• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.35 no.5
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• pp.299-308
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• 2022

This study was conducted to predict the tendency for heat exchange and boil-off gas (BOG) in a liquefied hydrogen tank under sloshing excitation. First, athe fluid domain excited by sloshing was modeled using a multiphase-thermal flow domain in which liquid hydrogen and hydrogen gas are in the saturated state. Both the the volume of fluid (VOF) and Eulerian-based multi-phase flow methods were applied to validate the accuracy of the pressure prediction. Second, it was indirectly shown that the fluid velocity prediction could be accurate by comparing the free surface and impact pressure from the computational fluid dynamics with those from the experimental results. Thereafter, the heat ingress from the external convective heat flux was reflected on the outer surfaces of the hydrogen tank. Eulerian-based multiphase-heat flow analysis was performed for a two-dimensional Type-C cylindrical hydrogen tank under rotational sloshing motion, and an inflation technique was applied to transform the fluid domain into a computational grid model. The heat exchange and heat flux in the hydrogen liquid-gas mixture were calculated throughout the analysis,, whereas the mass transfer and vaporization models were excluded to account for the pure heat exchange between the liquid and gas in the saturated state. In addition, forced convective heat transfer by sloshing on the inner wall of the tank was not reflected so that the heat exchange in the multiphase flow of liquid and gas could only be considered. Finally, the effect of sloshing on the amount of heat exchange between liquid and gas hydrogen was discussed. Considering the heat ingress into liquid hydrogen according to the presence/absence of a sloshing excitation, the amount of heat flux and BOG were discussed for each filling ratio.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.5 no.2
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• pp.134-142
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• 2006

Sub-cooling of cryogenic propellant by helium injection is one of the most effective methods for suppressing bulk boiling and keeping sub-cooled liquid oxygen before rocket launch. In order to design the cooling system, understanding of the limitations of heat and mass transfer is required. In this paper, an analytical model for the helium injection system is presented. This model's main feature is the representation of bubbling system using finite-rate heat transfer and instantaneous mass transfer concept. With this simplified approach, the effect of helium injection to liquid oxygen system under several circumstances is examined. Experimental results along with simulations of single bubble rising in liquid oxygen and bubbling system are presented with various helium injection flow rates, and with change of oxygen chamber pressure.

• Journal of Animal Environmental Science
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• v.10 no.3
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• pp.141-154
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• 2004

The solar powered water pump is very ideal equipment because solar power is more intensive when the water is more needed in summer and it is very helpful in the rural area, in which the electrical power is not available. The average so]ar radiation energy is 3.488 kWh/($m^2{\cdot}day$) in Korea. In this study, the automatic control logic and system of the water pump driven by the radiation energy were studied, designed, assembled, tested and analyzed for realizing the solar powered water pump. The experimental system was operated automatically and the cycle was continued. The average quantity of the water pumped per cycle was about 5,320 cc. The cycle time was about 4.9 minutes. The thermal efficiency of the system was about $0.030\%$. The pressure level of the n-pentane vapour in flash tank was 150$\%$450 hPa(gauge) which was set by the computer program for the control of the vapour supply. The pressure in the condenser and air tank during cycles was maintained as about 600 hPa and 1,200 hPa respectively. The water could be pumped by the amount of 128kg/($m^2{\cdot}day$) with the efficiency of $0.1\%$ and the pumping head of 10 m for the average solar energy in Korea.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.17 no.1 s.118
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• pp.3-9
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• 2007

In this paper, a numerical case study is carried out on the hydroelastic vibration of rectangular plate with various fluid field. It is assumed that the tank wall is clamped along the plate edges. The VMM(virtual mass method) of Nastran is used for the simulation of fluid domain and calculating natural frequency of fluid-coupled structure. In this paper, natural frequencies are calculated and compared for rectangular plates with various fluid field such as infinite fluid and finite fluid, length change of finite fluid field and various fluid contacting conditions.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2011.06a
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• pp.76-76
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• 2011

선박이나 산업 플랜트에서 파이프 또는 탱크류의 맞대기 용접 시 안정적인 이면비드의 형성은 매우 중요하다. 대부분의 현장에서 파이프 맞대기 초층용접부의 안정적인 이면비드를 형성하기 위해 3mm의 루트갭을 띄우고 루트면이 없는 V-그루브에서 필러를 사용하는 수동 TIG용접을 주로 사용하고 있다. 수동 TIG용접은 고품질의 비드와 우수한 아크안정성, 그리고 용접인자의 제어가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 수동 TIG용접은 용접속도가 10cpm정도로 느리기 때문에 GMAW에 비해 생산성이 낮고 작업자의 숙련도에 따라 품질이 변하게 된다. 본 연구에서는 높은 생산성과 기준갭 1.5mm에서 단차의 허용공차를 크게 하기 위해 루트면 3mm를 가지는 U-그루브의 설계를 하였으며, 두꺼운 루트면을 가지는 그루브에서 안정적인 이면비드를 형성시키기 위해 GMAW에서 아크 충격량에 대한 검토를 실시하였다. GMAW의 아크력이 용입에 어떠한 영향을 미치는지 검토하기 위해 수냉되는 동판에 갭을 1.5mm 띄우고 동일한 용착량과 입열량에서 아크력만을 변화시켜 실험하였다. 또한, U-그루브의 루트부를 모델링하여 두께3t의 평판시편을 각각의 갭과 단차 조건에서 실험하였다. 이 때, 기준갭 1.5mm에서 갭에 의해 생기는 단면적을 기준 갭단면적, 갭이 증가함에 따라 증가되는 단면적을 추가 갭단면적, 갭이 감소함에 따라 감소하는 단면적을 감소 갭단면적으로 정의하였다. 용접 중 발생하는 추가, 감소 갭단면적에 대하여 용착량을 50%의 수준으로 증가, 감소 시켰다. 갭에 따라 아크력을 변경하여 실험을 실시하였고 이면비드의 형상을 확인 하였다. 마지막으로 평판 시편의 조건에서 안정적으로 이면비드가 형성된 조건을 pipe U-그루브에 적용하였다. 그 결과 동판에서 용착량과 입열량이 같음에도 불구하고 아크력이 증가함에 따라 용입이 깊어짐을 확인하였다. 또한. 3t 평판시편에서 아크력의 제어를 통해 큰 단차와 갭이 있을 때, 안정적인 이면비드를 얻을 수 있는 조건을 확립하였다. 마지막으로 pipe U-그루브에서 앞선 실험의 용접조건으로 갭과 단차의 변화에 대해 실험을 하였으나, 시험편의 두께차이에 의한 전도 열손실로 인해 이면비드의 형성이 어려웠고, 아크 충격량의 증가를 통해 이러한 문제를 해결하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.59.1-59.1
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• 2009

레독스 흐름 배터리 (Redox Flow Battery)는 외부의 탱크 등에 저장해 둔 활성물질(이온 가수가 변화는 금속) 의 용액을 펌프로 전해셀에 공급하여 충전 방전하는 배터리로 신재생 에너지인 풍력과 태양광 발전, 야간의 잉여 전력 저장 등 대용량 전력 저장 장치로 관심이 높아지고 있다. 대표적인 레독스 흐름 배터리로 알려진 바나듐 레독스 흐름 배터리는 이온 교환막 사용으로 인하여 전기전도도, 기계적 강도, 투과도 및 전해질 내의 화학적 안정성 등 여러 가지 문제점과 함께 비용 문제점을 야기한다. 하지만 새로운 용해 납 레독스 흐름 배터리는 이온 교환막을 사용하지 않아 바나듐 레독스 흐름 배터리의 문제점 및 시설비가 절약되는 장점이 있어 새로이 연구되지고 있다. 본 연구는 레독스 흐름 배터리에 주로 이용되는 카본 전극재료의 따라 형성되는 Pb, $PbO_2$ 박막의 미세 구조를 및 에너지 효율 특성을 분석하였다. 실험은 half-cell로 이루어졌으며 작업전극은 Carbon felt, Ordered Graphite, Disordered Graphite, Glassy Carbon 등을 여러 카본 재료를 사용하였고, 상대전극은 Pt, 기준전극으로 Ag/AgCl를 사용하여 Cyclic Voltammetry특성과 충방전 특성을 연구하였다. 전해질은 Lead Carbonate ($PbCO_3$)+Methanesulfonic acid ($CH_3SO_3H$) 들어간 수용성 전해질을 교반을 통해 이용하였다. 여러 carbon 전극재료와 생성된 Pb, $PbO_2$ 막의 표면구조, 미세구조, 상들의 변화는 XRD, SEM, EDX, Raman등을 통하여 분석하였으며, 전기화학 공정의 변수와 전극에 따른 에너지 효율특성에 대하여 고찰해 보았다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.32 no.3
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• pp.163-171
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• 2021

Securing energy sources is a key element essential to economic and industrial development in modern society, and research on renewable energy and hydrogen energy is now actively carried out. This research was conducted through experiments and analytical methods on the hydrogen filling process in the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station. When low-temperature, high-pressure hydrogen was injected into a high-pressure tanks where hydrogen is charged, the theoretical method was used to analyze the changes in temperature and pressure inside the high-pressure tanks, the amount of hydrogen charge, and the charging time. The analysis was conducted in the initial vacuum state, called the First Cycle, and when the residual pressure was present inside the tanks, called the Second Cycle. As a result of the analysis, the highest temperature inside the tanks in the First Cycle of the high-pressure tank increased to 442.11 K, the temperature measured through the experiment was 441.77 K, the Second Cycle increased to 397.12 K, and the temperature measured through the experiment was 398 K. The results obtained through experimentation and analysis differ within ±1%. The results of this study will be useful for future hydrogen energy research and hydrogen charging station.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.4
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• pp.620-631
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• 2022

This paper shows the numerical prediction of the change in oil outflow rate according to the orifice shape of a damaged ship by using the computational fluid dynamics (CFD) analysis method. It also provides discharge coefficients for various orifice shapes to be used in theoretical prediction approaches. The oil outflow from the model ship was analyzed using a multiphase flow method under the condition that the Froude and Reynolds number similitudes were satisfied. The present numerical results were verified by comparing them with the available experimental data. Along with the aspect ratio of the orifice and the wall thickness of the cargo tank, the effects of the orifice shapes defined by mathematical figures on the oil outflow were investigated. To consider more realistic situations, the investigation of the ef ect of the crushed iron plate around the damaged part was also included. The numerical results confirmed the change in oil outflow time for various shapes of the damaged part of the oil tank, and discharge coefficients that quantify the viscous effects of those orifice shapes were extracted. To verify the predicted discharge coefficients, they were applied to an oil spill estimation equation. As a result, a good agreement between the CFD and theoretical results was obtained.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.35-35
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• 2017

유역 물순환 개선 기술은 기후변화 및 토지이용변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지?회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 기후변화 및 토지이용변화에 따른 영향을 평가하고, 지속가능한 유역 물순환체계를 구축하여 적응 전략을 체계적으로 수립하기 위해서는 물순환 개선 기술의 정립 및 개발이 필수적이다. 그러나 현재 유역 물순환 개선기술은 일부 시가화 지역에 국한되어 있어 유역 규모의 개선 전략을 수립하는데 한계가 있다. 또한, 물순환계의 변화량을 평가하기 위한 모형화 기법 역시 해외에서 개발된 기술을 여과 없이 도입하여 국내의 환경을 충분히 반영하기는 어렵다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가하여 제시한다. 기후변화에 따른 장기간의 유역 물순환을 평가하기 위해서는 물리적 매개변수 기반의 수문해석 보다는 단순환된 개념적 매개변수 기반의 집중형 장기유출 해석이 필요할 수 있다. 따라서 국내외에서 많이 사용되고 있는 장기 일유출 모형(GR4J, GSM, HBV, SYMHYD, TANK, TPHM 등)을 유역 물순환 개선 평가 플랫폼에 탑재함으로써 소유역의 특성을 반영한 기후변화 적응 일유출 해석이 가능하도록 하였으며, 각 모형들의 매개변수는 수동보정 외에도 SCE-UA를 이용한 자동보정이 가능하도록 시스템으로 구축하였다. 개발된 유역물순환 개선 및 평가시스템은 실무적 차원에서 기후변화에 따른 유역 물순환 개선 기술을 적용하고 평가하는데 있어서 매개변수 입력자료 구축에 따른 자원 소요 시간 및 시스템 개발 비용을 획기적으로 단축시켰으며 국외 의존도가 높은 수문 해석모형을 국내 기술로 개발함으로써 기술자립도를 높이고 국내 및 해외의 유역의 성공적인 적용을 통하여 성능을 입증하였다. 기후변화에 따른 수자원의 재평가, 개선시설의 정량적 평가 및 하천유역의 수자원관리 실무에 적용성이 높을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.16 no.6
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• pp.115-122
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• 2012

Polyurethane foams were synthesized with different contents and kinds of catalysts to know change of properties under various NCO index. UTM(universal testing machine), DSC(differential scanning calorimetry), SEM(scanning electron microscope) and FT-IR(Fourier transform spectroscopy) were used for studying the PUF's physical properties change. Compressive strength of PUF increased with increasing contents of catalyst. Glass transition temperature(Tg) and compressive strength of PUF using PC-8 and 33LV catalyst, increased with increasing NCO index at the aging. According to the results of Infrared spectral analysis, reduction of NCO peak was found in gelling catalyst, because unreacted NCO reacted with polyurethane. Although Tg and compressive strength of PUF using TMR-2, unchanged with increasing NCO index at the aging, because trimerization of isocyanate.