• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1423-1428
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• 2013

본 논문은 1.2kW 급 BLDC 모터의 분석을 위하여 열 발산 측정 시스템을 제작하였다. 온도증가는 모터절연체의 문제를 일으켜 모터 수명과 연결되므로 모터의 온도를 아는 것은 중요하다. 실험에서 모터의 부하를 설정하기 위해 자동차용 제너레이터를 장착하였고, 부하의 변경을 위해 165W~495W를 변화를 주었다. 다양한 부하조건하에 분당 모터 회전 수를 2000~4000 까지 변경하면서 모터 각 부분에 열전대로 시간에 따른 온도변화를 측정하였다. 실험 결과로서 자연대류조건하에서는 모터의 회전 수 및 부하가 증가할수록 온도는 수렴하지 않으며 모터코일의 온도가 최고 $120^{\circ}C$ 이상까지 증가하였으나, 강제 대류조건하에서는 4000s 이상에서 $84^{\circ}C$에 수렴하였다. 모터의 최대/최소 온도 차이는 회전 수 및 부하가 증가할수록 최소 $10^{\circ}C{\sim}26^{\circ}C$의 차이를 보였다. 온도의 분포는 모터코일(1 번채널), 모터외부옆면(5 번채널), 모터내부 캡(2 번채널), 모터외부상부(4 번채널), 모터내부벽면(3 번채널)순으로 나타났다.

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

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.224-232
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• 1999

캡슐형 잠열재를 이용한 열저장 시스템은 바닥 난방 및 건물 난방에서 매우 효과적인 시스템이다. 이러한 시스템 개발에 필수적인 요소가 열유동 매체가 순환하는 파이프 주변의 캡슐내 온도 분포와 열유동 매체의 유량 등이다. 그러므로 본 연구에서는 3차원 비정상 상태에서 Navier-Stokes 방정식, 난류모델을 비롯한 스칼라 보존 방정식을 적용하여 캡슐 블록의 온도 분포 및 파이프 내의 유동장 해석을 수행하였다. 또한 본 연구와 같이 계산 영역이 특별한 기하학적 현상을 형상(circle+square)인 문제 해결하는데 적용할 수 있는 새로운 격자 생성 기술(MBFGE/CCM)을 개발하였다. 격자계는 파이프에서 원형 격자를 이용하였고, 캡슐 블록에서 사각 격자를 이용하여 다중격자와 미세격자를 결합하여 사용하였다. 본 연구의 목적은 컴퓨터를 이용한 수치해석적 방법을 미세 캡슐을 이용한 축열보드에 적용하여 2종류의 열경계 상태에 대하여 속도와 온도분포를 계산하여 비교분석을 하는 것이다. 온도는 축열 보드의 한 쪽면은 대류면이고 다른 한쪽면은 단열면인 경우(Case 2)보다 양면 모두 단열인 경우(Case 1)일 때 더 높게 상승하였다. 온수 파이프 중심선인 Y=0 에 가까운 영역에서 Case 1과 Case 2사이에 축열 보드 내에서 온도 차이는 확연하게 나타났다. 향후 수치해석의 정확도를 높이고 축열 보드의 열전달 현상을 보다 정확히 계산하기 위해서는 위치 및 시간에 따른 정밀한 온도 측정값이 필요하고 특히 잠열재인 미세 캡슐이 상변화를 하므로 온도 변화에 따른 물질의 비열(C$_{p}$)과 열전달율(λ)을 고려한 방정식이 요구된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.129-135
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• 2011

얼음 제조와 잠열 저장 등에서 수직관 내부를 저온의 냉매를 흘려, 관 외부의 물을 얼리는 과정에서 내부 냉매의 비등열저항과 외부 얼음열저항이 얼음형성에 미치는 영향에 대하여 조사되었다. 상변화 및 비등 열전달 관계식들이 도입되어 얼음두께와 관련변수들이 해석되었으며, 작동유체로는 냉매 22 와 냉매 134a가 사용되었다. 이들의 건도는 0-0.8 범위이다. 해석결과, 최초 약 30 분까지는 내부냉매의 대류저항이 얼음의 전도저항에 비하여 높으나, 그 이후 얼음의 두께 증가에 따른 얼음전도저항의 현저한 증가로 인하여 냉매에 공급되는 열플럭스가 감소되므로 냉매 측 건도와 비등 및 대류열전달계수도 현저히 감소함을 알 수 있었다. 냉매 22 는 대류열전달계수가 냉매 134a 보다 높아서 단위 면적 당 더 많은 얼음을 생성할 수 있음을 알 수 있었다.

• 생태와환경
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• 제36권3호통권104호
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• pp.277-285
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• 2003

주암호의 수직 수평적 수온 구조의 계절변화를 이해하기 위하여, 2000년 3월부터, 2001년 5월까지 수온을 관측하였다. 관측된 수온자료와 기상자료를 이용하여, 수온 변화에 직접적인 영향을 미치는 열수지를 정량적으로 계산하였다. 겨울에는 호수가 대기로 열을 빼앗겼는데, 12월에 최대 109.45w/$m^2$의 열을 잃었다. 표층수의냉각으로 대류가 일어나, 수직적으로 균일한 수온을 보였다. 수평적으로는 수온의 차이를 보여, 호수로 물이 유입되는 상류 쪽은 수온 $3^{\circ}C$, 댐 부근에서는 약 $5^{\circ}C$의 물이 존재했다. 봄이 되면서 주로 표층을 통해 얻는 열로 인해 표층 수온이 상승하여, 수직적인 온도 차이를 보였다. 여름에는 표층을 통해 유입되는 열의 양이 증가하여, 7월에 최대 101.95w/$m^2$였다. 표층 가열과 함께, 상류로부터 크게 증가한 유량으로 인해 주암호 내부의 열이 증가하여 8월에는 표층 수온이 최대 $29^{\circ}C$ 이상이 되었다. 그러나 저층수는 약 $7^{\circ}C$였다. 가을이 되면서 표층을 통해 열을 잃게 되어 표층수의 수온이 낮아졌고, 표면혼합층은 두꺼워졌다. 기온이 더 낮아지는 겨울에는 표층을 통한 열 손실이 더 증가하여 2월에 수온이 가장 낮아졌고, 수직적으로 균일한 수온 특성을 보였다. 이러한 수온구조는 3월까지 지속되었다.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권6호
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• pp.1063-1073
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• 2017

본 연구에서는 열전달에 대한 역할놀이 비유활동 수행과정에서 초등학생이 겪는 어려움을 분석하였다. 이 연구를 위하여 초등학교 5학년 학생 11명을 선정하여 역할놀이 비유활동에 대한 오리엔테이션 수업, 교과서에 제시된 방법으로 교과 수업, 개념에 대응되는 비유표현을 만들고 시연하는 역할놀이 비유활동을 하였다. 수업이 끝난 후에 간단한 설문과 반 구조화된 면담을 실시하여 초등학생들이 역할놀이 비유활동을 수행하는 과정에서 발생하는 어려움을 조사하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들은 과학 개념 외적인 표현에 집중하거나, 과학 개념에 대한 이해가 부족하여 비유를 표현하는 데에 어려움을 겪었다. 또한 학생들은 비유 상황을 표현하는 표현력이 부족하거나 비유 대응 관계 설정이 어려웠기 때문에 어려움을 겪었고, 장소가 협소하여 구성한 역할놀이 비유를 표현하는 데에 어려움을 겪었다. 둘째, 학생들은 활동에 대한 이해가 부족하거나 활동 경험이 부족해서 활동 수행에 어려움을 겪었다. 셋째, 학생들은 선호 역할이 충돌하거나 원하지 않는 역할을 수행해야 했기 때문에 역할 선정의 어려움을 경험하였다. 넷째, 모둠원이 활동에 집중하지 않거나 역할을 불이행하고 방관자적 태도를 보였기 때문에 모둠 활동에 어려움을 경험하였다. 다섯째, 일방적인 의견 전달, 의견 충돌, 제시된 의견 부족으로 인한 의사소통의 어려움을 경험하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.181-188
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• 2012

대향류확산화염의 화염소화에 있어서 에지화염 역할에 관한 실험적 연구가 진행되었다. 속도비, 버너직경, 그리고 버너간격을 변화시키며 수행된 실험에서 전체신장률에 따른 화염소화 임계질소몰분율의 그래프는 c-커브 형태로 나타났다. 고신장률화염에서는 화염소화 임계질소몰분율의 그래프가 하나의 곡선으로 일치하였으며, 화염이 일차원의 응답특성을 갖는 것을 확인하였다. 화염 소화는 바깥 에지화염이 반경방향으로의 진동 후에 화염 중심으로 수축하며 소화하는 영역, 진동 없이 화염중심으로 수축하며 소화하는 영역, 그리고 바깥 에지부분의 수축과 진동 없이 화염중심에 화염 구멍이 생기며 소화하는 영역으로 세 가지 모드로 나타났다. 화염 표면온도 측정과 에너지 방정식의 각항을 수치해석 한 결과를 토대로 에지화염부분에서의 반경방향 전도 열손실이 에지화염의 불안정을 야기한다는 것과 전도를 통한 열 공급뿐만 아니라 대류를 통한 열 공급도 바깥 에지화염의 안정화에 기여한다는 것을 보였다. 그리고 반경방향의 전도열손실이 수축하며 소화하는 메커니즘의 지배적인 역할을 함을 보였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권5호
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• pp.1273-1279
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• 2016

Production of iodine-131 by neutron activation of tellurium in tellurium dioxide ($TeO_2$) material requires a target that meets the safety requirements. In a radiopharmaceutical production unit, a new lid for a can was designed, which permits tight sealing of the target by using tungsten inert gaswelding. The leakage rate of all prepared targets was assessed using a helium mass spectrometer. The accepted leakage rate is ${\leq}10^{-4}mbr.L/s$, according to the approved safety report related to iodine-131 production in the TRIGA Mark II research reactor (TRIGA: Training, Research, Isotopes, General Atomics). To confirm the resistance of the new design to the irradiation conditions in the TRIGA Mark II research reactor's central thimble, a study of heat effect on the sealed targets for 7 hours in an oven was conducted and the leakage rates were evaluated. The results show that the tightness of the targets is ensured up to $600^{\circ}C$ with the appearance of deformations on lids beyond $450^{\circ}C$. The study of heat transfer through the target was conducted by adopting a one-dimensional approximation, under consideration of the three transfer modes-convection, conduction, and radiation. The quantities of heat generated by gamma and neutron heating were calculated by a validated computational model for the neutronic simulation of the TRIGA Mark II research reactor using the Monte Carlo N-Particle transport code. Using the heat transfer equations according to the three modes of heat transfer, the thermal study of I-131 production by irradiation of the target in the central thimble showed that the temperatures of materials do not exceed the corresponding melting points. To validate this new design, several targets have been irradiated in the central thimble according to a preplanned irradiation program, going from4 hours of irradiation at a power level of 0.5MWup to 35 hours (7 h/d for 5 days a week) at 1.5MW. The results showthat the irradiated targets are tight because no iodine-131 was released in the atmosphere of the reactor building and in the reactor cooling water of the primary circuit.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.313-327
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• 2008

화재 발생 시 지하구조물의 열-역학상호거동이 정확히 고려되지 못하고 있으며, 이로 인해 일반적인 열전달 이론에 근거한 수치해석 시 화재로 인한 구조물의 손상정도가 과소 평가될 수 있는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 화재 발생 시 지하구조물의 열-역학 상호거동을 모사하기 위한 유한요소 기반의 수치모델을 새롭게 개발하였다. 특히, 화재로 인한 구조물의 단면 손실을 모사하기 위한 요소제거모델을 제안하였고 대류 경계조건을 적용하였다. 이때 요소 내의 최대 온도가 해석 시에 설정한 임계온도 이상이 되면 요소가 제거되도록 설정하였다. 모형 화재시험 결과와 해석 결과를 비교한 변수해석을 통하여, RABT와 RWS 화재 시나리오 조건에 대한 최적의 임계온도, 요소크기, 온도에 따른 대류열전달계수 조건 등을 제시하였다.