• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제27권4호
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• pp.143-153
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• 2006

The purpose of this work was to assess and quantify the beneficial effects of gas exchange, while testingto the various frequencies of the sinusoidal wave that was excited by the PZT actuator, for patients suffering from acute respiratory distress syndrome (ARDS) or chronic respiratory problems. Also, this paper considered a simulator to design a hollow type artificial lung, and a mathematical model was used to predict a behavior of blood. This simulation was carried out according to the Montecarno's simulation method, anda fourth order Runge-Kutta method was used to solve the equation. The experimental design and procedure are then applied to the construction of a new device to assess the effectiveness of the membrane vibrations. As a result, the vibration method is very effective in the increase of gas transport. The gas exchange efficiency for the vibrating intravascular lung assist device can be increased by emphasizing the following design features: consistent and reproducible fiber geometry, and most importantly, an active means of enhancing convective mixing of water around the hollow fiber membranes. The experimental results showed the effective performance of the vibrating intravascular lung assist device. Also, we concluded that important design parameters were blood flow rates, fiber outer diameter and oxygen pressure drop. Based on the present results, it was believed that the optimal level of blood flow rates was 200$cm^3$/min.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권11호
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• pp.121-126
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• 2021

In this study, the effect of thermal contact resistance between pin-channel tubes on the heat transfer characteristics was analytically examined around the channel tubes with the pins attached to two consecutive arranged channel pipes. The numerical results showed that the heat transfer coefficient decreased geometrically as the thermal contact resistance increased, and the corresponding temperature change on the contact surface increased as the thermal contact resistance increased. The thinner the pin, the more pronounced the geometric drop in the heat transfer coefficient. It was confirmed that the higher the height of the pin, the higher was the heat transfer coefficient, however, the greater the size of the thermal contact resistance, the smaller was the heat transfer coefficient. It was found that the temperature change in the inner wall of the channel tube did not significantly affect the heat transfer characteristics owing to the thermal contact resistance. Furthermore, the velocity of air at the entrance of the channel tube was proportional to the heat transfer coefficient due to a decrease in the convective heat resistance corresponding to an increase in the flow rate.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.290-297
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• 2009

가압 경수로의 주요 기기에서 발생할 수 있는 과도 2상 유동(Two-phase flow) 현상에 대한 해석을 수행하기 위해 원자로 기기 열수력 해석 코드를 개발 중에 있다. 개발 중인 기기 열수력 해석 코드는 지배 방정식으로 Two-phase, three-field model을 사용하고 있으며, 복잡한 기하학적 형상의 원자로 기기를 모사하기 위해 비정렬 격자계(Unstructured grid)를 활용하고 있다. 수치해석 기법으로는, 원자로 계통 해석코드 RELAP5가 사용 중이며 대부분의 원자로 내 2상 유동 조건에서 안정적이며 정확하다고 알려진 Semi-implicit 방법을 적용하였다. 그러나 기존의 Semi-implicit 방법은 1차원, 엇갈림격자(Staggered grid)에 대해 개발되었기 때문에, 이를 다차원, 비정렬, 비엇갈림 격자(Non-staggered grid)에 적용하기 위해 기존의 Semi-implicit 방법을 수정하였다. 본 논문에서는 Semi-implicit 방법의 대류항을 이차정확도를 갖도록 확장하였으며, 이차정확도에 의한 수치확산의 감소를 평가하기 위해 수행된 수치시험의 결과를 기술하였다. 이차정확도 및 일차정확도로 계산된 값을 해석해 또는 격자 수렴성 시험을 통해 평가해 본 결과, 이차정확도 계산시 수치 확산의 감소 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제24권1호
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• pp.114-122
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• 2015

수평 성층류 2상 유동에서 기체의 속도가 액체의 속도보다 상대적으로 큰 고유속 유동조건에서는 불규칙한 파형들이 생성되고 이때 상 경계면에서는 액적이탈이 발생한다. 한국원자력연구원(KAERI)에서는 이러한 상 경계면에서의 액적이탈 현상을 기구학적으로 예측하기 위하여 전단력, 표면장력, 그리고 중력 항으로 구성되는 새로운 액적이탈 모델을 제시하였다. 그러나 이 액적이탈 모델 내부에는 아직 결정되지 않은 모델 계수가 존재한다. 모델 계수를 결정하기 위해서는 두 상 사이의 계면파 특성과 관련되는 물리변수들에 대한 실험데이터의 확보가 필요하다. 주요 물리변수들에는 파의 기울기, 파의 빗변길이, 파의 속도, 파의 주파수, 그리고 파장이 있다. 본 연구에서는 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하기 위하여 폭 40 mm, 높이 50 mm, 길이 4.2 m의 수평사각유로에서 가시화실험을 수행하였다. 실험은 1기압의 물-공기 성층류 유동에서 액적이탈이 발생되는 조건에서 수행되었다. 본 실험에서 계면 형상을 2차원적으로 가시화하고 계면파에서 국소적인 물속도 분포를 측정하기 위하여 유로 측면에서 PIV기법을 적용하였다. 추가적으로, 가시화실험을 통해 획득한 계면 이미지로부터 측정된 계면 높이를 검증하기 위하여 평행 와이어 전도도 센서를 개발하였다. 가시화방법과 센서를 통해 측정된 수위를 비교한 결과, 두 가지 방법론에 의해 측정된 수위결과가 잘 일치함을 확인하였다. 최종적으로 개발된 측정기법을 적용하여 액적이탈 조건에서 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하였다.

• 대기
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• 제22권1호
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• pp.29-45
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• 2012

An unusual autumn storm developed rapidly in the western part of the East sea on the early morning of 23 October 2006. This storm produced a record-breaking heavy rain and strong wind in the northern and middle part of the Yeong-dong region; 24-h rainfall of 304 mm over Gangneung and wind speed exceeding 63.7 m $s^{-1}$ over Sokcho. In this study, MTSAT-1R (Multi-fuctional Transport Satellite) water vapor and infrared channel imagery are examined to find out some features which are dynamically associated with the development of the storm. These features may be the precursor signals of the rapidly developing storm and can be employed for very short range forecast and nowcasting of severe storm. The satellite features are summarized: 1) MTSAT-1R Water Vapor imagery exhibited that distinct dark region develops over the Yellow sea at about 12 hours before the occurrence of maximum rainfall about 1100 KST on 23 October 2006. After then, it changes gradually into dry intrusion. This dark region in the water vapor image is closely related with the positive anomaly in 500 hPa Potential Vorticity field. 2) In the Infrared imagery, low stratus (brightness temperature: $0{\sim}5^{\circ}C$) develops from near Bo-Hai bay and Shanfung peninsula and then dissipates partially on the western coast of Korean peninsula. These features are found at 10~12 hours before the maximum rainfall occurrence, which are associated with the cold and warm advection in the lower troposphere. 3) The IR imagery reveals that two convective cloud cells (brightness temperature below $-50^{\circ}C$) merge each other and after merging it grows up rapidly over the western part of East sea at about 5 hours before the maximum rainfall occurrence. These features remind that there must be the upward flow in the upper troposphere and the low-layer convergence over the same region of East sea. The time of maximum growth of the convective cloud agrees well with the time of the maximum rainfall.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.605-612
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• 2016

본 연구에서는 캡슐형 빙축열시스템에 적용되는 다양한 형상들을 가지는 아이스 볼에 대한 복합열전달 해석들을 수행하였다. 형상은 구 형상과 열전달 표면적을 넓힐 수 있도록 설계한 3가지 다른 형상을 포함하여 총 4가지 형상을 고려하였다. 볼 주위의 유동은 레이놀즈 수 300의 층류 유동으로, 볼 외부와 내부의 강제대류 및 자연대류를 고려하여 시뮬레이션을 수행하였다. 상용해석 코드인 ANSYS- FLUENT를 사용하여 비정상 열유동 해석을 수행하였다. 볼의 형상이 열전달에 미치는 영향을 고찰하여, Bone, Dimple, Hole, Sphere 형태 순으로 열전달 효율이 좋음을 확인하였다. 전체해석 기간 동안에 캡슐 내부 유체의 평균온도 차이는 최대 $0.9^{\circ}C$정도였다. 대용량 시스템의 경우 축열조 내에 30만개 이상의 캡슐이 들어가므로 캡슐 형상이 시스템 효율에 미치는 영향이 중요함을 확인하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권4호
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• pp.369-379
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• 2002

저온 습윤한 1993년 여름철과 고온 건조한 1994년 여름철과 관련된 동아시아에서 대조적인 여름철 몬순순환의 특성을 상, 하층 대류권의 대기순환 특성과 함께 전구 해수온도 및 적도 대류성 강수장을 분석함으로써 조사하였다. 1993년의 경우, 동아시아, 중앙 북태평양 및 미국 서부지역에서 500hpa 면과 200hpa 면의 음의 지위고도 편차가 나타났지만, 1994년의 경우, 이들 지역들에서 양의 편차를 보였다. 1993년의 아열대 제트류는 평년보다 다소 남쪽에 치우쳐져 한반도 북쪽에 위치하였다. 서태평양 아열대 고기압이 남쪽으로 이동하여 동아시아지역에는 평년보다 많은 여름철 강수와 낮은 여름철 기온이 나타났다. 이는 오오츠크해로부터 동해로 저온 습윤한 기단의 확장에 때문으로 판단된다. 대조적으로 1994년의 아열대 제트류는 평년보다 다소 북쪽에 위치하였고, 서태평양 아열대 고기압의 갑작스런 북상은 동아시아 여름철 강수대의 북상을 동반하였다. 따라서, 아시아 여름철 강수 및 기온 편차는 1993년과 반대 양상을 보였다. 적도 태평양상의 해수온 편차에서는, 1993년은 엘니뇨가, 1994년은 라니냐가 각각 나타났다. 오스트레일리아 고기압과 마스카렝 고기압의 북서 연변을 따른 하층 적도 횡단류와 관련된 서태평양과 인도양에서 이상적인 대류성 강수는 이들 대조적인 동아시아 여름철의 대규모 대기순환에 영향을 준 것으로 판단된다. 또한, 동아시아 여름몬순지역에서 평균된 200 hPa 면의 동서바람편차는 한반도 여름 기온편차와 음의 상관을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권5호
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• pp.511-518
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• 1998

세기관지의 구조와 이상유무의 신속 정확한 측정을 위해 세계적으로 활발히 연구되고 있는 에어로졸볼러스기법을 확립하기 위하여, 호흡과정 중 흡기에 공급된 입자펄스가 호흡의 진행에 따라 인체기관지내에서 대류분산된 결과로 호기중 입자농도의 증가된 분포폭을 측정하는 장치를 개발하고 이를 이용한 검증실험을 수행하였다. 개발된 장치는 인체에 무해한 sebacic acid를 이용하여 평균입경이 1 $\mu$m이고 기하표준편차가 1.2정도인 임자를 $10^{9}$개/cc 정도의 고농도로 발생하고, 솔레노이드밸브를 이용하여 호흡중의 원하는 시점에 정확히 짧은 펄스형태로 입자를 공급하며, 레이저광산란을 이용하여 흡기와 호기중의 입자농도의 시간변화를 측정한다. 흡기중의 농도분포는 매우 매끈한 분포를 보임으로써 발생장치와 측정장치의 정강작동은 잘 검증되었다. 농도의 시간변화 측정치로부터 계산된 분산도를 1차원 대류확산방정식 이론치 및 외국에서 보고된 실험결과와 비교한 격과, 입자도달깊이에 따른 분산도의 변화에 대한 정성적인 실험결과는 이론치와 상당히 잘 일치하고 기존의 결과보다도 견과의 산포가 개선되었다. 다만 아직도 산포가 상당히 남아있어 개선의 여지를 가지고 있으며, 외국 결과와의 분산도의 타이는 신체조건의 타이 등으로 파악되었다. 산포도의 개선을 위해서는 호흡시에, 특히 최고농도점 부근에서, 호흡유량이 일정하게 유지되어야만 불규칙 이차파형의 형성을 방지하여 측정결과의 해석에 오차를 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 물과 미래
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• 제27권4호
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• pp.123-133
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• 1994

하천 흐름해석에서 단순화된 운동방정식을 사용한 kinematic 모델과 diffusion 모델이 full dynamic 모델에 비하여 여러 장점을 지니고 있기 때문에 수치모의에 종종 사용된다. 본 논문에서는 kinematic 모델과 diffusion 모델의 적용범위에 대하여 보다 폭넓게 사용될 수 있는 적용한계를 하천의 수로경사 $S_{02}$, 무차원의 상류측 수심증가 수 Gw 및 Froude수 Fr등 3개의 주요한 인자를 기준으로 하여 연구하였다. 이 때 적용범위는 full dynamic 방정식의 시간 가속도항, 공간 가속도항, 압력항, 중력항 및 마찰항의 상대적 크기의 비교를 통하여 도출되었다. 실험모의중에 Courant수는 0.5로 한정되었으며, 하천의 하상경사는 0.00001부터 0.05까지 변하였다. 또한, 0.1, 0.5 및 0.9의 Froude 수가 사용되었다. 본 논문에서는 kinematic 모델의 적용범위는 Froude 수가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으나, diffusion 모델의 적용범위는 Froude 수가 증가함에 따라 감소하였다. 최종적으로 kinematic 모델과 diffusion 모델의 적용을 위한 지침으로 사용할 수 있는 9개의 그림이 제안되었으며 이 제안된 그림을 적절하게 활용할 때 하천이나 강에 흐름모의가 보다 효율적으로 이루어질 수 있을 것이다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2007년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.570-575
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• 2007

The thermal performance of the air receiver filled with porous material for 5kWt dish solar collector installed in Inha University, Korea, is experimentally investigated. The diameter of the parabolic dish is 3.2 m, and its focal length is 2 m. It consists of 10 small pieces of glasses which have their own curvatures, and the effective reflecting area is 5.9 m2. The reflectivity of the glass is 0.95, and the thermal capacity of the system is about 5 kW thermal. The aperture diameter of the cylindrical-shape receiver which is made of stainless steel is 100 mm, and the height is 210 mm. A quartz window is installed at the receiver aperture to minimize the convective heat loss and prevent air leakages. In order to increase the heat transfer area, porous material (nickel-alloy) is inserted into the receiver. Air flows into the upper part of the receiver, which is the opposite side of the aperture. After the air flows through the inside receiver, that goes out of the receiver through 3 exits which are located near the aperture. The volumetric flow rates of air are varied from 600 to 1200 L/min. The thermal efficiency of the receiver ranges from 82% - 92% depending upon the flow rate. The results show that the system efficiency and receiver efficiency increase as the volume flow rate increases as expected. These results from the experiment will be useful for the applications to air heating receivers and solar reactors.