• Rubber Technology
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• v.11 no.1
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• pp.12-26
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• 2010

각종 산업제품의 주요 부품으로 사용되고 있는 고무재료는 사용 중 온도변화에 의해 체적 또는 길이 변화를 수반할 수 있어 결과적으로 고무제품의 성능이나 효율이 영향을 받게 된다. 특히 고온에서 고무제품의 치수변화를 제한하거나 일정치수를 강제할 경우 열수축이나 열팽창에 의해 응력이 발생하게 된다. 따라서 온도 변화에 따른 열응력의 측정은 고무제품의 정밀성과 성능을 평가하는 중요한 수단을 제공한다. 본 연구에서는 고무소재의 열응력 측정을 위한 새로운 측정방법을 개발하였고 이와 관련 새로운 시험장치를 설계, 제작하였다. 고무시편에 일정 변형의 인장을 준 상태에서 가열하면 열응력이 발생한다. 이 때의 열응력은 고무분자 사슬들의 운동성에 기인하며 배향된 고무분자 사슬들이 열역학적으로 랜덤 사슬형태로 돌아가려는 엔트로피적 힘이다. 따라서 온도가 높을수록 그 수축력은 증가하게 된다. 또한 고무분자 사슬의 사전 변형이 증가하면 그 열응력은 증가한다. 이때 열응력은 측정시간이 지남에 따라 최대치에 도달한 후 완화되며 그 완화속도는 설정온도에 의해 영향을 받는다. 여기서는 온도변화에 따른 고무시편의 열응력 측정결과를 소개하고, 고무분자 사슬의 엔트로피 변화와 점탄성적 흐름, 그리고 가열에 따른 고무 시편의 팽창 또는 수축이 열응력에 미치는 영향 등을 논의하였다. 특히 천연고무와 SBR 고무시편의 열응력 차이를 분자사슬의 운동과 연관하여 검토하였고, 가교밀도와 가교시스템이 각각 다른 고무시편에 대해 열응력 발생과에 따른 상관관계를 고찰하였다. 또한 시편의 형태와 두께가 열응력 발생에 미치는 영향도 검토하였다. 충전 배합고무의 경우 열응력에 영향을 미치는 인자로 고무분자 사슬의 운동성과 가교밀도 외에 고무재료와 충전제 사이의 물리 화학적 상호작용도 매우 중요한 요소가 된다. 배합고무에서 충전제의 영향을 검토하기 위해 실리카와 카본블랙을 선택하였고 배합고무의 열응력을 각각 측정하여 이들의 보강효과가 열응력에 미치는 영향에 대해 논하였다.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2009.05a
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• pp.385-386
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• 2009

The temperature crack of concrete structure is caused by the phenomenon which the concrete volume is restricted in the inside or outside part due th the temperature variations induced by the hydration heat of cement. And mass concrete structures are weak in temperature crack. This study performed the hydration heat analysis of Seongdeok dam to analyze the hydration heat according to different interval of placement.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2008.11a
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• pp.481-484
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• 2008

The temperature crack of concrete structure is caused by the phenomenon which the concrete volume is restricted in the inside or outside part due th the temperature variations induced by the hydration heat of cement. And mass concrete structures are weak in temperature crack. Seongdeok multi-purpose dam is gravity dam which is being constructed in Cheongsong-gun, Gyeonsangbuk-do. Upstream cofferdam was constructed to examine the temperature crack due to hydration heat and to decide the height of placement. Therefore this study performed the hydration heat analysis of Seongdeok upstream coffer dam to analyze the hydration heat according to different height of placement and to compare with measured results.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.3
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• pp.135-141
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• 2015

The core melts stratifies into lower mixture layer and upper metal layer by density in a severe accident condition. The decay heat generated from the mixture layer threatens the integrity of the reactor vessel. This study simulated the natural convection heat transfer of the mixture layer with volumetric heat source using the mass transfer system. $H_2SO_4-CuSO_4$ electroplating system was used as the mass transfer system. With the modified Rayleigh number of $3{\times}10^{14}$, the Nusselt number showed minimum at the bottom and increased along curvature to the top of the experimental apparatus.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.36 no.4
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• pp.266-272
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• 2016

This paper presents the investigation of the propagation behavior of bulk longitudinal waves generated by an ultrafast laser system in thin films. A train of femtosecond laser pulses was focused onto the surface of a 150-nm thick metallic (chromium or aluminum) film on a silicon substrate to excite elastic waves, and the change in thermoreflectance at the spot was monitored to detect the arrival of echoes from the film/substrate interface. The experimental results show that the film material characteristics such as the wave velocity and Young's modulus can be evaluated through curve-fitting in numerical solutions. The material properties of nanoscale thin films are difficult to measure using conventional techniques. Therefore, this research provides an effective method for the nondestructive characterization of nanomaterials.

• Journal of Energy Engineering
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• v.14 no.1
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• pp.24-29
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• 2005

In order to evaluate the performance of fire-protection foams used to protect structures from heat and fire damages, the thermal characteristics of them are experimentally investigated. This research focuses on the destruction of a fire-fighting foam subjected to heat radiation. A simple repeatable test apparatus for fire-protection foams subjected to fire radiation is developed. It involves a foam generation equipment, a fire source for heat generation, repeatable test procedures, and data acquisition techniques. Results of the experimental procedure indicated that each thermocouple within the foam responded in a similar manner and gradually to a temperature of 115℃～20℃. At this point, each trace generally rises to a temperature of approximately 90℃. The temperature gradient in the foam as time passes increases with increasing the foam expansion ratio. In addition, it is found that the temperature gradient along the foam for depth decreases with increasing the foam expansion ratio.

• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.1
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• pp.29-34
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• 2003

Thermo-acoustic waves can be generated in a compressible fluid by rapid heating and cooling near the boundary walls. These phenomena are very important mechanism of heat transfer in the space environment in which natural convection does not exist. In this study, the generation and transmission characteristics of thermo-acoustic waves in an air filled enclosure with rapid wall heating are studied numerically. The governing equations were discretized using control volume method, and were solved using PISO algorithm and second-order upwind scheme. For the stable solution time step were considered as t=1$\times$$10^{-9}$ order, and grids are 50$\times$800. The induced thermo-acoustic wave propagates through the fluid until it decays due to viscous and heat dissipation. The wave showed sharp front shape and decreased with long tail.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2008.11a
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• pp.249-252
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• 2008

In recent large-scale structures, as mass concrete type structure is frequently applied to the building, temperature crack due to hydration heat needs to be considered. Since a volume change is internally or externally restricted in a mold after placing concrete, temperature crack of mass concrete takes place. By this reason, the reduction method to control this crack is required. In this study, low heat mixture and hydration heat difference is used to execute the analysis of hydration heat, considering the changes of heat transfer coefficient according to curing conditions and block placement of mass concrete. For the analytical modelling, original portland cement and concrete of low heat mixture are placed in the upper and lower payer, respectively. A convection boundary condition is fixed because mass concrete of block placement is characterized by the difference of mold form and curing condition. Through the analysis results considering the changes of low heat mixture, block placement, and heat transfer coefficient, we check out the temperature and stress distribution and analyze the temperature crack reduction effect.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.9
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• pp.610-616
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• 2020

This study conducted joint research with the Navy logistics command ship technology research institute to resolve the occurrence of naval vessel's high-temperature warning and equipment shutdown caused by VRTU overheating during summer operation and the dispatch of troops to equatorial regions. The cooling effect was checked according to the installation of a thermoelectric device cooling system, and heat flow and heat transfer characteristics inside VRTU was analyzed using Computational Fluid Dynamics. In addition, the temperature distribution inside the engine room was assessed through interpretation, and the optimal installation location to prevent VRTU overheating was identified. As a result, the average volume temperature inside the VRTU decreased by approximately 10 ℃ with the installation of the cooling system, and the fan installed in the cooling system made the heat circulation smooth, enhancing the cooling effect. The inside of the engine room showed a high-temperature distribution at the top of the engine room, and the end of the HVAC duct diffuser showed the lowest temperature distribution.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.