• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.1005-1012
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• 2011

본 연구에서는 혁신적인 연소시스템의 최적 연소조건을 도출하기 위해 반응기 내부 유동 특성, 온도분포, 속도분포 및 체류시간 등에 대해 전산유체역학(CFD)을 이용한 3차원 모사를 수행하였다. 연료 투입량 1.5 ton/hr, 체류시간 1.25초, 공기비 2.1의 조건에서 연소시킬 때 로의 출구의 면적가중(area-weighted) 평균온도는 $1,077^{\circ}C$로 나타나 에너지 회수 및 유해가스 처리에 적합한 온도임을 알 수 있었다. 배가스는 연소실 중앙부위에서 강한 선회류를 따라 최고속도 약 40~50 m/s로 덕트를 통해 배출되므로 연소실의 중심부에 강한 난류가 형성되어 연소 속도 및 연소 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 본 시스템의 경우, 불완전 연소를 방지하고 또한 thermal NOx의 생성도 억제하기 위한 적정 조업조건은 공기비 1.9~2.1, 연료 투입량 1.25~1.5 ton/hr 정도인 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.171-178
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• 2014

이 연구에서는 대형 주물공정 용접작업장 근로자들의 건강보호 및 작업환경 개선을 위해 위해인자 조사 및 분석작업을 수행하였다. 또한, 대상 작업장의 작업환경을 개선하기 위해 측정 및 전산유체해석 모델링을 수행한 후 효과적인 환기방법을 제안하였다. 대형 주물공정 용접작업장 근로자들의 건강 위해인자를 조사한 결과, A사는 산화철분진, B사와 C사는 용접흄, D사는 용접 흄과 산화철분진이 주오염원인 것으로 확인되었다. 작업자 호흡영역에서의 흄 농도는 $0.05{\sim}4.37mg/m^3$이었고, 용접작업장 공기 중 흄 농도는 $0.13{\sim}7.54mg/m^3$이었다. 또한, 용접작업 시 최적의 환기방법을 제안하기 위해 측정 및 전산유체해석 모사를 수행한 결과, 배기공정의 경우에는 배기 덕트를 용접점에 근접시켜 국소배기를 실시하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 급기공정의 경우에는 개구부 끝 부분에서 급기를 하며 급기용 팬은 작업 공간 외부에 설치하는 것이 효과적일 것으로 나타났다. 향후 대형 주물공정 용접작업장의 터널형 반밀폐 공간에 대한 환기방법을 표준화한다면 주물산업 및 조선업 등에 종사하는 용접 근로자들의 건강보호 및 작업환경 개선에 매우 효과적일 것으로 판단된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권3호
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• pp.23-34
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• 2022

UAM (Urban Air Mobility) 항공기에 대한 수요가 세계 각 도시들은 인구집중으로 인한 교통체증 문제로 늘어나고 있다. 세계 각국에서 고정익 날개의 유무와 추진 시스템에 따라 다양한 형태를 가진 항공기가 연구개발을 통해 상용화 준비 중이며, 도심을 비행하고 사람이 탑승하는 유인운송수단이므로 감항증명이 요구된다. UAM 항공기는 복합재 사용 비중 증가, 전기모터 사용, 다양한 전자 장비 탑재 등 낙뢰 및 HIRF 환경에 취약하다. 현재 UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 HIRF 환경에서의 인증기술과 지침 및 요건 개발은 미비한 상태이다. 본 연구에서는 미연방항공청(FAA)에서 발행한 AC 20-136B와 AC 20-158A에 나타난 회전익 항공기의 낙뢰 및 HIRF 간접 영향에 대한 적합성 인증 절차를 확인하고 UAM 항공기 전자기 전산 시뮬레이션에 적용하였다. 덕티드 팬 형 UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 HIRF 영향성을 전산 시뮬레이션을 통해 분석하였고, 향후 운용될 UAM 항공기의 인증을 위한 실무지침 수립의 근거를 제시하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.276-282
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• 2017

본 연구는 방울토마토 재배 단동온실에 공기순환팬을 설치하고 공기순환팬이 온실 내 온도 및 습도 분포, 에너지소비량에 미치는 영향을 분석하였다. 공기순환팬은 날개 크기 230mm의 Stainless 팬으로, Lee 등(2016)의 연구결과를 참고하여 시험구 온실에 9m 간격으로 총 18대를 설치하였다. 온실 내부 온습도는 온실 길이방향으로 4등분하여 1/4 지점과 3/4 지점의 중앙에 센서를 설치하고 0.8m, 1.8m 높이 2곳의 온습도를 난방을 주로 하는 야간(오후 6시~다음 날 오전 7시)에 5분 간격으로 측정하였다. 에너지소비량은 각 온실에 위치한 온수펌프의 유량, 온수 출수부와 환수부의 온도차를 측정하여 계산하였다. 공기순환팬을 사용하지 않았을 때 측점 간 온도차 및 습도차의 평균값은 $0.75^{\circ}C$, 2.19%였으며 공기순환팬 사용 시 측점 간 온도차 및 습도차의 평균값은 $0.42^{\circ}C$, 1.27%로 감소하였다. 공기순환팬 설치 온실과 미설치 온실의 누적 에너지소비량은 각각 4,673kWh, 4,009kWh로 공기순환팬 설치 온실에서 약 14.2%의 에너지를 적게 소모하였다. 이러한 결과로 보아 온실 내 공기순환팬 사용은 공기를 지속적으로 교반시켜 주어 온실 전체의 온도 및 습도를 균일하게 만들고, 공기의 온도가 빠르게 변하지 않도록 해주어 난방 장치의 가동 시간과 에너지소비량을 줄일 수 있다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제16권3호
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• pp.193-204
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• 2010

본 연구는 국내 여건에 적합한 돈사시설과 분뇨처리가 일체형으로 조합된 고상식 돈사에 적합한 환기시스템을 찾고자 수행하였다. 덕트입기${\rightarrow}$ 측벽배기 (처리 V1), 처마입기 (측벽천장)${\rightarrow}$측벽배기 (처리 V2), 천장입기${\rightarrow}$측벽배기 (처리 V3) 3종류의 환기시스템을 설치하였다. 시험 시기는 겨울철과, 여름철부터 가을철에 실시하였다. 환기시스템별 고상식 돈사내 온도, 공기유속, 암모니아, 황화수소, 돼지성장 등을 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 겨울철 동안 온도는 덕트입기에서 온도가 약간 높은 경향을 보였으며, 외기온도에 영향을 받지 않았다. 여름철부터 가을철 동안 최고온도는 $33.4{\sim}33.8^{\circ}C$ 처리간에 큰 차이를 보이지 않았으며,외기온도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 가을철 일일 연속적 온도 변화에서 처마입기가 다른 환기시스템보다 낮은 온도를 유지와 온도의 편차가 큰 것으로 나타났다. 겨울철 동안 돈사내 공기유속은 덕트입기와 처마입기는 0.02~.21 m/s 로 비슷한 경향이었으며 천장입기는 0.04~.15 m/s 이었다. 여름철부터 가을철동안 돈사내 공기유속은 덕트입기 0.10~.41 m/sec 처마입기 0.10~83m/sec 천장입기 0.11~.26 m/sec의 공기유속을 보였다. 가을철 일일 연속적 공기유속변화에서 처마입기가 공기유속의 변화가 다른 환기시스템보다 큰 것으로 나타났다. 겨울철 동안 돈사내 $NH_3$ 발생 최고 농도는 덕트입기 7.0 ppm, 마입기 3.5 ppm,천장 입기 8.7 ppm 검출 되었으며,$H_2S$는 검출되지 않았다. 여름철부터 가을철 동안 돈사내 $NH_3$ 발생 최고농도는 덕트입기 6.1 ppm, 처마입기 2.8 ppm, 천장입기 5.6 ppm 검출되었다. 돼지 성장에서 환기시스템 간 통계적인 유의성은 없었으나, 겨울철 동안 일당증체량은 덕트입기와 천장입기가 처마입기보다 약 4% 높은 증체를 보였으며, 사료섭취량/증체량은 덕트입기에서 사육되는 돼지가 효율이 약 4% 높은 것으로 나타났다. 여름철부터 가을철 동안 덕트입기와 천장입기에서 사육되는 돼지의 일당증체량이 처마입기에서보다 약 3% 정도 높은 경향을 보였으며, 사료섭취량/증체량은 덕트입기에서 사육되는 돼지가 효율이 약 2% 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 고상식 돈사용 환기시스템으로 처마입기 (측벽천장) 측벽배기 적용은 비효율적이라 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.347-365
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• 2020

도시지역의 교통난 해소와 녹지공간의 확보를 위해 도심지 터널이 증가하면서 차량의 정체 가능성이 높은 터널에 대한 제·배연방식으로 대배기구에 의한 집중배기방식의 적용이 증가하는 추세에 있다. 집중배기방식의 배연성능은 배연풍량 뿐만 아니라 배기구(댐퍼)의 형상이나 배기풍속 등 다양한 인자에 의해서 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 각국의 배연시스템 설계기준 및 설치현황을 알아보고 배연풍량이 동일한 경우에 배연댐퍼 사이즈에 따른 배연성능을 연기 이동거리 측면에서 수치시뮬레이션을 수행하여 비교·평가하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 배연댐퍼의 단면적이 증가할수록 배기팬에 근접한 댐퍼에서 배기풍량이 집중되어 화재 하류의 댐퍼의 배연풍량이 감소하여 하류측의 연기 이동거리가 증가하는 현상이 발생한다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서는 배연댐퍼의 단면적을 작게하여 통과풍속을 높게 함으로써 댐퍼통과 시 압력손실이 증가하도록 하여 배기구간에서 배연풍량의 불균일성을 완화할 필요가 있다. 본 해석범위에서는 배연댐퍼의 설치간격이 50 m인 경우에는 설계통과풍속이 4.4 m/s (댐퍼면적: 2.34 ㎡ = 1.25 × 1.85 m) 이상, 댐퍼의 설치간격이 100 m인 경우에는 설계통과풍속이 4.84 m/s (댐퍼면적: 3.38 ㎡ = 1.5 × 2.25 m) 이상일 때 배연성능확보에 유리한 것으로 나타났다.

• 연구논문집
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• 통권29호
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• pp.39-48
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• 1999

건물화재시의 피난자의 인명안전 확보를 위한 가압방연 설계프로그램에 필요한 건물요소의 모델링 방법, 계산방법 등을 제시하였다. 건물의 각 층에 급기용 송풍기를 설치할 수 없기 때문에 층에 따른 압력차 분포는 필연적이다. 전층가압방연 방식에서 급기덕트나 각종 유로면적이 동일하다면 송풍기에서 가까운 구획은 압력이 커지며 먼 구획은 압력이 감소할 수밖에 없다. 따라서 건물 전체가 규정범위내의 압력차로 유지되어야하기 때문에 송풍기에서 가장 멀리 떨어진 구획의 압력차를 기준으로 설계하여야 한다. 이러한 경우 과도한 송풍기의 용량으로 인한 문제에 더하여 송풍기로부터 가까운 구획에는 과압이 발생할 수도 있다. 그러므로 본 연구에서 얻어진 프로그램과 같은 설계구도를 활용하면 각 층의 공기 공급 덕트의 단면적을 달리한 경우를 계산할 수 있다. 예제에서 언급한 바와 같이 각 층 공기공급 덕트의 단면적을 달리하므로 써 송풍기의 용량을 감소시킬 수 있게된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권7호
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• pp.574-581
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• 2012

로터를 이용한 무인비행체는 노출된 블레이드로 운용 시 위험이 따른다. 반면 덕티드팬은 블레이드 주위를 덕트로 감싸 위험요소를 줄여주고, 동일 동력 하중을 사용한 로터보다 향상된 추력성능을 보인다. 본 논문에서는 덕티드 팬의 장점을 적용하고자 세 개의 덕티드 팬으로 구성된 삼중 덕티드 팬 비행체 형상을 제안한다. 크기가 동일한 두 개의 덕티드 팬과, 크기가 다른 한 개의 덕티드 팬으로 구성되며 3개의 덕티드 팬 중 하나는 추력 방향 조절을 통해 신속한 자세 제어가 가능하다. 삼중 덕티드 팬 비행체의 운동방정식을 유도 하였고, 리아푸노프 함수를 적용하여 시스템을 안정하게 하는 제어 입력을 도출하였다. 그리고 비행체 초기모델의 파라미터를 적용하여 비선형 모델 시뮬레이션을 통해 안정한 자세각이 출력됨을 확인하고 결과를 분석하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.189-195
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• 2020

본 연구에서는 배기가스가 흡수탑으로 균일하게 유입될 수 있도록 가스 부유식 흡수탑의 입구덕트와 안내깃을 다시 설계하여 탈황효율을 높이고자 한다. 산업용 보일러에서 대기오염 물질의 주 발생원인 중에서 황산화물의 오염물질을 저감하기 위해 기존의 장치를 다시 설계하여 해결하고자 한다. 이를 위하여 가스 부유식 흡수탑 내부에서 배기가스 중에 SOx 성분의 제거효율을 높일 수 있도록 배기가스, 슬러리와 재순환 흡착제가 균일하게 접촉하도록 변경한다. 그리고 보일러 출구에서부터 가스 부유식 흡수탑 출구까지 압력손실에 대한 초기 설계값과 CFD 값을 비교하여 검증한다. 또한 배기가스의 속도분포, 재순환 흡착제 농도분포, 액상 슬러리 거동, 압력손실을 각각 비교하였다. 그 결과는 보일러 출구에서부터 흡수탑 출구까지 압력손실이 감소하고, 배기가스의 편향이 최소화되므로 인해 탈황 효율이 개선되었음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권5호
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• pp.1-9
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• 2019

마이크로 터보제트 엔진을 사용하여 바이패스비에 따른 배기가스의 적외선 신호와 온도분포 측정 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 마이크로 터보제트 엔진을 바이패스 공기를 공급하여 터보팬 엔진의 유동을 모사할 수 있도록 개조하였다. 마이크로 터보제트 엔진으로 코어 유동을 모사하고 고압의 압축 공기를 마이크로 터보제트 엔진의 외부덕트에 공급하여 바이패스 유동을 모사하였다. 바이패스비 0.5, 1.0, 1.4 의 3가지 조건에서 실험을 수행하였다. 그 결과 적외선 신호는 바이패스비가 증가할수록 점차 감소함을 보여주었다. 그리고 배기가스 온도는 바이패스비가 증가할수록 감소됨을 알 수 있었다. 또한 배기가스에 대한 쉴리렌 가시화 측정을 수행하였다. 배기가스의 온도분포와 쉴리렌 유동 가시화로부터 바이패스비에 따른 배기가스의 제트유동구조를 이해할 수 있다.