찰력비 $F_r$에 따른 응답 특성을 알아보았다. 넷째, 조화가진의 경우 에너지 균형식을 바탕으로 등가점성감쇠비를 유도하였다. 등가점성감쇠비는 변위응답비의 영향을 받으므로 응답을 알아야만 구할 수 있다. 건물 응답의 진동수 특성은 협소영역(narrow band)이므로 고유진동수에 의해 지배된다고 가정하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 마지막으로, 유도한 자유진동과 조화가진의 등가점성감쇠비를 이용한 등가선형운동방정식의 해를 비선형 수치해석 한 결과와 비교하여 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.677-685
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• 2006

수화열 균열 저감 기법 중 내부구속이 지배적인 구조물에서 단면의 내외부 온도차를 관리하는 방식은 그 활용도가 매우 높다. 그러나 현 국내 기준의 내외부 온도차와 온도균열지수 관계식은 균열 발생 가능성을 과대평가하는 경향이 있다. 본 연구에서는 그러한 평가식이 유도된 배경을 단계별로 추적하여 타당성을 검증해 보았으며, 그 결과 재령에 따른 탄성계수의 변동성이 고려되지 않은 단순한 재료모델을 사용한 경우에 해당됨을 밝혔다. 개선된 재료모델로 증분형태 구성방정식인 hypoelastic 모델을 사용한 결과 온도균열지수가 기존 식보다 증가되었으며, 그 증가량은 다양한 조건들에 의존하는 것으로 나타났다. 본 연구의 분석 결과와 해외사례를 참조하여 평가식의 개선된 형태를 고찰하였으며 또한 평가시 필요한 내외부 온도차를 시공 조건들의 영향을 고려하여 용이하게 추정할 수 있는 식도 제안하였다. 추후 해석 및 실험 자료가 축적되면 구조물과 배합의 주요 특징들을 반영하여 평가식을 세분화하는 것도 바람직하다고 생각된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.181-188
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• 2012

대향류확산화염의 화염소화에 있어서 에지화염 역할에 관한 실험적 연구가 진행되었다. 속도비, 버너직경, 그리고 버너간격을 변화시키며 수행된 실험에서 전체신장률에 따른 화염소화 임계질소몰분율의 그래프는 c-커브 형태로 나타났다. 고신장률화염에서는 화염소화 임계질소몰분율의 그래프가 하나의 곡선으로 일치하였으며, 화염이 일차원의 응답특성을 갖는 것을 확인하였다. 화염 소화는 바깥 에지화염이 반경방향으로의 진동 후에 화염 중심으로 수축하며 소화하는 영역, 진동 없이 화염중심으로 수축하며 소화하는 영역, 그리고 바깥 에지부분의 수축과 진동 없이 화염중심에 화염 구멍이 생기며 소화하는 영역으로 세 가지 모드로 나타났다. 화염 표면온도 측정과 에너지 방정식의 각항을 수치해석 한 결과를 토대로 에지화염부분에서의 반경방향 전도 열손실이 에지화염의 불안정을 야기한다는 것과 전도를 통한 열 공급뿐만 아니라 대류를 통한 열 공급도 바깥 에지화염의 안정화에 기여한다는 것을 보였다. 그리고 반경방향의 전도열손실이 수축하며 소화하는 메커니즘의 지배적인 역할을 함을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.5-16
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• 2002

사면 내의 지하수 유동과 사면의 안정성에 대한 강수의 영향을 평가하기 위하여 수리지질역학적 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 변형성 지질매체 내에서의 포화-불포화 지하수 유동을 설명하는 완전 연동된 간극탄성론적 지배 방정식들과 Galerkin 유한요소법에 근거하여 개발되었다. 이렇게 개발된 완전 연동된 수리지질역학적 수치 모델은 다양한 강수량 조건 하에 있는 불포화 사면에 대한 일련의 수치모의실험에 적용되었다. 이러한 수치모의실험 결과들은 강수량이 증가할수록 사면의 전반적인 수리역학적 안정성이 저하되며 잠재적인 파괴가 사면 전단부에서부터 시작되어 사면 정상부 쪽으로 팽창됨을 보여주고 있다. 강수량이 증가함에 따라 수리지질학적으로는 압력수두와 전체 수리수두가 증가한다. 그 결과 지하수면이 상승하고 불포화대가 감소하며 삼출면이 사면 전단부로부터 사면 정상부쪽으로 팽창하고 이러한 삼출면에서의 지하수 유동 속도도 증가하게 된다. 한편 강수량이 증가함에 따라 지질역학적으로는 사면 전단부를 향해 수평 변위는 증가하지만 수직 변위는 감소하게 된다. 이는 강수량 증가에 따른 지하수면의 상승에 수반하는 부력에 기인하는 것으로 해석된다. 그 결과 사면의 전반적인 변형이 사면 전단부를 향해 심화되고 전단파괴 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 두꺼워지면서 사면 전단부에서부터 사면 정상부 쪽으로 팽창하게 된다. 또한 수치모의실험 결과들은 이러한 잠재적인 전단파괴면과 지표면 사이의 지반에서는 잠재적인 인장파괴가 발생할 수 있음을 보여주고 있다.

• 멤브레인
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• 제24권3호
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• pp.223-230
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• 2014

바이오가스로부터 폴리설폰 분리막을 이용한 메탄 농축 특성을 수치해석 방법으로 분석하였다. 향류 흐름 분리막 공정의 지배 방정식을 유도하고 무차원화 한 후 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어을 이용하여 공정모사하였다. 공급 기체의 메탄 몰분율이 0.5인 경우 주어진 전형적 운전조건 상태에서 분리막 길이에 따른 잔류 측의 메탄 몰분율은 시점에서 종점으로 이동하면서 0.5에서 0.8로 증가하였으며 공급유량 대비 잔류유량 비율은 1.0에서 0.57으로 감소하였다. 공급 메탄 몰분율을 0.9로 변화시킨 경우 잔류 측의 최종 메탄 몰분율은 0.93으로, 공급대비 잔류유량은 0.91로 증가하였다. 공급 측 압력이 증가하여 투과 측 압력 대 공급 측 압력 비 값이 0.33에서 0.17로 변경될 경우 단 수율이 0.1과 같이 낮은 영역에서는 잔류 측 메탄 농도 변화가 거의 없는 반면, 단 수율이 0.3과 같이 높은 영역에서는 증가함을 확인할 수 있었다. 분리막 면적이 $1.14m^2$에서 $2.57m^2$로 증가되면 단 수율의 변화에도 불구하고 잔류 측 메탄 농도가 비교적 높게 유지됨을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.25-34
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• 1993

지하구조물은 일반적으로 영역의 무한성, 다양한 하중, 복합적인 구성재료 등으로 인하여 그 거동의 해석이 난이하다. 특히, 장기거동이 중요시되는 연약지반의 굴착문제 등에 있어서는 시간에 의존하는 점탄소성거동을 해석에 고려하여야만 한다. 본 연구에서는 점탄소성거동을 해석하는 방법으로서, 내부요소를 사용하지 않은 경계요소 해석방법을 유도하고, 정계요소와 유한요소를 조합하여 해석하는 방법을 도출하였다. 점탄소성을 고려한 지배적분방정식에서 점소성응력에 대한 영역적분은 극좌표를 이용한 직접적분방법을 적용하여 경계적분화하였고, 이에 따른 계방정식을 이용하여 프로그램화하였다. 또한 경제요소 프로그램을 점소성 유한요소 프로그램과 조합하여 굴착면 주위에 발생하는 시간의존 비탄성거동을 합리적으로 해석하도록 하였다. 경계요소해석 및 조합해석 결과는 정해 및 유한요소해석의 결과와 비교하여 검토하였다. 비교결과 내부요소를 사용하지 않은 경계요소법으로는 국부적인 응력집중으로 인한 비선형성이 충분히 고려되지 못함을 알 수 있었다. 반면에 유한요소-경계요소 조합방법으로는 상대적으로 많은 자유도를 가진 타 방법에 비교하여 합리적인 결과를 얻음을 알 수 있었다. 따라서 시간에 의존되는 비탄성체의 해석에 있어서 조합방법을 사용하면 하중조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 유한요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 효용적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.