• 대한환경공학회지
• /
• 제35권10호
• /
• pp.710-716
• /
• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제39권6호
• /
• pp.539-544
• /
• 2015

해양구조물의 가동해역이 대수심으로 이동함에 따라 해저파이프라인 및 해저케이블은 육지보다 열악한 시공 환경에 놓이게 된다. 이때 해저지반상태와 해상조건 등은 작업효율에 영향을 미치게 되며 단시간에 효율적인 시공이 필요하다. 본 논문은 해저지반 굴삭을 위해 ROV(Remotely Operated Vehicle) 트렌쳐에 장착되는 워터젯 굴삭기의 시공성능 추정에 관한 연구이다. 먼저 전산유체해석을 통해 노즐간의 거리와 노즐 분사각도를 고려하여 굴삭효율을 극대화할 수 있는 최적 노즐수량을 선정하였고, 모형실험을 수행하여 굴삭기의 시공성능을 유추할 수 있는 최대 굴삭심도와 최대 굴삭속도를 파악하였다. 이를 토대로 실제 운용중인 워터젯 굴삭장비와 비교분석하여 워터젯 장비의 효율성을 확인하였다.

• 공업화학
• /
• 제32권6호
• /
• pp.613-620
• /
• 2021

고분자전해질 연료전지의 유로 형상은 내부 유동의 균일성에 영향을 주는 변수이다. 유로 내에서 반응물 분포가 균일하지 않을 경우, 지속적인 운전 과정에서 촉매의 열화 및 고분자 막의 기계적 손상이 야기되며 연료전지의 내구 수명 저하로 이어진다. 연료전지에서 원활한 반응물 공급과 균일한 농도 분포를 위하여 유로 형상에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 유로의 배플은 유체의 강제 대류를 야기해 연료전지의 성능을 개선할 수 있고, 유로 중간에 새로운 반응물 공급 통로(서브 채널)를 만들어 반응물 농도 증가와 원활한 물 배출로 물질 전달 손실을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 전산 유체 계산을 통하여 블록과 서브 채널을 적용한 유로가 연료전지의 전류밀도와 산소 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 블록과 서브 채널이 유로에 구성되었을 때, 한계전류밀도가 증가하였고 블록 후단의 산소 농도가 회복되었다. 블록이 2개 이상 있을 때 블록 사이에 서브 채널을 배치할 경우 전류밀도 증가 폭이 더욱 커졌다. 또한 추가 공급되는 공기의 공급 위치에 따른 산소 농도를 분석하여 서브 채널이 블록 후단의 낮아진 산소 농도를 회복할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.1106-1115
• /
• 2021

본 연구에서는 80k Bulk carrier의 저항성능 향상을 목적으로 선미부에 1개의 핀을 부착해 선미 유동을 제어하였고, 저항성능 및 반류의 변화를 분석하였다. 부착된 핀은 직사각형 단면을 가지며, 길이와 폭, 두께는 고정된 채 길이 및 흘수 방향 부착 위치와 유선에 대한 각도만 변화가 있었다. 나선 및 핀이 부착된 선체에 대한 모형 스케일에서의 CFD 해석이 수행되었고, 그 결과를 실선 확장 후 비교하였다. 핀은 프로펠러로 유입되는 빌지 볼텍스의 경로를 선미 트랜섬 쪽으로 변화시켰고, 이는 프로펠러 상부와 선미부의 압력을 증가시켰다. 이로 인해 선체의 압력저항 및 전 저항이 감소되었으며, 감소율은 핀의 부착 위치가 선미 및 선저와 가까울수록 높았다. 또한 핀은 공칭반류를 감소시켰는데 핀의 각도가 커질수록 반류의 변화가 컸고, 전 저항 저감률은 최대가 되는 특정 각도까지만 비례하였다. 대상 선박에 단일 핀을 부착했을 시의 최대 전 저항 저감률은 약 2.1 %였고, 선미로부터 수선간장의 12.5%, 선저로부터 흘수의 10 % 위치에 14°의 각도로 부착됐을 때이다.

• 유기물자원화
• /
• 제18권3호
• /
• pp.77-86
• /
• 2010

본 연구에서는 간접흡입식 풍력선별기의 모델에 대하여 폐기물의 선별특성을 전산유체역학적인 방법으로 고찰하여 폐기물 모델에 대한 적정한 항력계수 및 흡입풍속에 대한 결과를 얻었다. 개발중인 풍력선별기는 송풍기를 설치하여 공기를 사이클론 후단에서 흡입하는 방식으로 선별 폐기물이 송풍기 회전차를 통과하지 않는 특징이 있으며, 흡입구의 특성 및 배관의 압력손실이 선별효율에 큰 영향을 미칠 수 있다. 풍력선별기를 이용한 폐기물을 선별하기 위해서는 폐기물의 공기역학적 특성에 대한 사전연구가 필수적이다. 비닐의 경우 약 0.8~1.0 내외의 항력계수를 적용하는 것이 타당하며, 캔은 압축여부에 따라 차이가 있으나 0.2~0.7의 범위에 있다. 풍력선별기의 흡입유속에 따른 선별효율은 약 25~26 m/s의 흡입유속에서 가장 높은 효율을 얻었다. 흡입구의 형상, 이송덕트의 배관방법에 따라 압력손실이 발생하여 흡입유속이 변화하므로 표준화를 통해 적절한 설계가 가능하도록 지속적인 연구가 필요하다.

• 설비공학논문집
• /
• 제14권12호
• /
• pp.1102-1139
• /
• 2002

A review on the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigerating Engineering in 2000 and 2001 has been done. Focus has been put on current status of research in the aspect of heating, cooling, ventilation, sanitation and building environment. The conclusions are as follows. (1) Most of fundamental studies on fluid flow were related with heat transportation of facilities. Drop formation and rivulet flow on solid surfaces were interesting topics related with condensation augmentation. Research on micro environment considering flow, heat, humidity was also interesting for comfortable living environment. It can be extended considering biological aspects. Development of fans and blowers of high performance and low noise were continuing topics. Well developed CFD technologies were widely applied for developing facilities and their systems. (2) Most of papers related with heat transfer analysis and heat exchanger shows dealt with convection, evaporation, and channel flow for the design application of heat exchanger. The numerical heat transfer simulation studies have been peformed and reported to show heat transfer characteristics. Experimental as well as numerical studies on heat exchanger were reported, while not many papers are available for the system analysis including heat exchanger. (3) A review of the recent studies on heat pump system shows that performance analysis and control of heat pump have been peformed by various simulations and experiments. The research papers on multi-type heat pump system increased significantly. The studies on heat pipe have been examined experimently for change of working characteristics and strut lure. Research on the phase change has been carried out steadily and operation strategies of encapsulated ice storage tank are reported experimentally in several papers. (4) A review of recent studies on refrigeration/air conditioning system have focused on the system performance and efficiency for new alternative refrigerants. Evaporation and condensation heat transfer characteristics are investigated for tube shapes and new alternative refrigerants. Studies on components of refrigeration/air conditioning system are carried to examine efficiency for various compressors and performance of new expansion devices. In addition to thermophysical properties of refrigerant mixtures, studies on new refrigerants are also carried out, however research works on two-phase flow seemed to be insufficient. (5) A review of the recent studies on absorption cooling system indicates that heat and mass transfer phenomena have been investigated to improve absorber performance. Various experimental data have been presented and several simulation models have been proposed. A review of the recent studies on duct and ventilation shows that ventilation indices have been proposed to quantify the ventilation performance in buildings and tunnels. Main efforts have been focused on the applications of ventilation effectiveness in practice, either numerically using computational fluid dynamics or experimentally using tracer gas techniques. (6) Based on a review of recent studies on indoor thermal environment and building service systems, research issues have mainly focused on many innovative ideas such as underfloor air-conditioning system, personal environmental modules, radiant floor cooling and etc. Also, the new approaches for minimizing energy consumption as well as improving indoor environmental conditions through predictive control of HVAC systems, various activities of building energy management and cost-benefit analysis for economic evaluation were highlighted.

• 설비공학논문집
• /
• 제20권6호
• /
• pp.427-446
• /
• 2008

A review on the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2006 has been accomplished. Focus has been put on current status of research in the aspect of heating, cooling, ventilation, sanitation and building environments. The conclusions are as follows. (1) The research trends of fluid engineering have been surveyed as groups of general fluid flow, fluid machinery and piping, etc. New research topics include micro heat exchanger and siphon cooling device using nano-fluid. Traditional CFD and flow visualization methods were still popular and widely used in research and development. Studies about diffusers and compressors were performed in fluid machinery. Characteristics of flow and heat transfer and piping optimization were studied in piping systems. (2) The papers on heat transfer have been categorized into heat transfer characteristics, heat exchangers, heat pipes, and two-phase heat transfer. The topics on heat transfer characteristics in general include thermal transport in a cryo-chamber, a LCD panel, a dryer, and heat generating electronics. Heat exchangers investigated include pin-tube type, plate type, ventilation air-to-air type, and heat transfer enhancing tubes. The research on a reversible loop heat pipe, the influence of NCG charging mass on heat transport capacity, and the chilling start-up characteristics in a heat pipe were reported. In two-phase heat transfer area, the studies on frost growth, ice slurry formation and liquid spray cooling were presented. The studies on the boiling of R-290 and the application of carbon nanotubes to enhance boiling were noticeable in this research area. (3) Many studies on refrigeration and air conditioning systems were presented on the practical issues of the performance and reliability enhancement. The air conditioning system with multi indoor units caught attention in several research works. The issues on the refrigerant charge and the control algorithm were treated. The systems with alternative refrigerants were also studied. Carbon dioxide, hydrocarbons and their mixtures were considered and the heat transfer correlations were proposed. (4) Due to high oil prices, energy consumption have been attentioned in mechanical building systems. Research works have been reviewed in this field by grouping into the research on heat and cold sources, air conditioning and cleaning research, ventilation and fire research including tunnel ventilation, and piping system research. The papers involve the promotion of efficient or effective use of energy, which helps to save energy and results in reduced environmental pollution and operating cost. (5) Studies on indoor air quality took a great portion in the field of building environments. Various other subjects such as indoor thermal comfort were also investigated through computer simulation, case study, and field experiment. Studies on energy include not only optimization study and economic analysis of building equipments but also usability of renewable energy in geothermal and solar systems.

• 설비공학논문집
• /
• 제16권12호
• /
• pp.1234-1268
• /
• 2004

A review on the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigerating Engineering in 2002 and 2003 has been carried out. Focus has been put on current status of research in the aspect of heating, cooling, air-conditioning, ventilation, sanitation and building environment/design. The conclusions are as follows. (1) Most of fundamental studies on fluid flow were related with heat transportation in diverse facilities. Drop formation and rivulet flow on solid surfaces were interesting topics related with condensation augmentation. Research on micro environment considering flow, heat transfer, humidity was also interesting to promote comfortable living environment. It can be extended considering biological aspects. Development of fans and blowers of high performance and low noise were continuing research topics. Well developed CFD technologies were widely applied for analysis and design of various facilities and their systems. (2) Heat transfer characteristics of enhanced finned tube heat exchangers and heat sinks were extensively investigated. Experimental studies on the boiling heat transfer, vortex generators, fluidized bed heat exchangers, and frosting and defrosting characteristics were also conducted. In addition, the numerical simulations on various heat exchangers were performed and reported to show heat transfer characteristics and performance of the heat exchanger. (3) A review of the recent studies shows that the performance analysis of heat pump have been made by various simulations and experiments. Progresses have been made specifically on the multi-type heat pump systems and other heat pump systems in which exhaust energy is utilized. The performance characteristics of heat pipe have been studied numerically and experimentally, which proves the validity of the developed simulation programs. The effect of various factors on the heat pipe performance has also been examined. Studies of the ice storage system have been focused on the operational characteristics of the system and on the basics of thermal storage materials. Researches into the phase change have been carried out steadily. Several papers deal with the cycle analysis of a few thermodynamic systems which are very useful in the field of air-conditioning and refrigeration. (4) Recent studies on refrigeration and air-conditioning systems have focused on the system performance and efficiency enhancement when new alternative refrigerants are applied. Heat transfer characteristics during evaporation and condensation are investigated for several tube shapes and new alternative refrigerants including natural refrigerants. Efficiency of various compressors and performance of new expansion devices are also dealt with for better design of refrigeration/air conditioning system. In addition to the studies related with thermophysical properties of refrigerant mixtures, studies on new refrigerants are also carried out. It should be noted that the researches on two-phase flow are constantly carried out. (5) A review of the recent studies on absorption refrigeration system indicates that heat and mass transfer enhancement is the key factor in improving the system performance. Various experiments have been carried out and diverse simulation models have been presented. Study on the small scale absorption refrigeration system draws a new attention. Cooling tower was also the research object in the respect of enhancement its efficiency, and performance analysis and optimization was carried out. (6) Based on a review of recent studies on indoor thermal environment and building service systems, it is noticed that research issues have mainly focused on several innovative systems such as personal environmental modules, air-barrier type perimeterless system with UFAC, radiant floor cooling system, etc. New approaches are highlighted for improving indoor environmental conditions and minimizing energy consumption, various activities of building energy management and cost-benefit analysis for economic evaluation.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.278-286
• /
• 2021

본 연구에서는 단면설계 및 열 교환 장치 위치 변경을 통해 온실의 구조 변경을 진행하였으며, 선행연구를 통해 개발된 모델을 근간으로 하여 개선 여부에 따른 온실 내부 환경을 예측하였다. 단면형상과 열 교환 장치의 개선 후 유속 변화에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였으며, 이 때 온도와 균일도는 각각 평균 0.65℃, 0.75%p 상승함을 확인하였다. 해석대상 온실과 같은 소규모 온실의 경우 방열관의 난방성능 개선보다 FCU에 의해 형성되는 공기 유동이 균일한 환경 조성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 개선 전·후 온실에 환기시스템 적용 시 공기 유동 특성 분석을 위해 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 공기 유동과 공기령은 유사한 분포를 보였으며, 개선 후 온실의 공기령이 개선 전 온실 대비 18초낮게 나타났다. 개선 전·후 온실 시뮬레이션 분석 결과 전체적으로 개선된 온실에서의 평균온도 및 온도 균일도 상승, 최대편차 감소 등 내부 환경의 균일성이 향상됨을 확인하였다. 선행연구로 개발된 모델은 형상 변경, 열 교환 장치 위치 변경 등에 따라 변화하는 온실 내부 환경을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 온실 설계, 온실 내 난방시스템 설계 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판단된다.