• 대한기계학회논문집B
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• 제39권4호
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• pp.309-316
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• 2015

가열식 액체용 질량유량계측기(LMFM, Liquid Mass Flow Meter)에 대하여 수치해석적으로 분석하였으며 실험을 통하여 검증하였다. 기존의 기체용 질량유량계측기(GMFM, Gas Mass Flow Meter)와 동일한 구조로 설계하였으나 계측온도차는 기체용에 비하여 정 반대의 특성을 나타낸다. 기체는 열용량이 작아서 계측관벽을 통한 전도열전달이 기체의 유동에 따른 대류열전달에 대응할 정도이므로 이들 상호작용의 결과 상 하류 써미스터의 온도차가 질량유량에 비례한다. 반면, 열용량이 큰 액체의 경우 대류열전달이 지배적이 되어 계측관벽을 통한 전도열전달이 무시되며, 결과적으로 온도차가 질량유량에 반비례한다. 계측관경과 히터의 권선폭은 LMFM 의 중요한 설계인자로서 각각 최적화가 필요하다. 최적화 설계를 통하여 제작한 계측기는 반도체 생산장비의 극소유량 정밀제어 및 공급용으로 사용할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.442-453
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• 2013

본 연구에서는 FLAC3D를 이용해 대용량 고온 열에너지저장소가 암반공동과 지상에 위치하는 경우를 각각 모델링하고 운영기간 5년 동안의 비정상상태해석을 수행하여 저장소 외벽을 통한 열손실을 비교 분석하였다. 두 저장모델의 운영 조건 및 입력물성은 모두 동일하나, 암반공동 열에너지저장소는 주변 암반의 전도 열전달에 의해서만 열손실이 발생하고, 지상 저장소는 대기의 대류 열전달에 의해서 열손실이 발생하는 것으로 가정하였다. 열에너지의 반복적인 주입과 토출에 따른 저장온도의 변화를 고려하여 수치해석모델을 작성하였으며, 단열재 두께에 따른 열손실 특성을 함께 검토하였다. 해석 결과, 지상식 저장시설은 운영 기간이 경과하더라도 일정한 열손실률을 보이는 반면 암반공동 저장시설의 열손실률은 운영 초기 단계에서 급격히 감소하여 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보였다. 이러한 열손실의 감소는 시간 경과에 따라 주변 암반의 온도가 상승함으로써 저장소외벽에서의 열유속이 감소하기 때문으로 판단할 수 있다. 운영 후 5년 경과 시 암반공동 열에너지저장소의 누적열손실량은 지상저장소에 비해 약 72.7%로 나타났으며, 암반공동 저장시설의 열손실 특성은 주변 암반의 히팅 효과로 인해 지상식 저장시설에 비해 단열재 두께에 대한 민감도 및 의존도가 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.114-121
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• 2016

본 연구에서는 리튬이온전지의 충방전시 발생하는 발열특성을 CFD 모델링하고, 발열에 따른 충방전 특성을 해석하였다. 리튬이온전지는 직교 파우치형 구조로서 두께방향으로의 1차원계로 설정하여, 전류밀도 방정식, 열 및 물질전달 지배방정식을 도입하였다. Cut-off 전압이 3 V에서 충방전 전류밀도가 1C($17.5A/m^2$), 3C($52.5A/m^2$) 와 5C($87.5A/m^2$)에 대하여, 298K의 등온계와 충방전 전류밀도 별 발열계로 각각 설정하였다. 등온계와 발열계에서 모두 충방전 전류밀도가 높을수록 전지의 용량은 감소되는 것으로 나타났다. 등온계에 비하여 발열계에서 충방전 시간이 증가하였으며, 이는 발열에 의한 온도의 증가로 인해 전극의 평형전위가 감소하고, 리튬이온의 확산계수가 증가하기 때문인 것으로 고려된다. 또한, 리튬이온전지의 충전과 방전에 의한 열 발생 영향을 제어하기 위한 냉각효과를 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.473-480
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• 2011

막 가습기는 다른 가습장치와는 달리, 기생 전력의 손실이 없고 가습 성능이 우수하여 이온교환막 연료전지의 외부 가습을 위해 적용되고 있다. 원통형 막 가습기는 특히 가습성능에 비해 요구 체적이 매우 작기 때문에, 수송용 및 가정용 이온교환막 연료전지에 적용된다. 막가습기의 최적 설계를 위한 열 및 물질 전달 특성에 대한 이해가 필요하지만, 아직 다양한 연구가 이루어지고 있지 않다. 본 연구에서는 원통형 막가습기의 열 및 물질전달 특성을 이해하기 위한 특성 실험을 수행하였다. 기존의 습도 측정계는 비정상 가습 특성 실험에 한계가 있고, 정상 상태에서도 고온 다습한 환경에서는 오차가 크기 때문에 본 연구에서는 습증기 응축법을 이용하였다. 가습기의 정상상태 특성을 확인하기 위해 압력과 온도 변화에 대한 실험을 수행하였으며, 비정상 특성을 확인하기 위해 순간 유량 변화 시의 가습 성능을 측정하였다. 본 연구에서는 이상의 기초 실험을 통해서 막 가습기의 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하였으며, 원통형 막가습기의 기초적인 열 및 물질 전달 특성을 이해하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3442-3447
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• 2014

본 논문에서는 간단한 플라스틱전자패키지의 폴리머 흡습특성 평가 방법을 제시하였다. 흡습팽창에 의한 변형을 측정하고 유한요소법으로 해석하였다. 흡습특성 평가를 위해 시편제작을 제작하고, 흡습시간에 따라 폴리머에 내재된 수분질량을 측정하여, 수치해석 결과와 비교분석하였다. 흡습확산 방정식은 열전달 방정식과 유사한 형태를 가지고 있기 때문에 열전달 해석 절차에 따라 상용 유한요소코드를 적용하여 흡습압력비를 구하고, 자체코드로 흡습질량을 계산하였다. 비전도성 폴리머는 동일 제품이라도 생산시기에 따라 흡습특성에 변화가 있었다. 여러 가지 흡습특성에 대해 흡습질량을 수치해석으로부터 계산하고 측정치에 가장 근접한 흡습질량 변화의 그래프를 선택하여 최적의 확산계수와 용해도를 구하였다. 제시된 방법은 빠른 대응을 요구하는 생산현장에서 반도체 패키지 폴리머의 흡습특성을 신속하게 평가하는 데 적용될 수 있을 것이다. 또한 흡습팽창을 모아레 간섭계로 측정하고 수치해석으로 비교하였다. 결과적으로 흡습질량의 측정값과 수치해석 결과를 비교하여 용해도와 확산계수는 0.0320 [g/mm/N]과 0.243 [$mm^2/{\mu}s$]으로 결정하였고, ANSYS 구조해석에 의한 변형은 모아레 간섭에 의한 측정결과와 매우 유사하였다.

• 터널과지하공간
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• 제12권3호
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• pp.142-151
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• 2002

대전 식품냉동저장창고 파일럿 공동주위의 거리에 따른 비정상상태의 온도 분포를 산정하기 위해 Claesson(2001)의 해석해 및 Dirichlet과 Neuman 내부 경계조건을 갖는 수치모델들을 검토하였다. 온도 강하 단계동안 일정 표면 온도 경계조건에 기초하고 있는 Claesson의 해석해를 활용한 결과, 실제 암반에서의 온도 계측결과를 오차 평균 0.89$^{\circ}C$ 수준으로서 비교적 정확히 예측할 수 있었는데, $0^{\circ}C$근처의 실험실 암석 열물성을 입력하였고 현지 암반 조건을 표현하기 위한 특별한 물성 보정을 하지 않았다. 내부 공동 암반 벽면을 통한 열유속을 갖는 수치해석의 경우, 대류 열전달계수와 공동 내부 온도가 냉각시간에 따라 변화하기 때문에 경계조건을 가하기 어려운 단점을 극복하기 위해 새로운 경계조건 설정 기법을 제안하였다. 그 결과 오차 평균 1.58$^{\circ}C$의 수준으로서 온도 계측치와 부합하였다. 또한 공동 벽면에서 고정 온도 조건을 갖는 수치해와 비교하였다. 마지막으로 Claesson의 해석해 및 다양한 내부 경계조건을 갖는 수치모델을 활용하여, 공동 주변의 온도 분포를 정확히 예측할 수 있는 일련의 해석 단계 프로그램을 제안하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.385-388
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• 2002

The researches of a two-phase atomizers have been carried out in the field of automotive and aerospace industries in order to improve the atomization performance of the liquid droplets ejecting from these nozzles. The smaller droplets have the advantages of the reduction of environmental pollution matter and effective use of energy through the improvement of heat and mass transfer efficiency. Thus, to propose the basic information of two-phase flow, an internal mixing atomizer was designed, its shape factor was 0.6 and the liquid feeding hole was positioned at the center of the mixing tube which was used to mix the air and liquid. The experimental work was performed in the field after the nozzle exit orifice. The measurement of the liquid droplets was made by PDPA system. This system can measure the velocity and size of the droplets simultaneously. The number of the droplets used in this calculation was set to 10,000. The flow patterns were regulated by ALR (Air to Liquid mass Ratio). ALR was varied from 0.1024 to 0.3238 depending on the mass flow rate of the air. The analysis of sampling data was mainly focused on the spray characteristics such as flow characteristics distributions, half-width of spray, RMS, and turbulent kinetic energy with ALR.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권9호
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• pp.1022-1031
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• 2005

Temporal behavior of the laser induced incandescence (LII) signal is often used for soot particle sizing, which is possible because the cooling behavior of a laser heated particle is dependent on the particle size. In present study, LII signals of soot particles are modeled using two non-linear coupled differential equations deduced from the energy- and mass-balance of the process. The objective of this study is to obtain an appropriate calibration curve for determining primary particle size by comparing the gated signal ratio and double-exponential curve fitting methods. Not only the effects of laser fluence and gas temperature on the cooling behavior but also heat transfer mechanisms of heated soot particle have been investigated. The second-order exponential curve fitting showed better agreements with the LII signals than the gated signal ratio method which was based on the lust-order exponential curve fit. And the temporal decay rate of the LII signal and primary particle size showed nearly linear relationship, which was little dependent on the laser fluence. And it also could be reconfirmed that vaporization was dominant process of heat loss during first loons after laser pulse, then heat conduction played most important role while thermal radiation had little influence all the time.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.55-64
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• 2003

흙의 건조현상은 기상조건에 지배받는 evaporativity와 지반의 물 전달 능력에 지배받는 evaporability의 영향을 받는다. 지표면증발은 점토로 매립된 지반에서 건설장비의 주행성을 확보하기 위해서는 필요불가결한 요소이다. 본 논문에서는 준설 점토 지반에서의 증발현상을 규명할 수 있는 모델을 제시하였다. 이 모델은 포화토 및 불포화토에서의 수분과 물의 이동 및 열전달에 대한 식으로 구성되어 있다. 흙수분 특성곡선을 구하기 위하여 압력판추출시험(pressure plate extractor test)과 데시케이터실험이 수행되었으며 일차원 증발현상을 규명하기 위하여 컬럼증발실험을 수행하였다. 체적이 변하는 흙에서의 물, 증기 및 열전달 비선형 미분방정식을 풀기 위하여 유한차분프로그램을 개발하였으며 실험결과와 이론해를 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권10호
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• pp.779-786
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• 2015

이 연구의 목적은 열수력 성능을 향상시키기 위하여 PCHE의 새로운 유로 형상을 제안하는 것이다. 기존의 Zigzag 유로는 굽힘점에서 유동 박리와 역류 영역의 발생으로 높은 압력손실을 가지고 있다. 이 단점을 개선하기 위하여 굽힘점에 직관영역을 삽입하였다. 또한 직관의 길이 변화가 열전달 및 압력손실에 미치는 영향을 분석하였다. 새로운 형상과 기존 Zigzag 유로의 열수력 성능을 Goodness Factor를 사용하여 정량적으로 비교하였다. 질량유량은 $1.41{\times}10^{-4}$에서 $2.48{\times}10^{-4}kg/s$까지 변화 하였다. 1mm 직관길이에서 평균 Goodness Factor는 Zigzag보다 약 25% 정도 증가되었다.