• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2267-2275
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• 2013

기존의 천수흐름 해석 상용모형에서는 내부 경계조건을 단순히 완전활동조건으로 가정하여 유체의 흐름을 해석함으로써 구조물 주위에서의 유속, 와도, 수위, 전단력의 분포, 항력 및 양력의 시간에 따른 변화 등을 올바르게 해석하지 못하였다. 본 연구에서는 구조물 주위에서의 흐름특성을 정확하게 예측할 수 있는 유한요소모형을 개발하고, 구조물에서의 경계조건을 활동길이를 이용한 부분활동조건으로 묘사하여 내부경계조건에 따른 원형 실린더 후면에서의 층류 흐름특성을 분석하였다. 종횡방향 유속 및 와도의 시간에 따른 변화, 후류길이, 활동길이에 따른 와류열의 변화와 질량보존율을 비교한 결과 완전활동조건을 부여한 경우에는 와류열이 전혀 형성되지 않고 완전한 층류흐름이 발생하였다. 부분활동조건을 입력한 경우 실린더 표면에서의 유속분포가 변화되어 전단력의 크기와 와도의 발생에 영향을 미치므로 무활조건을 부여한 경우에 비해 와류열의 발생 주기가 짧아졌다. 최대 질량보존 오차는 무활조건을 적용한 경우 0.73%로 나타났으며, 무활조건에 비해 부분활동조건을 부여한 경우의 오차율이 최대 0.21% 감소하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권6호
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• pp.610-616
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• 2012

세계는 지금 본격적인 에너지 기후시대로 도래했으며 녹색성장을 이끌 강력한 에너지 정책이 선진국가 진입의 초석으로 신재생에너지를 활용하여 미래의 에너지 자원으로 동력화하는 것이 21세기 에너지 수요를 충족시키는 개발 목표가 되고 있다. 최근 신재생에너지 개발의 필요성에 따라 해양에너지가 주목을 받고 있다. 해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 이에 따라 각 해역에 적합한 조류에너지 변환장치의 개발이 매우 필요하다. 본 연구에서는 조류발전용 터빈에 작용하는 유입각, 해저면 효과 및 공동현상 발생에 따른 효율의 변화를 후류유동특성을 통해 파악하였다. 계산 조건하에서 해저면 효과에 의한 효율저하는 크게 나타나지 않았고, 유입각은 10도 이상부터 효율 저하가 나타났고 45도에서는 출력계수가 7 % 낮게 계산되었다. 유입속도가 증가할수록 토크와 출력계수가 증가하였으나, 공동현상이 발생하는 3 m/s이상부터 오히려 출력저하가 나타났다. 또한 유동특성의 고찰을 통해 유입각이 크고 공동현상이 나타날수록 출력감소의 원인이 됨을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.625-631
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• 2011

본 연구는 벽면근처에 놓인 정방형주의 모서리에 수평 분할판을 부착하여 유체력 제어 효과를 양항력 측정실험 및 PIV에 의한 가시화 실험으로 조사한 것이다. 분할판의 폭은 정방형주 폭의 10% 로 했다. 실험변수로서는 수평 분할판의 부착 위치 및 벽면과 사각주 사이의 간격으로 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 간격비 0.4 이상에서 벽면과 정방형주 사이에 흐름이 명확했고, 후류측 칼만 와도 뚜렷이 나타났다. 원형의 정방형주는 간격비 0.4에서 수평 분할판을 가진 정방형주는 간격비 0.6에서 평균양력계수 및 Strouhal 수의 변곡점이 나타났다. 정방형주 아랫면의 뒷 모서리에 수평 분할판을 설치한 경우 항력이 감소하였으며 각 간격비 평균 4.5%의 항력 저감 효과를 얻었다. 이 경우 정방형주 윗면 박리영역의 크기는 분할판이 없는 정방형주에 비해 작았다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권1호
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• pp.37-44
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• 2003

본 실험연구에서는 정상유동상태에서 새롭게 설계된 자가팽창성 그래프트 스텐트의 수력학적 성능을 평가하고자 하였다. 코팅 재질이 다른 두 개의 그래프트 스텐트와 한 개의 타이티놀 금속스텐트가 실험에 사용되었으며, 유량이 가자 5, 10, 15 1/min에서 스텐트 전후에서의 압력변화 및 속도분포를 측정하였다. 스텐트 삽입에 의한 압력손실은 유량이 증가함에 지수적으로 증가하였다. 특히 15 1/min의 유량에서 다공성 PTFE 그래프트 스텐트와 TiNi 금속스텐트의 압력손실은 거의 동일하나 PU 그래프트 스텐트는 약 6배 이상의 현저한 증가를 보이고 있다. 스텐트 후류에서의 속도분포는 다공성 PTFE 그래프트 스텐트와 TiNi 금속스텐트는 유량에 관계없이 유사한 형태를 보여주고 있다. 그러나, PU 그래프트 스텐트에서는 특히 유량이 10 1/min 이상에서 속도분포가 비대칭적이고 관 중심에서의 상대적인 낮은 유속을 보여주고 있으며, 결과적으로 벽면전단응력 및 수직응력의 증가론 초래하고 있다. 이와같이 PU 그래프트 스텐트의 상대적으로 낮은 수력학적 성능은 스텐트가 보다 작은 관에 삽입되었을때 코팅재질의 낮은 유연성으로 인하여 스텐트의 표면에 주름이 발생하여 유동단면이 비대칭적으로 되고 벽면의 조도가 증가하며, 관벽과 스텐트와 틈새가 존재하여 제트류가 형성되기 때문으로 해석된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제14권5호
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• pp.371-376
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• 1986

주정발효공정에서 생성되는 불순물의 분리를 위한 공정개선으로 주정원료별 불순물의 양을 알아보고 이를 super-allospas식 연속증류기에서 집적하여 효율적인 분리를 하였다. 주정발효공정중에 생성되는 불순물 중 methanol은 절간고구마가 가장 많이 생성되었고 그 다음이 타피오카였다. fusel oil중 n-propanol은 쌀, 절간고구마, 옥수수, 쌀보리 및 타피오카의 순서이고 iso-butanol은 타피오카, 옥수수, 쌀, 절간고구마 및 쌀보리의 순서였다. 그리고 iso-amyl alcohol은 타피오카, 쌀. 절간고구마 옥수수, 쌀보리의 순이었다. 한편 supper-allospas식 연속증류기에 의한 fusel oil의 분리시 alcohol함량에 따른 집적율을 보면 n-propanol은 alcohol이 78.25％(v/v)일 때 37.9％. iso-butanol은 alcohol이 68.54％ (v/v)일 때 28.6％, n-butanol은 alcohol 50％ (v/v)일 때 37.4％ iso-amyl alcohol은 alcohol이 50％ (v/v)일 때 56.1％의 가장 높은 집적율을 나타내었다. 이와 같이 집적된 불순물은 side cut 하여 후류탑으로 유입시킨 후 재차 농축하여 탑저부의 붕(plate)에서 fusel oil을 side cut하여 일부는 직접분리하고 나머지는 다시 fusel oil분리기에 넣어 alcohol이 20％(v/v) 되도록 가수하여 분리하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.716-722
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• 2017

본 연구에서는 Fire Dynamics Simulation (FDS)를 이용하여 화재 기류 전파 경로 상에 플랜트 설비 유무가 공간 내 열유동 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 화원 위치에 따른 지하 복합 발전 플랜트 내 화재 해석을 수행하였다. 화원의 크기는 10 MW이며, 화원 상부의 장애물(설비)의 유무에 따라 화원 위치가 천장 및 화원 상부에서의 열 기류 선단의 전파 특성을 미치는 영향을 정량적으로 비교분석하였다. 결과로서, 화원 상부에 장애물이 있을 경우, 화재 기류가 화원 상부 천장에 도달하는 시간이 장애물이 없을 때에 비해 약 5 배가량 증가하였다. 화원 상부 천장 벽면의 천장 기류 시작 지점으로부터 거리에 따른 각 지점에서 열 기류 선단의 전파 시간의 평균적으로 장애물이 없는 경우에 비해 약 70% 가량 증가하였으며, 특히 10 m 지점에서는 4 배 가까이 증가하였다. 이는 장애물이 화원으로부터 발생하는 수직 열기류의 흐름을 방해하고, 장애물 뒤 쪽에 불안정한 후류가 형성되었기 때문이다. 따라서 지하복합 발전 플랜트 내 피난 및 재난 관리의 초기 대응 목적의 화재 감지 설비 시스템 설계 시 화재 시나리오에 따른 열유동 분석이 중요할 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.419-428
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• 2020

본 논문에서는 건물, 교량 및 해양구조물에 많이 적용되는 기본적인 형상인 벽면에 부착되어 있는 사각실린더 주변의 유동에 대해, 3개의 난류모델(v²-f 모델, k-ω 모델, k-ε 모델)을 적용하여 URANS 수치해석을 각각 수행하고, 그 결과를 비교하였다. 이 유동은 물체의 모서리에서 발생하는 칼만 와(karman vortex) 때문에 본질적으로 강한 비정상성을 가지고 있으며, 물체의 후류 영역에서도 매우 복잡한 유동구조를 가지고 있다고 알려져 있다. 3개의 난류모델이 적용된 수치해석으로부터 예측되는 평균 유동장과 지배적인 유동의 주파수를 Wang et al.(2004; 2006)의 실험결과와 비교하였다. 비교 결과, v²-f 모델이 적용된 URANS 결과가 실험결과와 가장 유사한 결과를 보여주었고, k-ω 모델도 우수한 결과를 보인 반면, k-ε 모델은 본 대상 유동에 적용하기에 부족함을 확인하였다. 따라서 강한 박리가 존재하는 유동의 해석 시에는 v²-f 모델은 좋은 선택이다. 그리고 유동의 박리 제어를 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수산과학회지
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• 제33권6호
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• pp.514-519
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• 2000

우리형 그물에 작용하는 유수저항을 그 도면으로부터 정확하게 계산하기 위하여 그물실을 원형 실린더로 단순화하여 실린더를 통과한 흐름의 속도 감소에 대한 수치 해석 결과와 상자 구조의 모형 우리 그물에 대한 수리 모형실험을 행하여 저항계수 및 그물감을 통과기 전과 후의 속도 감소비에 대한 관계를 검토하였으며, 속도 감소비를 고려하여 흐름에 의한 그물의 변형 유무에 따른 모형 우리 그물에 작용하는 유수저항을 측정하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 그물감을 통과하기 전의 유속 U와 통과한 후의 유속 u의 비인 속도 감소비와 그물감의 $S_n/S$ 값과의 관계는 다음과 같이 나타났다. 나일론 랏쉘 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-1.54(\frac{S_n}{S})^(1.47)$$ 나일론 막매듭 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-0.97(\frac{S_n}{S})^(1.24)$$ 2. 변형을 고려하지 않는 그물의 경우는 후류의 영향을 고려하여 각각의 그물감에 작용하는 유수저항을 독립적으로 계산하고 그들을 합산하여 전체 저항으로 채택해도 된다는 것을 확인하였다. 3. 흐름에 의한 변형이 있는 그물의 경우는 유수저항 R이 유속 U의 제곱에 비례하지 않고 $R={\kappa}U^(1.76{\~}1.83)$으로 나타났다. 4. 유속이 1 m/s인 때의 A, B 및 C 그물의 유수저항은 그들에 생긴 변형으로 인해 변형이 없는 경우의 저항에 비해 각각 $63{\%}, 71.2{\%}$ 및 $73.2{\%}$로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권3호
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• pp.197-209
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• 2018

본 연구에서는 전진 비행하는 쿼드 틸트 로터(Quad Tilt Rotor, QTR)에 대한 수치적 연구를 수행하여, 각 구성 요소에 의한 간섭효과와 위상차 및 로터 회전 방향 등 로터 운용조건에 의한 영향을 분석하였다. 효율적인 로터 유동장 계산을 위해 오픈소스 CFD 코드인 OpenFOAM에 Actuator Surface Method(ASM) 기법을 결합한 해석자를 사용하였다. 전 후방 날개의 양력은 날개 끝단에 부착된 로터의 회전 방향에 따라 증감하며 특히 후방 날개에서는 전 후방 로터에 의한 간섭효과가 복합적으로 나타난다. 전 후방 로터의 위상차에 의한 날개의 공력 성능 변화는 상대적으로 미미함을 확인하였다. 로터에서는 날개로 인한 폐쇄효과 발생에 따라 국소적으로 높은 추력이 발생한다. 특히, 후방 로터에서는 전방 나셀에서 발생한 후류의 간섭효과로 인해 전방 로터 대비 높은 국소적 추력이 발생한다. 또한 로터 간의 위상차에 따라 추력 요동의 진폭이 감소할 수 있음을 확인하였으며 운용 조건에 따른 전 후방 로터의 성능과 전체 비행체의 공력 성능을 비교, 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.585-592
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• 2016

하이브리드 로켓의 연소실험에서 관찰된 500 Hz 대역의 연소압력과 연소반응 변동이 안정한 연소에서 발생하는 원인과 LFI로 발전하는 과정을 분석하기 위하여 $CH^*$ 화학발광 이미지와 PMT(photomultiplier tube)에 의한 광자방출 측정으로 연소반응 변화를 가시화하였다. 안정한 연소에서는 500 Hz 대역의 연소압력과 연소반응 변동의 위상차이가 180 도 정도를 이루며 전단층 유동을 따라서 정상적인 연소가 발생하였다. 그러나 불안정 연소가 발생하면, 500 Hz 주파수의 두 변동의 위상차는 60~70 도로 양의 관계(positive coupling)를 이루며 상하 대칭의 와류 발생과 국부적 소염이 나타나는 주기적 변화를 반복한다. 또한 천이구간에서는 매우 불규칙적인 와류와 상하 대칭의 전단층 유동 형상이 번갈아 관찰되고 있다. 이것은 연소의 영향으로 와류가 발생하는 것으로 보염기 후류에서 발생한 BVK 유동불안정과 유사한 특성을 보여준다, 따라서 하이브리드 로켓 연소의 저주파수 연소불안정은 500 Hz 대역의 연소반응 변동에 의한 와류의 발생과 이로 인한 국부적인 소염이 점진적으로 발전하여 완전한 주기적 소염으로 이어졌고, 20 Hz의 연소불안정으로 발전하는 것으로 판단하였다.