본 연구는 지하철방재대책의 일환으로 터널구간에 설치된 환기기의 제연절환 운전모드 및 승강장 선로부 환기장치를 포함한 6종류의 제연운전모드를 대상으로 승강장에 정차된 열차화재 시나리오에 따라 3차원 실시간 화재 시뮬레이션을 수행하여 제연방식별 열 및 연기전파특성을 규명함으로서, 승강장에서 열차 화재 발생시, 승객이 안전하게 최적 대피가 가능한 환기기의 제연절환 조합운전의 도출을 목표로 한다.
최근들어 장대터널이 증가하여 환기시스템의 환기기 용량이 증대하게 되면서 환기방식이 다양화 되어 환기기 운전동력등 터널준공 후 유지관리의 중요성이 부각되게 되었다. 따라서 환기기 운전단계나 환기기 운전모드에 대한 연구의 필요성이 증대하여 본 연구에서는 기 개발된 일교통량의 변화 및 환기기 가동상태에 따라 비정상상태로 터널 환기를 해석할 수 있는 동적 시뮬레이션 프로그램에 의해서 집진기 방식과 수직갱방식에 대한 운전동력을 평가하여 최적운전 모드를 제안하였다.
본 논문에서는 21/31 GHz 대역 직교모드변환기의 설계 기법을 제시하였다. 공용포트에는 8.38${\times}$8.38 mm의 정사각형 도파관을 사용하였으며 직선포트에는 WR-34표준 사각형 도파관을 사용하였다. 직선포트는 다단 λ/4 임피던스변환기로 공용포트에 연결하였다. 측면포트는 공용도파관 중심선 상의 슬롯에 의해 공용포트와 결합되며 슬롯과 측면포트의 WR-51 표준 사각형 도파관 사이에 임피던스 정합구조를 사용하였다. 위와 같은 구조의 직교모드변환기를 도파관 이론에 기초한 반복설계에 의해 최적화하였다. 설계된 직교모드변환기를 제작, 측정하여 설계기법의 타당성을 확인하였다.
본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프 가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 $20{\sim}28^{\circ}C$ 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.
본 논문에는 Ka 대역 VSAT용 반사판 안테나의 급전부에 사용하기 위한 이중대역 직교모드변환기의 설계와 실험 결과를 보였다. 설계된 직교모드변환기는 20Ghz의 수신대역 주파수 영역과 30GHz의 송신대역 주파수 영역에서 동작하는 두 개의 선형 직교 편파된 신호를 분리하기 위해서 광대역 특성을 갖는다. 또한, 급전 부품의 부피를 작게 하기 위해서 Boifot 접합 기반의 직교모드변환기를 이중 대역을 갖도록 설계를 하였다. 설계 검증을 위한 실험결과 수평편파에 대해서 수신대역과 송신대역의 반사손실은 각각 20dB와 21dB 이상의 특성을 나타냈으며, 수직편파에 대해서는 20dB와 24dB 이상의 특성을 보였다. 수평편파와 수직편파에 대한 격리도 특성은 수신대역과 송신대역에서 각각 43dB와 52dB 이상을 보였다.
Cooling the building by natural ventilation is one of the passive methods widely used from ancient times. It can be effectively applied especially in case of cooling load during the intermediate season of the year. In this study, the effect of 4 cases of window ventilation control mode which are 'Always Close', 'Temperature', 'Enthalpy' and 'Always Open' is simulated by Energyplus program and analyzed to improve the comfort of occupants and reduce energy consumption of the school classroom.
국내의 경우, 지하철 승강장 제연설비는 전용설비로 구축되어 있지 않고 화재발생시 승강장환기설비 및 본선터널부의 환기설비를 제연모드로 절환하여 운영되고 있다. 제연효과는 이러한 까닭으로 환기설비의 위치, 용량 및 급배기방식에 종속된다. 따라서 본 연구는 승강장에 정차한 열차에서 화재가 발생하는 경우를 대상으로 승객의 대피 소요시간을 산출하고 지하철환경해석 프로그램인 SES(Subway Environmental Simulation)를 사용하여 터널부 환기설비의 제연절환운전으로 승강장부에 형성되는 기류의 해석 및 FDS(Fire dynamics Simulator)을 이용하여 화재해석을 제연방식별로 수행한다. 얻어진 가시도 및 승강장 의 온도로부터 본선 터널부 제연모드별 특성을 규명한다.
유리모세관의 파괴시에 방출되는 탄성파를 이용하여 유리평판의 진앙점에 위치한 PZT변환기의 응답특성을 연구하였다. PZT변환기는 일정한 면적을 가지고 두께가 다른 PZT 세라믹 (Edo사의 EC-65)을 사용하여 제작하였다. 공기 경계층을 갖는 유리평판에서 힘의 크기가 1 N이고 상승시간이 280ns인 경사 점하중이 인가된 경우에 대하여 진앙점에서 수직 성분의 변위와 속도를 이론적으로 계산하였다. PZT변환기의 과도응답은 이론적으로 계산된 수직 성분의 속도가 입사하여 PZT세라믹의 전극과 만날 때 펄스형태로 나타난다고 생각할 수 있다. PZT변환기의 응답은 PZT세라믹의 직경 대 두께의 비가 약 0.33 이하인 경우에는 두께진동모드에만 의존하고, 그 이상의 경우에는 두께진동모드와 다른 저주파수의 진동 모드의 중첩에 의해서 일어난다고 생각된다. 첫 펄스의 반폭치시간은 인가된 파괴하중과 PZT변환기의 공진주파수에 무관하게 약 280ns로서 일정하였고, 음향방출 발생원의 상승시간으로 생각할 수 있었다. 첫 펄스의 최대진폭은 PZT변환기에 입사하는 수직 성분의 속도와 PZT세라믹의 축전용량에 비례하였다. 그러므로, 동일한 PZT변환기에 대하여 음향방출 발생원의 상승시간과 크기는 첫 펄스의 반폭치시간과 최대 진폭으로 평가할 수 있다.
본 논문에서는 다중대역 피드를 위한 직교모드 변환기를 설계하였다. 직교모드 변환기의 전체적인 모양은 사각 테이퍼진 형태이고, 18-20 GHz 에서 우원 편파와 좌원편파를 발생시키기 위해 테이퍼 부분에 2개의 측면포트를 두고, 직선포트는 30-45 GHz의 광대역에서 -20dB 이하의 반사계수를 가지도록 설계하였다. 직선포트에서의 반사계수 특성을 향상시키기 위해서 측면포트에 얇은 격막을 삽입하였다. 전체적인 설계에 상용소프트웨어인 HFSS$^{R}$를 사용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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