• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.103-103
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• 2017

증발기의 형태에 따라 수치적 해석을 진행하면서 최적의 효율을 나타낼 수 있는 증발기를 설계하는 것이 중요하다. 증발기의 수치적 해석은 EES 프로그램을 이용하여 진행되었으며, 계산의 검증은 자사의 제품의 성능과 비교하면서 검증하였다. 증발기의 수치적 해석의 구성은 지배방정식과 연속방정식을 이용하여, 냉매의 총괄열전달계수, 관내외벽의 열전도율, 공기의 총괄열전달계수를 이용하여 총괄열전달계수를 계산하였으며, 총괄열전달계수를 이용하여 증발기의 열량을 계산하였다. 증발기의 수치적 해석과 자사 제품 5개의 제품과 비교하였고, 평균적으로 약 10%의 오차율을 보였다. 신뢰성이 확보된 계산식을 이용하여 Fin의 간격, 단위 질량유량, 열 교환 코일 길이, 풍량의 조건을 각각 변동시켜 증발기 열량 비교를 하며 경향성을 고찰하였다. Fin의 간격을 1mm에서 20mm으로 0.5mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 핀 간격이 좁으면 공기 유속이 빨라져 열 교환 효율이 낮아지며, 반대로 넓어지면 냉매 유량에 비해 공기 유량이 많기 때문에 열 교환 효율이 낮아진다. 열 교환 코일 길이를 500mm에서 2400mm으로 50mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 열 교환 코일 길이가 길어질수록 배관의 마찰력과 냉매의 온도 상승으로 인하여 공기 온도와의 온도 차이가 줄어들어 열 교환 효율은 낮아진다. 풍량을 20cmm에서 400cmm으로 10cmm 간격으로 변화 시켰을 경우, 일정 풍량 이상 올라가면 공기 유속이 빨라져서 열량이 낮아지는 경향을 보인다. 질량유량을 3g/sec에서 174g/sec으로 4.5g/sec 간격으로 변화 시켰을 경우, 질량 유량에 따라 비례적으로 열량이 높아지는 경향을 보이다가 일정 질량 유량 이상에서는 공기 풍량에 비해 냉매 유량이 많기 때문에 반비례적으로 열량이 낮아진다. 이처럼 증발기의 설계는 Fin 간격, 열 교환 코일 길이, 풍량, 질량유량 등을 복합적으로 고려하여 증발기 설계를 해야 하며, 저장고의 크기, 부하, 사용목적에 따라 최적화된 증발기를 설계하여야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.20-20
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• 2021

하천에서 유해화학물질 유출사고로 인하여 오염물질이 유입되었을 경우, 이에 대응하기 위하여 오염운의 도달시간과 농도를 예측하는 것은 매우 중요하다. 종방향의 혼합거동이 중요한 넓은 범위의 하천을 대상으로 오염물질의 이송을 예측하기 위하여 일반적으로 1차원 Fickian 모형을 사용한다. 그러나 실제 하천에서 오염물질의 농도를 측정하였을 경우, 대부분의 농도분포는 오염물질의 저장대효과로 인하여 긴 tail 부분을 갖는 왜곡된 분포를 갖게 된다. 이러한 저장대 효과는 여러 하천내의 다양한 불규칙성으로부터 발생하나, 국내 하천에 많은 보가 설치되어 있음에도 불구하고 하천 내부에 설치된 수리구조물에 의하여 발생하는 인공적인 저장대 효과에 관한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실내 수리실험과 수치 모의를 통하여 노치가 존재하는 보주변에서의 흐름 특성과 오염 물질의 이송 특성을 규명하고, 이를 통해 보의 지형 및 수리적 인자가 저장대 메커니즘에 미치는 영향을 분석하였다. 수리 실험을 통한 넓은 범위에서의 수평방향 흐름장과 농도장을 측정하기 위하여 본 연구에서는 광역 계측방법인 Large Scale Particle-Image-Velocimetry (LSPIV) 기법과 Planar-Concentration-Analysis (PCA) 기법을 각각 유속과 농도 측정을 위해 적용하였다. 더 많은 보의 지형 및 수리적 조건에 따른 저장대 메커니즘을 분석하기 위하여 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 모형을 통해 모의조건을 확장 적용하였다. 측정 및 모의 결과를 바탕으로 노치가 존재하는 보의 지형 및 수리적 인자가 저장대 메커니즘에 미치는 영향을 분석하였다. 저장대 영역 면적의 크기는 노치사이의 간격이 증가할수록 증가하였으며 노치의 높이의 경우에는 크게 민감하지 않은 경향을 나타냈다. 추적물질의 체류 시간은 노치사이의 간격과 보의 높이가 증가할수록, 유량이 감소할수록 증가하여 질량교환계수 값이 감소하는 경향을 나타냈다. 프루드 수와 레이놀드 수 모두 질량교환계수와 양의 상관 관계를 나타냈으나 저장대 영역의 면적의 크기와는 낮은 관계성을 나타냈다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.89-89
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• 2019

수환경으로 유출되는 유해화학물질은 독성을 가지고 직접 유출되거나 다양한 매체와 반응하여 화재 및 폭발 등의 사고가 발생한다. 실제로 낙동강 유역에서는 1991년 페놀 유출사고를 시작으로 2009년 구미공단 '1,4-다이옥산' 유출사고, 2014년 11월 경북 봉화군의 황산유출사고 등 크고 작은 사고가 빈번히 발생하고 있으며 작년 6월에는 대구와 부산의 수돗물에서 과불화화합물이 검출되기도 하였다. 이러한 대규모 사고를 방지하기 위해 신속한 오염물의 거동 예측이 가능한 추적모델이 필요하며, 본 연구에서는 수환경으로 유출된 유해화학물질의 추적을 위한 1차원 저장대 모형을 개발하였다. 일반적으로 저장대 모형은 복잡한 하천 구조를 하천의 주 흐름이 존재하는 본류대와 하천 흐름이 정체되는 저장대, 그리고 하상구조로 단순화 하여 나타낸다. 본류대에서는 하천흐름에 의한 이송 및 횡방향 유속차로 발생하는 전단류에 의한 확산이 일어나며, 저장대와의 물질교환으로 발생하는 저장효과와, 하상구조와의 흡착 및 탈착, 그리고 생물화학적 반응 및 휘발이 발생한다고 가정한다. 본류대와 저장대간의 질량교환은 난류유속변동과 농도차에 의해서만 발생한다고 가정하고 오염물질의 이송과 분산과정을 해석한다. 저장대에서는 이송 및 전단류에 의한 확산은 일어나지 않으며, 본류대와의 물질교환으로 발생하는 저장효과와 하상구조로의 흡착, 그리고 생물화학적 반응 및 휘발이 발생한다고 가정하며, 하상구조에서는 본류대 및 저장대와의 흡착 및 탈착만 발생한다고 가정한다. 저장대 모형의 해석을 위해서는 리치(Reach) 별로 본류대 분산계수($K_F$), 본류대 면적($A_F$), 저장대 면적($A_S$), 그리고 저장대 교환계수(${\alpha}$)의 네 가지 저장대 매개변수가 필요하며 본 연구에서 개발된 저장대 모형은 흡탈착, 생물화학적 반응 및 휘발 과정을 모두 고려하여 유해화학물질의 확산 거동을 모의한다. 최적의 리치길이, 흡탈착, 반응 및 휘발 계수를 산정하여 모형의 정확도를 향상시켰으며, 신속하고 정확하게 오염물의 거동을 예측할 수 있었다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.35 no.7
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• pp.537-542
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• 2014

The Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) has observed the Earth's mass redistribution mainly caused by the variations of groundwater, ice sheet, and sea level since its launch in April 2002. The global gravity model estimated by the GRACE observation is corrected by barometric pressure, and thus represents the change of Earth mass on the Earth's surface and below Earth's surface excluding air mass. However, the total air mass varies due to the water exchange between the Earth's surface and the atmosphere. As a result, the nominal GRACE gravity model should include the Earth's gravity spectrum associated with the total air mass variations, degree 0 and order 0 coefficients of spherical harmonics ($C_{00}$). Because the water vapor content varies mainly on a seasonal time scale, a change of $C_{00}$ (${\delta}C_{00}$) is particularly important to seasonal variations of sea level, and mass balance between northern and southern hemisphere. This result implies that ${\delta}C_{00}$ coefficients should be accounted for the examination of continental scale mass change possibly associated with the climate variations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.53-53
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• 2020

오염물질 유출 사고가 발생했을 경우 안전한 수자원의 관리 및 공급을 위해 오염물질의 혼합거동에 대한 정확한 해석이 필요하다. 하천에 유입된 오염물질의 혼합 거동에 영향을 미치는 인자들은 다양하지만, 수리구조물 등에 의해 발생한 저흐름 영역에 의해 오염물질이 정체되는 현상에 대한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 특히, 국내 하천에는 약 33,000여 개가 넘는 취수보가 설치되어 있으며, 이 보들은 대부분 광정보 형태의 농업용수 취수를 목적으로 하고 있다. 이러한 보에는 저유량 시기에 보 상하류간의 흐름을 원활하게 하기 위한 노치(notch) 형태의 배수로가 설치되어 있으며, 노치로 인하여 보 상류쪽에 연직방향 뿐만 아닌 수평방향 흐름장의 변화 및 저흐름 영역이 형성된다. 따라서 본 연구에서는, 노치가 설치된 보 구조물 주변에서의 수평 방향 흐름 구조 및 오염물질의 혼합 거동을 분석하여 하천 저장대 모형의 매개변수를 산정하였다. 저흐름 영역에 의하여 오염물질의 정체현상이 발생할 경우, 일반적으로 오염물질 혼합 해석에 사용되는 Fickian 이송-확산 모형은 농도의 공간 분포를 잘 재현하지 못하기 때문에 non-fickian 모형인 하천 저장대 모형이 널리 사용되고 있다. 하천 저장대 모형에서의 주요 매개변수로는 저장대 영역(저흐름 영역)의 면적과 질량교환계수가 있으며, 본 연구에서는 노치의 조건 변화에 따른 저장대 영역 및 질량교환계수의 변화를 분석하기 위하여 수리실험을 수행하였다. 노치의 조건 변화에 따른 저장대 모형의 매개변수 산정을 위하여 보 구조물이 설치되어 있는 개수로에서 수리실험을 수행하였으며, 광범위의 수평방향 흐름구조 및 오염물질의 혼합거동을 분석하기 위하여 LSPIV(Large Scale Particle-Image-Velocimetry) 및 PCA(Planar-Concentration-Analysis) 기법을 이용하여 유속 및 오염물질의 농도자료를 취득하였다. 취득된 유속 자료 및 농도자료를 바탕으로 보 상류에 위치한 저흐름영역의 크기 및 저흐름 영역과 주 흐름 영역 사이의 농도변화를 분석하였다. 실험자료 분석결과, 노치의 간격이 커질수록 저흐름영역의 크기 또한 증가하였으며, 오염물질의 체류시간 또한 증가하는 것으로 밝혀졌다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.29 no.2
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• pp.144-150
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• 1985

For the separation of boron isotopes, aminated polystyrenedivinylbenzene ion-exchange resins were prepared by chloromethylation of styrene-divinylbenzene copolymer (DVB 10%), followed by the reaction of methylamine. During the preparation of styrene-divinylbenzene copolymer, heptane for the porous resin and toluene for the non-porous resin were used as diluent, and the pore volume of the resins was determined by mercury porosimeter. In both water and aqueous alcohol solutions, the distribution coefficient of boric acid was decreased in accordance with increasing the alcohol concentration and the number of carbon atoms in the alcohol molecules. As a result of separatioin of boron isotope with nonporous and porous resin in water solvent, the separation efficiency of porous resin is better than that of the nonporous, and the result in both water and 50% methyl alcohol solvent relevant to nonporous resin indicated that the latter was better than the former.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.25 no.3
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• pp.321-329
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• 2013

Recently, the medium-low level radioactive waste from nuclear power plant must be transported from temporary storage to the final repository. Medium-low level radioactive waste, which is composed mainly of the liquid ion exchange resin, has been consolidated with cementitious material in the plastic or iron container. Since cementitious material is brittle, it would generate cracks by impact load during transportation, signifying leakage of radioactive ray. In order to design the safety transporting equipment, there is a need to check the compressive strength of the current waste. However, because it is impossible to measure strength by direct method due to leakage of radioactive ray, we will estimate the strength indirectly by the dynamic modulus of elasticity. Therefore, it must be identified the relationship between of strength and dynamic modulus of elasticity. According to the waste acceptance criteria, the compressive strength of cement based solid is defined as more than 3.44 MPa (500 psi). Compressive strength of the present solid is likely to be significantly higher than this baseline because of continuous hydration of cement during long period. On this background, we have tried to produce the specimens of the 28 day's compressive strength of 3 to 30 MPa having the same material composition as the solid product for the medium-low level radioactive waste, and analyze the relationship between the strength and the dynamic modulus of elasticity. By controling the addition rates of AE agent, we made the mixture containing the ion exchange resin and showing the target compressive strength (3~30 MPa). The dynamic modulus of elasticity of this mixtures is 4.1~10.2 GPa, about 20 GPa lower in the equivalent compressive strength level than that of ordinary concrete, and increasing the discrepancy according to increase strength. The compressive strength and the dynamic modulus of elasticity show the liner relationship.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.1
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• pp.97-107
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• 2015

An analytical model was developed to estimate the viscous and squeeze-film damping ratios of heat exchanger tubes subjected to a two-phase cross-flow. Damping information is required to analyze the flow-induced vibration problem for heat exchange tubes. In heat exchange tubes, the most important energy dissipation mechanisms are related to the dynamic interaction between structures such as the tube and support and the liquid. The present model was formulated considering the added mass coefficient, based on an approximate model by Sim (1997). An approximate analytical method was developed to estimate the hydrodynamic forces acting on an oscillating inner cylinder with a concentric annulus. The forces, including the damping force, were calculated using two models developed for relatively high and low oscillatory Reynolds numbers, respectively. The equivalent diameters for the tube bundles and tube support, and the penetration depth, are important parameters to calculate the viscous damping force acting on tube bundles and the squeeze-film damping forces on the tube support, respectively. To calculate the void fraction of a two-phase flow, a homogeneous model was used. To verify the present model, the analytical results were compared to the results given by existing theories. It was found that the present model was applicable to estimate the viscous damping ratio and squeeze-film damping ratio.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.3
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• pp.789-798
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• 1991

본 연구에서는 원통형 구조물의 진동해석을 위하여 통계에너지 분석방식(st- atistical energy analysis:SEA)이 사용되었다. SEA는 4개의 물리적 변수인 구조물 질량(Mi), 주파수대역에 존재하는 고유진동수(Ni), 내부손실계수(internal loss fact- or) 및 상호손실계수(coupling loss factor)를 이용하여 구조물의 진동수준과 구조물 상호간의 에너지 교환을 해석하는 방법으로서 비록 넓은 주파수 범위에 걸쳐 정확한 진동예측을 하기에는 어느정도 오차가 예상되는 단점이 있으나 진동해석이 용이하고 복잡한 계산을 필요로 하지 않기 때문에 대형구조물의 진동해석에 많이 사용되고 있 는 기법이다. 따라서 연구의 대상인 원통형 구조물의 고유진동수를 예측하기 위하여 일차적으로 반경에 의한 곡률영향을 배제시킨 평판에 대한 분석이 시도되었다. 이와 함께 주어진 주파수 대역에 걸쳐 평판및 원통형 구조물의 고유진동수의 차이를 비교하 였다.그결과로부터 원통형 구조물에 대한 고유진동수 계산식을 평판구조물의 굽힘 강성과 곡률반경으로 야기되는 표면응력에 의한 함수로 표현하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.1
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• pp.9-18
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• 2013

Two-phase vapor-liquid flows exist in many shell and tube heat exchangers such as condensers, evaporators, and nuclear steam generators. To understand the fluid dynamic forces acting on a structure subjected to a two-phase flow, it is essential to obtain detailed information about the characteristics of a two-phase flow. The characteristics of a two-phase flow and the flow parameters were introduced, and then, an experiment was performed to evaluate the pressure loss in the tube bundles and the fluid-dynamic force acting on the cylinder owing to the pressure distribution. A two-phase flow was pre-mixed at the entrance of the test section, and the experiments were undertaken using a normal triangular array of cylinders subjected to a two-phase cross-flow. The pressure loss along the flow direction in the tube bundles was measured to calculate the two-phase friction multiplier, and the multiplier was compared with the analytical value. Furthermore, the circular distributions of the pressure on the cylinders were measured. Based on the distribution and the fundamental theory of two-phase flow, the effects of the void fraction and mass flux per unit area on the pressure coefficient and the drag coefficient were evaluated. The drag coefficient was calculated by integrating the measured pressure on the tube by a numerical method. It was found that for low mass fluxes, the measured two-phase friction multipliers agree well with the analytical results, and good agreement for the effect of the void fraction on the drag coefficients, as calculated by the measured pressure distributions, is shown qualitatively, as compared to the existing experimental results.