• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.525-533
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• 2022

In this study, in order to numerically analyze the heat flow characteristics in the valve according to the opening rate for the solenoid valve for hydrogen supply applied to the hydrogen storage tank, flow characteristics were comparatively analyzed. Through the analysis of pressure and temperature distributions within the valve according to the high-pressure supply condition of 70 MPa or more, the heat flow characteristics in the valve, inlet and outlet passage according to the opening rate of the valve were identified. As a result a sudden change in the fluid behavior appears in the neck region of the valve, and it is understood that the flow separation caused by the flow path shape of the expanded tube has a dominant influence on the flow characteristics. And, it was confirmed that the shape of the valve seat is a factor significantly affecting the improvement of flow rate and differential pressure performance.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3194-3201
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• 2023

In water-cooled power reactor, hydrogen is generated in case of steam zirconium reaction during severe accident condition and later on in addition to hydrogen; CO is also generated during molten corium concrete interaction after reactor pressure vessel failure. Passive Autocatalytic Recombiners (PARs) are provided in the containment for hydrogen management. The performance of the PARs in presence of hydrogen and carbon monoxide along with air has been evaluated. Depending on the conditions, CO may either react with oxygen to form carbon dioxide (CO2) or act as catalyst poison, reducing the catalyst activity and hence the hydrogen conversion efficiency. CFD analysis has been carried out to determine the effect of CO on catalyst plate temperature for 2 & 4% v/v H₂ and 1-4% v/v CO with air at the recombiner inlet for a reported experiment. The results of CFD simulations have been compared with the reported experimental data for the model validation. The reaction at the recombiner plate is modelled based on diffusion theory. The developed CFD model has been used to predict the maximum catalyst temperature and outlet species concentration for different inlet velocity and temperatures of the mixture gas. The obtained results were used to fit a correlation for obtaining removal rate of carbon monoxide inside PAR as a function of inlet velocity and concentrations.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.497-504
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• 2023

This study analyzes pressure distribution and pressure drop in the receptacle used in charging system of hydrogen fuel cell vehicles. The objective is to minimize receptacle-induced pressure drop by redesigning internal flow channels. Through numerical simulations, three receptacle variants are compared with a baseline case. Results show reduced pressure drop in the filter section. However, the check valve section exhibits higher pressure drop, requiring further improvement. By increasing throat diameter, pressure drop is decreased by 28% between inlet and outlet of the receptacle. This study shows the relationship between dynamic pressure and pressure drop, providing a guideline for receptacle performance optimization. The redesigned receptacle offers potential for enhancing hydrogen charging efficiency.

• 한국농공학회논문집
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• 제66권4호
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• pp.51-57
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• 2024

This study was conducted on how to simulate runoff, which was done using existing physical models, using an LSTM (Long Short-Term Memory) model based on deep learning. Tancheon, the first tributary of the Han River, was selected as the target area for the model application. To apply the model, one water level observatory and four rainfall observatories were selected, and hourly data from 2020 to 2023 were collected to apply the model. River water level of the outlet of the Tancheon basin was simulated by inputting precipitation data from four rainfall observation stations in the basin and average preceding 72-hour precipitation data for each hour. As a result of water level simulation using 2021 to 2023 data for learning and testing with 2020 data, it was confirmed that reliable simulation results were produced through appropriate learning steps, reaching a certain mean absolute error in a short period time. Despite the short data period, it was found that the mean absolute percentage error was 0.5544~0.6226%, showing an accuracy of over 99.4%. As a result of comparing the simulated and observed values of the rapidly changing river water level during a specific heavy rain period, the coefficient of determination was found to be 0.9754 and 0.9884. It was determined that the performance of LSTM, which aims to simulate river water levels, could be improved by including preceding precipitation in the input data and using precipitation data from various rainfall observation stations within the basin.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권3호
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• pp.373-387
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• 2024

The layout of the cathode flow field largely determines the net output power of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). To make the normal mass transfer effect best, the longitudinal channel was waved based on four serpentine flow channels, and the effects of sag depth and longitudinal channel width on the output efficiency of the cell were explored. The results show that the wave channel design systematically enhances the forced convection between adjacent channels, which can prevent a large zone of oxygen starvation zone at the outlet of the channel. The increase of the normal velocity in the gas transmission process will inevitably induce a significant enhancement of the mass transfer effect and obtain a higher current density in the reaction zone. For the longitudinal channel width, it is found that increasing its size in the effective range can greatly reduce the channel pressure drop without reducing the output power, thereby improving the overall efficiency. When the sag depth and longitudinal channel width gradient are 0.6 mm and 0.2 mm respectively, PEMFC can obtain the best comprehensive performance.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.476-483
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• 2016

해양온도차발전용 유기랭킨사이클은 해양의 표층수와 심층수사이의 온도차를 이용하여 발전하는 사이클이다. 작동유체는 유기랭킨사이클의 열역학적 성능에 있어 중요한 요소이다. 유기랭킨사이클의 열역학적 분석방법으로 핀치포인트분석이 있다. 본 연구는 열교환기내 핀치포인트온도차의 변화와 열원 및 열침의 출구온도의 변화에 따른 열역학적 성능분석을 수행하였다. 핀치포인트분석법에 따라 설계한 해양온도차발전용 단순랭킨사이클에 7종의 단일 작동유체를 적용하여 열역학적 성능을 분석하였다. 성능분석결과 열교환기에서 핀치포인트온도차와 열원 및 열침의 온도변화가 작을수록 사이클 총 비가역성 및 총 엑서지 파괴인자가 감소하였으며, 제2법칙 효율은 상승하였다. 또한 비가역성은 열역학적 변화가 발생한 곳에서 크게 변화하였다. RE245fa2는 선정한 작동유체 중에서 가장 우수한 열역학적 성능을 보여주었으며, 모든 작동유체의 성능은 유사하였다. 열교환기 및 작동유체 선정에 있어 열역학적 성능과 함께 다양한 요소들에 대해서도 엄밀한 이론적 근거가 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.23-30
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• 2016

본 연구에서는 길이 4.5 m와 7.5 m의 다중관 $CO_2$ 급탕 열교환기의 열전달 및 압력강하 특성을 ${\epsilon}-NTU$ 방법을 사용하여 해석하고 결과를 기존의 실험 데이터와 비교하였다. 급탕 열교환기는 쉘측에 물이 흐르고 8개로 구성된 내부 튜브에 $CO_2$를 흐르게 하였으며 열전달 효율을 최대화하기 위하여 대향류로 설계하였다. 각 노드에 대한 물과 $CO_2$ 냉매의 유동에 대한 에너지 평형 방정식은 단면분할법을 이용하여 해석하였다. 열전달율 계산값은 실험값과 ${\pm}5%$ 범위 내에서 잘 일치하였다. 반면에 물의 출구온도는 물 유량이 증가함에 따라 거의 선형적으로 감소하며 계산값과 실험값은 ${\pm}3%$ 내에서 일치하였다. 결과에서 열전달율은 4.5 m와 7.5 m 급탕 열교환기 모두 물 유량 또는 $CO_2$ 입구온도가 증가함에 따라 거의 선형적으로 증가하였으며, 반면에 물 유량이 증가함에 따라 물의 출구온도는 선형적으로 감소하였다. $CO_2$ 압력강하 계산값과 실험값은 $CO_2$가 고유량일 때 5 % 내에서 잘 일치한 반면에 $CO_2$가 저유량일 때 실험값이 약 20 % 높게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.69-76
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• 2018

본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 필름 냉각에서 45도 리브가 있는 냉각채널의 필름 홀 위치가 블레이드의 표면냉각 성능에 미치는 영향을 전산유체해석 기법을 통하여 분석하였다. 또한 냉각채널의 리브 유무의 영향을 동일 분사율에 대해서 고찰하였다. 수치해석 도메인은 3차원으로 구성하였고 상용코드(Fluent ver. 17.0)를 사용하여 정상상태 조건 하에서 수치해석을 진행하였다. 그 결과를 바탕으로 블레이드 표면에서의 냉각효율, 유속, 유선, 압력 계수를 비교 분석하였고 홀 위치의 변화가 리브 구조에 의해 유발되는 이차 유동의 토출에 미치는 영향을 고찰하였다. 수치해석 결과로부터 리브가 설치되어 있는 경우 냉각채널의 내부유동은 상부에서 반시계 방향 및 하부에서 시계 방향의 와류쌍을 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 리브가 있는 채널의 경우 리브에 의하여 발생한 와류유동이 홀 출구 부근에서 더 높은 압력 차이를 유발하여 리브가 없는 경우보다 최소 12% 이상의 높은 냉각 효율을 나타냈다. 또한 리브가 있는 채널 중에서 홀이 좌측에 위치한 경우(Rib-Left) 리브에 의하여 발생한 이차 유동이 홀 부근의 벽면에 부딪혀 홀 경사각 방향으로의 유동이 형성되는 것을 확인하였다. 블레이드 표면으로 토출된 냉각기체가 주 유동 경계층 내부에서 머무는 영역이 다른 케이스에 비하여 넓기 때문인 것으로 사료된다. 또한 이 경우 홀 출구 부근에서 가장 큰 압력 계수 차이를 나타내었고 이로 인하여 냉각기체의 토출이 촉진되어 냉각효율이 다소 증가하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제14권11호
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• pp.257-265
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• 2016

본 연구의 목적은 산업설비나 건축설비의 배관에서 불순물 유입을 막아 유동 시스템을 보호할 수 있는 스트레이너를 개발하기 위함에 있다. 스트레이너는 청수 또는 기름, 가스가 유입되는 배관라인의 밸브, 기기, 펌프 전단에 설치되는 장치로 형태에 따라 Y형, U형, T형이 있다. 본 연구에서는 Y형 스트레이너의 문제점을 파악하고 그 보다 개선된 새로운 모델 "유입․유출구가 일직선상에 있는 C형 스트레이너"를 개발하여 실물 시험을 통해 그 성능을 비교하였다. 시험은 기존 Y형과 C형 스트레이너 50A 실물을 한국표준과학연구원(KRISS) 유동실험실에서 4가지 상황별 실물시험으로 유동특성을 고찰하였다. 실험결과 C형 스트레이너가 Y형 보다 여과망이 없을 때는 74.9%, 여과망에 불순물이 없을 때는 54.5%, 불순물이 15% 쌓였을 때는 54.2%, 불순물이 30% 쌓였을 때는 52.4%가 용량계수(Kv)값이 높았다. 실물제작의 한계로 50A 한 종류만 시험했지만 결과로 볼 때 Y형보다 C형 스트레이너가 유동특성이 우수한 것으로 입증되어 향후 건축, 산업현장에서 유용하게 사용될 것으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.725-731
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• 2016

본 연구의 목적은 복합열원을 이용하는 전기자동차용 부탄 연소식 히팅 시스템의 열적 성능을 수치적으로 연구하는 것이다. 복합열원 히팅 시스템은 승차공간 난방을 목적으로 하는 공기 가열부와 배터리 열관리를 위한 냉각수 가열부로 구성되어 있으며, 각 열원별 열적 성능을 분석하기 위하여 상용 수치해석 프로그램인 ANSYS CFX를 이용하여 공기 및 냉각수 유량변화에 따른 각 열원별 토출 온도를 도출하고 난방 용량을 계산하였다. 수치해석을 통하여 도출된 각 열원별 토출 온도는 이론적으로 계산한 토출 온도와 비교하였고, 약 0.15% 이하의 오차를 나타내었다. 결론적으로 외부공기의 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 승차공간으로 유입되는 공기 온도는 감소하였으며, 배터리 열관리용으로 배출되는 냉각수 온도는 증가하였다. 또한 냉각수 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 토출되는 난방 공기와 냉각수 온도는 감소하였다. 더불어 배터리 열관리를 위한 최적의 냉각수 온도와 승차공간을 위한 높은 난방 용량을 만족하기 위한 공기 및 냉각수 유량 조건은 각 0.01 kg/s 와 0.015 kg/s로 나타났다.