• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.843-850
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• 2010

본 연구에서는 생활폐기물 관로이송 설비에서 사용되고 있는 터보블로어의 성능향상을 목적으로 하며, 볼류트 케이싱의 확대반경과 폭에 따른 터보블로어의 성능특성을 삼차원 나비어-스톡스 방정식을 통한 수치해석과 실험적인 방법을 적용하여 분석하였다. 수치해석을 통한 압력과 효율특성은 실험값과 잘 일치함을 확인하였다. 수치해석을 이용한 볼류트 케이싱 형상특성 연구를 통하여, 터보블로어의 성능은 임펠러 익간 및 블로어 출구의 압력손실을 줄임으로써 개선됨을 확인하였다. 본 설계변수 분석을 통하여 효율은 약 3%, 압력은 약 2% 개선할 수 있었다. 또한 수치해석 결과를 이용하여 터보블로어의 내부유동장 특성을 비교, 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-7
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• 2012

복합 화력발전소 배열회수보일러에서의 입구 덕트 확관 형상 변화에 따른 전열관군 전단에서의 유동 균일화 특성을 유동수치해석을 통하여 분석하였다. 배열회수보일러의 입구는 가스터빈 후류의 출구에 해당하고 가스터빈 후류는 강한 선회 및 난류 유동이다. 본 연구에서 배열회수 보일러 입구 유동 경계조건은 가스터빈을 통과한 출구 유동 해석 결과를 이용하여 수행하였다. 배열회수보일러의 전열관군 전단에서의 유동 균일화 특성이 배열회수 보일러의 효율에 직결되므로 입구 덕트 확관 변곡점의 위치 변화에 따라 유동 균일화 특성을 파악함으로써 배열회수 보일러의 형상 최적화의 기반을 마련하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구로부터 배열회수 보일러 확관의 변곡점의 위치가 기준 형상에서 낮은 위치에서 전열관군 전단에서 최적의 유동 균일화가 이루어짐을 알았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권5호
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• pp.41-49
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• 2004

연료전지의 박막면은 공기판에 비해 변형이 쉬운 재질로 이루어져 있다. 박막면의 구조적 변형에 따라 채널 단면의 형상이 바뀔 수 있고, 채널의 형상이 변하면 유통특성은 크게 달라질 수 있다. 연료전지의 공기판을 설계할 때에 유동 특성은 성능을 좌우하는 중요한 요소이다. 설계된 공기판의 검증을 위해서는 유동 특성을 파악하고, 유동 특성이 효율적인 성능을 갖기 위한 조건을 만족시키는가를 알아보아야 한다. 본 연구에서는 공기판의 유동 특성을 파악하기 위해 유동해석을 수행하였고, 동일한 조건에서의 실험을 수행하여 해석결과를 검증하였다. 그리고 박막면의 구조적 변형에 의한 유동 특성의 변화를 알아보기 위하여 박막면과 공기판의 구조해석을 수행한 결과를 이용하여 박막면의 구조적 변형을 고려한 유동해석을 수행하여 박막면의 구조적 변형을 고려하지 않은 유동해석의 결과와 그 특성을 비교하였다. 그 결과 상당한 차이가 발생함을 알 수 있었다. 연료전지의 설계를 위해 해석 및 실험시 구조변형이 고려되어야 함을 규명할 수 있다.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-10
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• 2022

Exhaust gases emitted from internal combustion engines contain nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), which are major air pollutants causing acid rain, respiratory diseases, and photochemical smog. As a countermeasure, scrubber systems are being studied extensively. In this study, the pressure drop characteristics were analyzed by changing the exhaust gas inflow velocity using a scrubber for a 700 kW engine as a model. In addition, the fluid flow inside the scrubber and the behavioral characteristics of the droplets were studied using CFD, and the design compatibility of the cleaning device was verified. Flow analysis was performed using inertial and viscous resistances by applying porous media to the complex shape of the scrubber. The speed of the exhaust passing through the outlet nozzle from the inlet was determined through the droplet behavior analysis by spraying, and the flow characteristics for the pressure drop were studied. In addition, it was confirmed through computational analysis whether there was a stagnation section in the exhaust gas flow in the scrubber or the sprayed droplets were in good contact with the exhaust gas.

• Design & Manufacturing
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• 제17권2호
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• pp.9-14
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• 2023

In this study, an experiment was conducted to confirm the applicability of the external shape control of the ultrasonic knife to the CFRTP material, which is the base material of thermoplastic. TC910 based on polyamide6 (PA6) was used as the material. The slope 와 and tool transfer speed of the material and tool were selected as process factors for processing, and the following results were obtained. Under all cutting conditions using an ultrasonic knife, friction heat caused by high-frequency vibration was issued at 150℃ at the contact part between the material and the knife during cutting. As a result of the cutting force analysis, the faster the transfer speed, the higher the cutting force as the angle of entry of the blade increased, and the size of the cutting force changed during cutting. As for the size of the burr in accordance with the transfer speed condition, the smallest burr occurred at 150mm/min in the side part, and the smallest burr occurred at 150mm/min and 200mm/min in the case of the outlet burr. The size of the burr according to the entry angle tended to decrease as the tool entry angle increased, and the side part tended to increase as the tool entry angle increased. As a result of the cutting surface analysis, it was confirmed that the base material was eluted under all conditions, and the faster the transfer speed, the lower the elution phenomenon of the base material. Based on the above results, cutting the CFRTP material with an ultrasonic knife is possible, but the effect on heat generation caused by friction needs to be minimized, and further research needs to be conducted on this.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권1호
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• pp.57-64
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• 2004

최근 심장질환에 의한 사망자 수는 놀랄 만큼 빠른 증가세를 보이고 있다. 인공심장은 혈액의 흐름에 따라 크게 박동류형과 무박동류형으로 나뉘며, 무박동류형 펌프는 비용적형으로 박동류형에 비해 소형화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 무박동류형 혈액펌프는 다시 구동방식에 따라 축류형과 원심형으로 구분되어지며, 그중 축류형 혈액펌프는 같은 무박동류형인 원심형 혈액펌프와 비교하였을 때 훨씬 간단한 구동장치와 제어장치를 가진다. 혈구가 파괴되어 헤모글로빈이 혈구 밖으로 빠져나가는 것을 용혈이라 하며 혈액이 응고하여 혈관을 막게되는 혈전현상은 이러한 용혈이 주된 원인이다. 따라서 혈액펌프가 구동함에 따라 발생하게 되는 용혈의 수치를 낮추는 것은 혈액펌프를 개발하는데 있어서 중요한 조건 중에 하나이다 이러한 용혈을 평가하기 위한 방법으로는 현재 in-vitro실험이 가장 널리 사용되어지고 있으나, 이러한 체외실험을 하기 위해선 상당한 비용과 장기간의 연구기간이 요구되어진다. 이러한 in-vitro실험의 단 전을 보완하기 위해 개발되어진 CFD해석법은, 엔지니어로 하여금 in-vitro실험을 실시하지 않고 용혈이 발생하는 지역과 용혈발생예측치를 추정할 수 있다. 본 연구의 목적은 in-vitro실험의 결과데이터와 CFD해석의 예측결과데이터의 여러 가지 비교를 통해 CFD해석의 정확성을 검증하고, 또한 이러한 정확성이 검증된 CFD해석법을 현재 개발되어지고 있는 축류형 혈액펌프의 개발단계에 적용하기 위함이다.

• 한국음향학회지
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• 제42권6호
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• pp.519-528
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• 2023

본 논문에서는 식기 세척기 내 원심펌프를 대상으로 수치적/실험적 연구를 통해 최적 설계를 수행하였으며 유량 및 소음 성능을 개선하고자 하였다. 먼저 대상 원심펌프의 특성을 실험적으로 분석하기 위해 펌프 성능시험기를 통한 유량 실험과 반 무향실에서의 소음 실험을 진행하였다. 원심펌프 회전에 따른 내부 유동 및 유동 소음 성능을 수치적으로 모사하기 위해 전산유체역학 기반의 Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Ffowcs Williams and Hawkings 방정식을 지배 방정식으로 수치해석을 수행하였다. 실험 결과와의 비교를 통해 수치 기법의 유효성을 검증하였으며, 검증된 수치 기법을 활용하여 원심펌프 내 임펠러 형상에 대한 최적 설계를 수행하였다. 수치 기법의 활용을 통해 최적 설계된 임펠러의 개선된 유량 성능을 수치적으로 확인하였으며, 유동장 분석을 통해 임펠러 형상 각도 변화에 따른 유동 특성 변화 및 개선을 확인하였다. 또한, 시제품 제작 및 실험을 통해 개선 유량 성능을 검증하였으며, 팬 법칙에 의거하여 동일 유량에서 소음 수준이 감소함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권6호
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• pp.555-565
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• 2021

본 연구의 목표는 냉장고 냉동실 냉기순환용으로 사용되는 후향익 원심팬 시스템을 대상으로 익형의 형상을 최적설계 하여 유동성능 및 소음성능을 향상시키는 것이다. 대상 시스템은 전형적인 원심팬 시스템에서 사용되는 스크롤 하우징 형상 없이 두 개의 Volute가 후면 덕트 시스템과 연계하여 냉기를 공급한다는 특성을 가지고 있다. 먼저 팬 시스템의 유동 및 소음성능을 실험적으로 평가하였다. 유동실험에서 팬 성능 시험기를 사용하여 P-Q 곡선을 도출할 수 있었으며, 무향실에서 소음실험을 통해 소음 스펙트럼을 측정하였다. 다음으로, 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식을 전산유체역학을 사용하여 수치해석하여 유동 특성을 분석하였으며, 예측한 유동장을 입력값으로 Ffowcs Willams-Hawkings방정식을 이용해 소음해석을 수행하였다. 수치해석결과는 실험 결과와 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 검증된 수치해석 기법을 기반으로 반응표면법의 2인자 중심합성법을 통해 유량이 최대가 되는 입구각 및 출구각을 도출하였다. 마지막으로 최적화된 팬을 대상으로 시제품을 제작하여 실험한 결과 개선된 유량 성능 및 소음성능을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.305-312
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• 2023

환경 요구 조건의 강화로 오래된 탈질 설비에 대한 성능 개선이 필요하다. 본 연구에서는 전산 해석 기법을 이용하여 성능 향상의 가능성을 제시하고자 하였다. 입구 안내 깃과 곡확산부 등 설비 내 유로의 기하학적인 형상의 수정과 암모니아 분사량의 제어 등 설계와 운전 조건을 둘 다 변경하여 해석을 수행하였다. 촉매 층에 유입되는 혼합가스의 유동 균일성과 NH₃/NO 조성비, 설비의 압력 강하 등 3가지 성능변수 관점에서 기존에 운영되는 조건과 본 연구에서 제시된 조건을 비교하였다. 전산 해석에서 적용된 유동장의 범위는 연소로 절탄기의 출구에서 공기 예열기의 입구까지로 탈질 설비의 전 영역이다. 전산 해석 도구로 열유체 전용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 유동 특성을 해석하여 성능을 도출하였고 최적화 알고리즘인 Design Xplorer를 사용하여 암모니아의 분사량을 노즐별로 조절하였다. 변경된 설비 조건은 기존의 조건과 비교하여 유동 균일성과 NH₃/NO 조성비는 각각 45.1%와 8.7% 향상되었으나 전체 압력 강하는 1.24% 증가하였다.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.77-86
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• 2010

본 연구에서는 간접흡입식 풍력선별기의 모델에 대하여 폐기물의 선별특성을 전산유체역학적인 방법으로 고찰하여 폐기물 모델에 대한 적정한 항력계수 및 흡입풍속에 대한 결과를 얻었다. 개발중인 풍력선별기는 송풍기를 설치하여 공기를 사이클론 후단에서 흡입하는 방식으로 선별 폐기물이 송풍기 회전차를 통과하지 않는 특징이 있으며, 흡입구의 특성 및 배관의 압력손실이 선별효율에 큰 영향을 미칠 수 있다. 풍력선별기를 이용한 폐기물을 선별하기 위해서는 폐기물의 공기역학적 특성에 대한 사전연구가 필수적이다. 비닐의 경우 약 0.8~1.0 내외의 항력계수를 적용하는 것이 타당하며, 캔은 압축여부에 따라 차이가 있으나 0.2~0.7의 범위에 있다. 풍력선별기의 흡입유속에 따른 선별효율은 약 25~26 m/s의 흡입유속에서 가장 높은 효율을 얻었다. 흡입구의 형상, 이송덕트의 배관방법에 따라 압력손실이 발생하여 흡입유속이 변화하므로 표준화를 통해 적절한 설계가 가능하도록 지속적인 연구가 필요하다.