• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.122-125
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• 2011

본 연구에서는 기존 교육시설에 설치된 알루미늄 합금 창의 2차원 정상상태 전열해석을 통한 열성능 평가를 수행하였다. 교육시설의 주요 창호재료로 적용된 알루미늄은 열전도율이 $175 \;Kcal/m^2h^{\circ}C$ 정도로 플라스틱 소재와 비교하여 매우 불리하여 기존 시설에 설치된 알루미늄 창호는 열손실의 주요인으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 이러한 점에 착안하여 충남 서산지방에 위치한 대학건물의 알루미늄 합금 창호의 열성능 평가에 관한 연구를 수행하여 다음과 같은 해석 결과를 도출하였다. (1) 2차원 정상상태 전열해석을 위한 경계조건은 국토해양부고시 건축물의 에너지절약설계기준의 [별표 6] 중부지방 냉난방장치의 용량계산을 위한 설계 외기온 기준과 [별표 7]의 실내온도 기준을 적용하여 여름철 실내 $27^{\circ}C$, 실외 $31.3^{\circ}C$, 겨울철 실내 $21.0^{\circ}C$, 실외 $-9.6^{\circ}C$ 로 설정하고 해석한 결과 열관류율은 알루미늄 합금 창호는 $U=9.631 \;W/m^2K$, 복층유리 $U= 2.382 \;W/m^2K$로 여름철과 겨울철 동일한 해석결과치가 산출되었다. (2) 산출된 열관류율 해석결과를 건축물의 에너지절약설계기준 [별표 3] 열교차단재가 적용되지 않은 금속제 창의 단열성능 중 일반복층창 성능기준인 $4.0 \;W/m^2K$와 비교할 때, 알루미늄 창틀을 통하여 225%의 열량이 손실됨을 보여 주고 있다.

• KIEAE Journal
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• 제16권1호
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• pp.89-94
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• 2016

This study is part of three-dimensional(3D) heat transfer analysis program developmental process. The program is being developed without it's own built in 3D-modeller. So 3D-model must be created from another 3D-modeller such as generic CAD programs and imported to the developed program. After that, according to the 3D-geometric data form imported model, 3D-mesh created for numerical calculation. But the 3D-model created from another 3D-modeller is likely to have errors in it's geometric data such as mismatch of position between vertexes or surfaces. these errors make it difficult to create 3D-mesh for calculation. These errors are must be detected and cured in the pre-process before creating 3D-mesh. So, in this study four kinds of filters and functions are developed and tested. Firstly, 'vertex error filter' is developed for detecting and curing for position data errors between vertexes. Secondly, 'normal vector error filter' is developed for errors of surface's normal vector in 3D-model. Thirdly, 'intersection filter' is developed for extracting and creating intersection surface between adjacent objects. fourthly, 'polygon-line filter' is developed for indicating outlines of object in 3D-model. the developed filters and functions were tested on several shapes of 3D-models. and confirmed applicability. these developed filters and functions will be applied to the developed program and tested and modified continuously for less errors and more accuracy.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.63-70
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• 2003

It is very important to improve the insulation performance of curtain wall anchoring unit since it is composed of materials with high thermal conductivity, such as aluminium, steel and so on. This study aims to evaluate the heating energy performance and economical efficiency of various alternatives which are different in position and material of insulation. As results, alternative of inserting the urethane washer & pad and coating the anchoring unit with urethane foam can improve the heating energy performance and L.C.C(Life Cycle Cost) by 6.33% and 0.95%, respectively, as compared with the existing case.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.5284-5289
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• 2011

본 연구에서는 대학 캠퍼스의 기존 교육시설에 설치된 알루미늄 합금 창의 2차원 정상상태 전열해석을 통한 열관류율(U-value) 평가를 수행하였다. 교육시설의 주요 창호 재료로 적용된 알루미늄은 열전도율이 175 $kca{\ell}/m^2h^{\circ}C$ 정도로 플라스틱 소재의 창틀과 비교할 때, 매우 불리하여 기존 교육시설에 설치된 알루미늄 창호는 열교를 통한 열손실의 주요인으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 이러한 점에 착안하여 충남 서산지방에 위치한 대학건물의 알루미늄 알로이 합금 창호의 열관류율 평가에 관한 연구를 수행하여 다음의 해석 결과를 도출하였다. (1) 2차원 정상상태 전열해석을 위한 경계조건은 국토해양부고시 건축물 에너지절약설계기준의 남부지방 냉난방장치의 용량계산을 위한 설계 외기온 기준과 실내온도 기준을 적용하여 여름철 실내 $27^{\circ}C$, 실외 $31.3^{\circ}C$, 겨울철 실내 $21.0^{\circ}C$, 실외 $-9.6^{\circ}C$ 로 설정하고 시물레이션을 통한 해석 결과 열관류율은 알루미늄 합금 창호 U= 9.631 W/$m^2K$, 복층유리 U= 2.382 W/$m^2K$로 여름철과 겨울철 동일한 해석 결과치가 산출되었다. (2) 열관류율 해석결과를 "건축물의 에너지절약설계기준"의 열교차단재가 적용되지 않은 금속제 창의 단열성능 중 일반 복층창 단열성능기준인 U=4.0 W/$m^2K$와 비교할 때, 알루미늄 창틀을 통하여 225%의 열손실이 발생됨을 보여 주고 있다.

• KIEAE Journal
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• 제16권1호
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• pp.81-87
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• 2016

Purpose: Heat transfers phenomena are described by the second order partial differential equation and its boundary conditions. In a three-dimensional structure of a building, the heat transfer phenomena generally include more than one material, and thus, become complicate. The analytic solutions are useful to understand heat transfer phenomena, but they can hardly be applied in engineering or design problems. Engineers and designers have generally been forced to use numerical methods providing reliable results. Finite volume methods with the unstructured grid system is only the suitable means of the analysis for the complex and arbitrary domains. Method: To obtain an numerical solution, a discretization method, which approximates the differential equations, and the interpolation methods for temperature and heat flux between two or more materials are required. The discretization methods are applied to small domains in space and time, and these numerical solutions form the descretized equations provide approximated solutions in both space and time. The accuracy of numerical solutions is dependent on the quality of discretizations and size of cells used. The higher accuracy, the higher numerical resources are required. The balance between the accuracy and difficulty of the numerical methods is critical for the success of the numerical analysis. A simple and easy interpolation methods among multiple materials are developed. The linear equations are solved with the BiCGSTAB being a effective matrix solver. Result: This study provides an overview of discretization methods, boundary interface, and matrix solver for the 3-dimensional numerical heat transfer including two materials.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.35-46
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• 2015

본 연구에서는 최근 국내에서 사용이 증가하고 있는 2열 자립식 흙막이 공법에 있어서 안정성에 영향을 미치는 주요 설계인자들을 분석하고 설계기준을 제안하기 위하여 현장적용 결과의 분석 및 3차원 유한차분 해석을 수행하였다. 지반특성에 따른 본 공법의 거동을 분석하기 위하여 사질토가 지배적인 현장과 점성토가 지배적인 2개의 현장에 적용을 수행하였으며, 굴착에 따른 흙막이 벽체의 수평변위 및 휨모멘트를 분석하였다. 3차원 유한차분 모델링 기법의 타당성을 검증하기 위하여 현장적용 결과와 비교 분석을 수행한 결과, 본 연구의 수치해석 모델링 기법은 본 공법의 굴착에 따른 거동을 합리적으로 모사하는 것으로 나타났다. 또한 흙막이 벽체를 구성하는 전열말뚝(엄지말뚝) 및 후열말뚝(억지말뚝)의 간격(S), 전열말뚝과 후열말뚝간의 거리(D), 굴착심도(H) 및 말뚝의 근입깊이(Z) 등, 본 공법의 주요 설계인자들의 영향 정도를 분석하기 위하여 다양한 경우의 3차원 유한차분 모델링 및 해석을 수행하였다. 그 결과, 굴착에 따라 발생하는 흙막이 벽체의 최대 수평변위는 전열말뚝 및 후열말뚝의 간격의 감소, 전열말뚝과 후열말뚝간의 거리의 증가 및 말뚝 근입심도의 증가에 따라 감소하였으며, 이러한 특징은 점성토 조건의 지반보다는 사질토 조건의 지반에서 보다 명확하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제7권3호
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• pp.518-529
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• 1996

본 연구는 폐열 및 태양에너지를 유용하게 이용하기위한 화학열펌프 개발 목적으로 고온영역 히트펌프에서의 원주형 반응기 충진층내 핀을 주입 전열촉진한 경우의 전열 및 반응촉진효과의 이론적 평가를 행하였다. CaO 반응층의 열 및 물질 이동에 관해서 반경방향, 원주방향에 대해 2차원 편미분방정식을 수치 적분하여 핀 주입형 반응층내 반응 및 전열 특성을 조사하였으며, 반응층내 온도분포변화, 반응완결시간, 방열량에 대한 수치해석 결과는 다음과 같다. -. 전열 핀주입에 따른 반응완결 시간이 절반이하로 줄일 수 있다고 한 실험결과와 잘 일치됨을 알 수 있었다. -. 해석결과 열화학 반응은 온도 및 농도에 주로 의존하였고, 경계 조건과 입자 충전층의 열전도도에 의해 크게 좌우되었음을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권3호
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• pp.191-199
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• 2000

본 논문에서는 3차원 형태의 결함을 가진 관에 대한 와전류탐상의 유한요소 수치해석에 대하여 연구하였다. 3차원 와전류탐상 문제를 기술할 수 있는 전자기 수치해석기법으로 3차원 유한요소법을 사용하였다. 맥스웰방정식으로부터 지배방정식을 구하고, 갤러킨 가중잔차법을 이용하여 유한요소정식화를 수행하였다. 해석대상으로는 INCONEL 600 증기발생기 전열관을 사용하였으며, 관의 내부 및 외부에 존재하는 결함을 모델링하여 수치해석을 수행하고, 임피던스로 표현되는 와전류탐상 신호를 계산하였다. 결함 시험편에 존재하는 결함에 대하여 본 논문에서 계산된 결과와 실험결과를 비교하였으며, 잘 일치하는 결과를 얻어 본 논문에서 제안된 수치해석 방법의 타당성을 검증하였다. 이를 바탕으로 결함의 깊이 변화(38%, 58%, 75%) 및 원주방향으로의 결함각도 변화$90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ},\;360^{\circ}$)에 따른 탐상 신호를 계산하여 결함의 크기변화에 따른 신호의 변화특성을 살펴보았다.

• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.156-162
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• 2010

국내 미분탄 보일러의 로내 공기량 공급에 따른 연소특성 분석을 위한 3차원 전산해석 연구를 수행하였다. 보일러 연소해석 해석 결과의 건전성 검증을 위하여 보일러 출구, 즉 절탄기 후단에서의 가스 온도,$O_2$, NO, SOx 농도를 발전소의 실제 운전데이터와 비교하였다. 검증된 해석 결과를 기준조건으로 SOFA(Separated Over Fire Air)와 CCOFA(Closed Coupled Over Fire Air)에서의 연소 공기량을 변화시킨 경우 보일러내 NOx와 가스 온도 분포를 중심으로 각각의 경우를 비교하였다. 본 연구를 통하여 CCOFA보다는 SOFA 공기량의 변화에 따라 NOx 농도의 민감도가 더 큰 것을 알 수 있었으며 대류 전열부의 전열관군에서의 온도 분포가 다르게 나타나고 있어 가스온도 편차 방지를 위한 연소조정이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.107-113
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• 2005

고성능 로켓엔진 연소기의 벽면 열유속 측정을 위하여 추력 2톤급 칼로리미터를 개발하였으며 고온에서 전열특성과 강도특성이 뛰어난 크롬동합금을 연소실 내벽 소재로 적용하였다. 전체적인 냉각성능은 경험식을 기반으로 하는 1차원 해석으로 확인하였으며 국부적인 냉각성능은 3차원 CFD 해석으로 검증하였다. 연소압 53 bar 조건에서 노즐목에서의 열유속은 43 $MW/m^{2}$ 으로 예측되었다. 연소실의 구조적인 안전성은 150 bar에서 2차원 해석과 시편에 대한 변형실험으로 확인하였다. 최종적으로 상온 150 bar에 대한 가압실험으로 안전성을 검증하였고 개발된 칼로리미터와 동일한 냉각성능을 갖는 시험용 노즐을 사용하여 예비시험을 수행하였다. 노즐목에서 측정된 열유속이 설계값에 비하여 10% 높았음에도 연소실 내벽에 열손상은 발생하지 않았다.