• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권6호
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• pp.2545-2552
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• 2018

$SF_6$ has been widely used in high voltage power equipment, such as gas insulated switchgear (GIS) and gas insulated transmission line (GIL), because of its excellent insulation and arc extinguishing performance. However, $SF_6$ faces two environmental problems: greenhouse effect and high liquefaction temperature. Therefore, to find the $SF_6$ substitute gases has become a research hotspot in recent years. In this paper, the liquefaction characteristics of $SF_6$ substitute gases were studied. Peng-Robinson equation of state with the van der Waals mixing rule (PR-vdW model) was used to calculate the dew point temperature of the binary gas mixtures, with $SF_6$, $C_3F_8$, $c-C_4F_8$, $CF_3I$ or $C_4F_7N$ as the insulating gas and $N_2$ or $CO_2$ as the buffer gas. The sequence of the dew point temperatures of the binary gas mixtures under the same pressure and composition ratio was obtained. $SF_6/N_2$ < $SF_6/CO_2$ < $C_3F_8/N_2$ < $C_3F_8/CO_2$ < $CF_3I/N_2$ < $CF_3I/CO_2$ < $c-C_4F_8/N_2$ < $C_4F_7N/N_2$ < $c-C_4F_8/CO_2$ < $C_4F_7N/CO_2$. $SF_6/N_2$ gas mixture showed the best temperature adaptability and $C_4F_7N/CO_2$ gas mixture showed the worst temperature adaptability. Furthermore, the dew point temperatures of the $SF_6$ substitute gases at different pressures and the upper limits of the insulating gas mole fraction at $-30^{\circ}C$, $-20^{\circ}C$ and $-10^{\circ}C$ were obtained. The results would supply sufficient data support for GIS/GIL operators and researchers.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.216-227
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• 2004

A new cavitating model by using bubble size distribution based on bubbles-mass has been proposed. Both liquid and vapor phases are treated with Eulerian framework as a mixture containing minute cavitating bubbles. In addition vapor phase consists of various sizes of vapor bubbles, which are distributed to classes based on their mass. The bubble number-density for each class was solved by considering the change of the bubble-mass due to phase change as well as generation of new bubbles due to heterogeneous nucleation. In this method, the bubble-mass is treated as an independent variable, and the other dependent variables are solved in spatial coordinates and bubble-mass coordinate. Firstly, we employed this method to calculate bubble nucleation and growth in stationary super-heated liquid nitrogen, and bubble collapse in stationary sub-cooled one. In the case of bubble growth in super-heated liquid, bubble number-density of the smallest class based on its mass is increased due to the nucleation. These new bubbles grow with time, and the bubbles shift to larger class. Therefore void fraction of each class is increased due to the growth in the whole class. On the other hand, in the case of bubble collapse in sub-cooled liquid, the existing bubbles are contracted, and then they shift to smaller class. It finally becomes extinct at the smallest one. Secondly, the present method is applied to a cavitating flow around NACA00l5 foil. Liquid nitrogen and liquid oxygen are employed as working fluids. Cavitation number, $\sigma$, is fixed at 0.15, inlet velocities are changed at 5, 10, 20 and 50m/s. Inlet temperatures are 90K in case of liquid nitrogen, and 90K and 1l0K in case of liquid oxygen. 110K of oxygen is corresponding to the 90K of nitrogen because of the same relative temperature to the critical one, $T_{r}$=$T/T_c^{+}$. Cavitating flow around the NACA0015 foils was properly analyzed by using bubble size distribution. Finally, the method is applied to a cavitating flow in an inducer of the LE-7A hydrogen turbo-pump. This inducer has 3 spiral foils. However, for simplicity, 2D calculation was carried out in an unrolled channel at 0.9R cross-section. The channel moves against the fluid at a peripheral velocity corresponding to the inducer revolutions. Total inlet pressure, $Pt_{in}$, is set at l00KPa, because cavitation is not generated at a design point, $Pt_{in}$=260KPa. The bubbles occur upstream of the foils and collapse between them. Cavitating flow in the inducer was successfully predicted by using the bubble size distribution.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권1호
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• pp.29-36
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• 2016

최근 셰일 저류층의 암석물리학적 모델(Rock Physics Model)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 셰일 저류층에서는 케로젠(Kerogen)과 GOR (Gas-Oil Ratio)을 통해서 숙성도를 파악할 수 있는데, 케로젠에 대한 암석물리학적 모델연구는 활발히 진행된 반면, GOR 변화에 대한 셰일 저류층 연구는 아직 미미하다. 따라서 이 연구에서는 GOR 및 케로젠 변화에 따른 속도 및 밀도 변화와 AVO (Amplitude Variation with Offset) 반응을 분석하였다. 판상구조로 이루어진 셰일은 수직 가로 등방성(Vertical Transverse Isotropy; VTI) 성질을 갖기 때문에 Backus averaging 기법을 적용하여 셰일 저류층의 속도 및 밀도를 도출하였고 이를 기반으로 AVO 반응을 분석하였다. GOR변화에 대해서는 속도 변화가 작았지만 케로젠 함량에 따른 속도 변화는 상대적으로 크게 나타났다. 중질오일과 경질오일을 구분할 수 있는 GOR이 180 (Litre/Litre)일 때에는 케로젠의 부피비가 5%에서 35%으로 증가할 때 층에 대해 수직방향인 P파 속도가 51%까지 증가하였다. 즉, 속도 구분을 통해 케로젠의 숙성도를 파악하는데 도움을 줄 수 있다. 한편, 가스와 오일을 합친 유체의 비율이 클 때에는 GOR 변화에 따른 속도 변화가 상대적으로 크게 나타났다. 케로젠의 부피비가 5%일 때에는 중질오일(GOR 40)에서의 층에 대해 수직방향인 P파 속도가 $1.46km/s^2$로 측정되었지만 경질오일(GOR 300)일 때에는 $1.36km/s^2$로 측정되었다. AVO 반응을 분석해본 결과, GOR과 케로젠 함량을 변화시켜도 포아송 비의 변화량이 작게 나타났으므로 Class 4의 양상이 나타났다. 이를 통하여 셰일 저류층에서는 Class 4의 양상이 나타날 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.933-940
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• 2009

본 연구에서는 분무화염의 기초적인 물리현상을 해명하기 위하여 층류 대향류장에 형성된 분무 화염에 2차원 직접 수치계산(Direct numerical simulation, DNS)을 적용하여, 당량비 및 연료종이 분무화염 구조에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 기상에 대해서는 질량 보존식, 운동량 보존식, 에너지 보존식을 오일리안(Eulerian) 법으로 계산하였으며, 액적에 대해서는 화염중의 모든 개개의 유적을 라그란지안(Lagrangian) 법으로 추적하였다. 액체 연료로는 n-데칸 ($C_{10}H_{22}$)과 n-헵탄($C_7H_{16}$)을 이용하였으며, 연소반응 모델에는 총괄반응식을 이용하였다. 당량비가 증가함에 따라 착화가 빠르며, 고온영역도 넓게 분포하고 있다. 그러나, 최대 온도치는 당량비가 증가함에 따라 한번 증가한 후 감소하는 경향을 나타내고 있다. 당량비가 클수록 최대 온도가 감소하는 것은 분무화염 내부의 군연소 거동에 의한 냉각효과 때문이라고 생각된다. 또한, n-헵탄은 n-데칸과 비교하여 증발속도가 빠르기 때문에 넓은 고온 영역을 형성하지만 최대 온도는 거의 같은 값을 나타내었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권3호
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• pp.42-50
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• 2018

Large Eddy Simulation (LES) 기반의 Fire Dynamics Simulator (FDS) Version(5와 6)에 따른 아격자 난류 및 연소모델의 변화가 헵탄 풀화재의 평균 화염높이에 미치는 영향이 검토되었다. 화재시뮬레이션을 위한 열발생률은 동일한 조건에서 수행된 실험을 통해 제공되었으며, FDS Version에 따른 평균 화염높이의 예측성능은 기존 상관식과의 비교를 통해 평가되었다. FDS 5와 6에 각각 적용된 Smagorinsky 및 Deardorff 난류 모델은 평균 유동장, 화염형상 및 화염높이에 큰 영향을 주지 않는다. 그러나 평균 화염높이를 포함한 풀화재 특성 차이는 주로 FDS 5와 6에 각각 적용된 혼합분율 및 Eddy Dissipation Concept (EDC) 연소모델 차이로 인하여 발생됨을 확인하였다. 마지막으로 FDS 6에 비해 FDS 5는 상당히 긴 화염높이의 예측결과를 제공하며, 기존 상관식과 보다 일치하는 평균 화염높이 예측이 가능함을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제27권4호
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• pp.27-35
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• 2018

피동원자로건물냉각계통(PCCS)은 사고 발생 시 원자로건물로 방출된 열을 제거하여 원전의 건전성을 보장하기 위해 설계되었다. PCCS의 열제거 성능은 증기-공기 혼합물의 응축열전달에 의해 결정된다. 본 연구에서는 응축열전달계수의 예측 정확도를 향상시키기 위해 새로운 상관식을 이식한 MARS-KS 코드를 사용하여 PCCS의 열제거 성능을 평가하였다. MARS-KS 코드에 사용된 새로운 상관식은 압력, 벽면과냉도, 비응축성 기체 질량분율 및 응축튜브의 종횡비와 같은 열전달계수에 영향을 미치는 변수들을 이용하여 개발하였고, 이는 MARS-KS코드의 기본 응축 모델인 Colburn-Hougen 모델을 대체하여 적용되었다. 대형파단 냉각재상실사고 발생 시 PCCS의 운전에 따른 다양한 열수력학적 변수들을 분석하였고, 열제거 성능 평가를 위해 새로운 상관식이 적용된 MARS-KS 코드의 원자로건물 압력거동 계산결과와 기존의 응축모델을 이용한 해석결과를 비교하였다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.93-103
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• 2021

기후변화 대응과 탄소배출 저감에 대한 심각성 및 필요성이 중요시 되면서 세계 각국은 온실가스를 감축하고자 하는 노력을 지속하고 있다. 다양한 노력들 중 탄소기반 연료 사용 시 발생되는 이산화탄소를 포집하여 활용하는 CCUS에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 관점에서 CCUS와 함께 활용될 수 있는 가압 순산소 연소에 대한 연구도 여러 연구자들에 의해 진행되고 있다. 본 연구는 가압 순산소 연소의 화염 구조와 오염물질 배출과 관련된 기초적인 정보를 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 대향류 확산 화염 모델을 이용하여 압력 및 산소분율에 따른 연소의 특성을 분석한 결과, 압력이 높을수록 화학 반응의 활성화로 인한 반응율의 증가로 연소 온도가 증가하고 화염두께는 감소한 반면, 산소분율이 높을수록 반응율 증가 및 산화제 운동량 변화에 따른 확산의 영향으로 연소 온도 및 화염두께 모두 증가하였다. 이와 관련된 열방출 반응을 3가지 구간으로 구분하여 분석한 결과, 특히 산소분율이 증가할수록 산화제 측면에서 나타나는 화학 반응이 혼합분율에 따라 크게 두 개의 영역으로 세분화되는 특성이 나타났다. 또한, NO의 생성 메커니즘에 따라 구분된 배출지수(EINO)를 분석하였고, 각 해석 조건에 따른 NO의 생성 경향을 제시하였다.

• Computers and Concrete
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• 제31권3호
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• pp.267-276
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• 2023

The main purpose of the current research is to develop an efficient two variables trigonometric shear deformation beam theory to investigate the buckling behavior of symmetric and non-symmetric functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) beam resting on an elastic foundation with various boundary conditions. The proposed theory obviates the use to shear correction factors as it satisfies the parabolic variation of through-thickness shear stress distribution. The composite beam is made of a polymeric matrix reinforced by aligned and distributed single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with different patterns of reinforcement. The material properties of the FG-CNTRC beam are estimated by using the rule of mixture. The governing equilibrium equations are solved by using new analytical solutions based on the Galerkin method. The robustness and accuracy of the proposed analytical model are demonstrated by comparing its results with those available by other researchers in the existing literature. Moreover, a comprehensive parametric study is presented and discussed in detail to show the effects of CNTs volume fraction, distribution patterns of CNTs, boundary conditions, length-to-thickness ratio, and spring constant factors on the buckling response of FG-CNTRC beam. Some new referential results are reported for the first time, which will serve as a benchmark for future research.

• 생약학회지
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• 제40권3호
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• pp.196-204
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• 2009

당뇨병 치료 및 예방에 전통적으로 사용되어온 생약 및 식품 소재로 구성된 생약복합제인 백강잠, 산약, 쥐눈이콩, 청국장가루의 복합물을 대상으로 실험관 및 동물실험을 통하여 혈당강하 효과를 확인하였다. 생약복합제 $H_2O$추출물은 당흡수에 관여하는 $\alpha$-glucosidase효소를 비교약물인 acarbose ($IC_{50}$=0.39 mg/mL)과 비교하여 1/3배 정도의 활성을 보였으며 ($IC_{50}$=1.24 mg/mL), ethanol추출물은 인슐린 내성에 관여하는 $PTP1{\beta}$ 효소작용을 ($IC_{50}=498.46{\mu}g$/mL) 효과적으로 억제하였다. $PTP1{\beta}$ 효소를 억제하는 n-hexane 분획을 대상으로 하여 GC-MS로 성분 분석한 결과 지방산유도체인 것으로 나타났다. 고지방식이와 저용량 STZ (35 mg/kg)으로 유발시킨 당뇨모델에서 OGTT 실험결과 비교약물인 rosiglitazone(당부하 30분 후 평균 60 mg/dL 의 감소)과 생약복합제 투여군의 경구 당부하능 개선효과를(당부하 30분 후 평균 30 mg/dL의 감소) 확인하였다. 또한, 대사성 증후군 모델에서는 체중증가의 감소 효과와 공복혈당의 증가를 현저히 억제함을 확인하였으며, OGTT에서도 후반부에 현저한 경구당부하능 개선 효과를 관찰 할 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 산약, 백강잠, 쥐눈이콩, 청국장으로 조제한 생약복합제는 당뇨 및 대사성 증후군의 혈당을 조절하는 데 도움을 줄 수 있을 것이라 판단된다.