• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.288-293
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• 2001

This paper presents the water-hammer effect due to the rapid opening and closing of isolation valve and thruster valve in the spacecraft propulsion system. The single propellant feed system was modeled to investigate the maximum peak pressure due to the water-hammer effect. The test parameters are tank supply pressure, shape and throat length of orifice and line length. Kerosene was used as the inert simulant propellant liquid instead of hydrazine. As downstream line length after isolation valve increased from 1.5 to 2.5m, the maximum line-filling water-hammer peak pressure decreased, but the average time interval between peak pressures increased. The maximum line-filling water-hammer peak pressure with orifice was lower than without orifice, and the maximum line-filling water-hammer peak pressure with orifice at the back of isolation valve was lower than with orifice in front of isolation valve. Without orifice, the maximum water-hammer peak pressure due to the rapid opening and closing of the thruster valve was about 126% of tank supply pressure. With orifice, it decreased. As orifice throat length increased, it decreased. The maximum water-hammer peak pressure due to the rapid closing of the thruster valve with converging-diverging orifice was lower than normal orifice. It was found that the orifice as a means of pressure drop was very effective to reduce the water hammer peak pressure at the thruster valve. The results of this study can be used for the design of spacecraft liquid propulsion feed system.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권5호
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• pp.365-370
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• 2011

최근 지구 온난화와 더불어 급격한 기후 변화 등으로 여름철 주간 냉방 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따른 전력 수요량 또한 증가하고 있다. 이런 이유로 세계적으로 에너지 이용 효율 향상에 대한 관심이 높아지고 있고, 최근 국내 및 국외의 축냉시스템을 이용한 주간 전력 피크값을 최소화 하는 연구개발과 실제 적용 사례가 늘어나고 있다. 빙축열시스템의 경우 그 경제적 효과가 높아 그 관심이 높아지고 있는 추세이다. 축냉시스템은 주간 냉방에 사용하는 냉열을 야간에 만들어 탱크에 저장해 두었다가 그것을 낮에 이용함으로써, 갑작스런 부하 증가에 적절히 대응할 수 있는 등 여러 가지 장점을 갖고 있다. 본 실험에서는 슬러리아이스 생성을 위해 냉각표면에서 생성된 슬러리아이스를 분리시키기 위해 유체보다 밀도가 낮은 역전유동 물질을 삽입하여 역전 유동층을 형성하였으며, 역전유동층의 유동에 의해 관군으로 구성되어 있는 냉각튜브 표면에 빙부착이 심화되기 전에 얼음 입자를 분리시켜 수 내지 수십 미크론 단위의 슬러리아이스를 생성하도록 하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제17권2호
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• pp.175-189
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• 2019

The aim of the study is to show the results of complex shaking table experimental investigation focused on the response of two models of cylindrical steel tanks under mining tremors and moderate earthquakes, including the aspects of diagnosis of structural damage. Firstly, the impact and the sweep-sine tests have been carried out, so as to determine the dynamic properties of models filled with different levels of liquid. Then, the models have been subjected to seismic and paraseismic excitations. Finally, one fully filled structure has been tested after introducing two different types of damages, so as to verify the method of damage diagnosis. The results of the impact and the sweep-sine tests show that filling the models with liquid leads to substantial reduction in natural frequencies, due to gradually increasing overall mass. Moreover, the results of sweep-sine tests clearly indicate that the increase in the liquid level results in significant increase in the damping structural ratio, which is the effect of damping properties of liquid due to its sloshing. The results of seismic and paraseismic tests indicate that filling the tank with liquid leads initially to considerable reduction in values of acceleration (damping effect of liquid sloshing); however, beyond a certain level of water filling, this regularity is inverted and acceleration values increase (effect of increasing total mass of the structure). Moreover, comparison of the responses under mining tremors and moderate earthquakes indicate that the power amplification factor of the mining tremors may be larger than the seismic power amplification factor. Finally, the results of damage diagnosis of fully filled steel tank model indicate that the forms of the Fourier spectra, together with the frequency and power spectral density values, can be directly related to the specific type of structural damage. They show a decrease in the natural frequencies for the model with unscrewed support bolts (global type of damage), while cutting the welds (local type of damage) has resulted in significant increase in values of the power spectral density for higher vibration modes.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.123-133
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• 2023

상용 수소연료전지 차량은 기체 수소를 고압으로 압축하여 차량 내 저장 탱크로 저장하는 방식으로 충전이 진행된다. 이러한 압축 과정은 기체의 온도 상승을 유발하며, 저장 탱크의 안전성을 확보하기 위해 온도는 제한된다. 따라서 이러한 온도 상승을 설명하기 위한 열전달 모델이 필요하다. 열전달 모델은 대류 열전달 현상을 포함하며 정확한 대류 열전달 계수 추산이 요구된다. 본 연구에서는 수소 충전 과정에서의 대류 열전달 계수를 물리적 현상을 고려한 다양한 상관관계식을 이용하여 계산하고 비교 분석하였다. 수소 충전 과정은 디스펜서로부터 탱크 입구까지의 충전라인과 차량 내 저장 탱크로 분류하였고, 각각의 내부 및 외부에서의 대류 열전달 계수를 질량 유량, 직경, 온도와 압력 등 공정 변수에 따라 추산하였다. 그 결과, 충전라인 내부의 경우 저장 탱크 내부에서보다 대류 열전달 계수가 약 1000배 크게 나타났고, 충전라인 외부의 경우 저장 탱크 외부에서보다 대류 열전달 계수가 약 3배 크게 나타났다. 마지막으로 각 과정에서의 대류 열전달 계수를 종합 분석한 결과 전체 수소 충전 과정에서 저장 탱크 외부에서의 열전달 계수가 가장 낮아 열전달 현상을 지배하는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제18권4호
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• pp.8-12
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• 2014

본 연구는 가스충전소 등에서 운용하는 저장탱크에 대하여 퓨(Pugh) 방법을 통하여, 기존의 지상형과 지하형의 장점과 단점을 비교 판정하여 경제적 시공으로 고객만족을 실현시키기 위함이다. 특히 대규모 저장시설에서의 가스사고를 획기적으로 줄여 사회적으로 심각한 안전문제를 해결하고자 한다. 가스를 대량으로 취급 저장하는 시설에서 운용하는 저장탱크의 설치방법을 퓨 방법으로 판단하면 기존의 지상형과 지하매몰형, 지하격납형 중에서 안전성과 토지이용률이 우수한 형태는 지하격납저장탱크가 가장 효과적이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.38-46
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• 2010

This study aims at investigating the effect of the baffle height on the liquid sloshing in the three-dimensional (3D) rectangular tank. In order to simulate the 3D incompressible viscous two-phase flow in the 3D tank with partially filled liquid, the present study has adopted the volume of fluid (VOF) method based on the finite-volume method which has been well verified by comparing with the results of the relevant previous researches. The ratio of the baffle height ($h_B$) to filling level (h) has been changed in the range of $0{\leq}h_B/h{\leq}1.2$ to observe the effect on the impact loads on the side wall and free surface behavior. Generally, as baffle height increases, the impact pressure on the wall decreases and the deformation of free surface becomes weaker. However it seemed that a critical ratio of the baffle height existed to reveal the lowest impact pressure on the wall. Consequently, $h_B/h=0.8$ among $h_B/hs$ considered in the study showed the lowest impact pressure.

• 대한조선학회논문집
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• 제46권6호
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• pp.650-658
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• 2009

Two dimensional sloshing phenomena in regularly excited liquid cargo tank are numerically simulated with finite difference method. Navier-Stokes equations and continuity equation are computed for this study. The free-surface is determined every time step satisfying kinematic boundary condition using marker-density method. And the exciting force is treated by adding the acceleration of the tank to source term. The results are compared with other existing experiment results. And the comparison results show a good agreement. The sloshing phenomena in the tank of the 138K LNG carrier in sway motion is simulated with present calculation methods in low filling level. To find the relations between impact pressure and excitation condition, the calculations are performed in various amplitudes and periods. The averaged maximum pressures are compared each other.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.483-488
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• 2021

With continuous emission of environmental pollutants and an increase in greenhouse gases such as carbon dioxide, demand to seek other types of energy sources, alternative energy, was needed. Hydrogen, an eco-friendly energy, is attracting attention as the ultimate alternative energy medium. Hydrogen storage technology has been studied diversely to utilize hydrogen energy. In this study, the gas behavior of hydrogen in the storage tank was numerically examined under charge conditions for the Tpe III hydrogen tank. Numerical results were compared with the experimental results to verify the numerical implementation. In the results of pressure and temperature values under charge condition, the Realizable k-ε model and Reynold stress model were quantitatively matched with the smallest error between numerical and experimental results.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제19권2호
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• pp.36-44
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• 2022

Hydrogen energy as an alternative source of energy has been receiving tremendous support around the world, and research is being actively conducted accordingly. However, most of the studies focus on hydrogen storage tanks and only are few studies on interpreting the hydrogen filling system itself. In this study, with reference to SAE J2601, a hydrogen fueling protocol, a simulation model was developed that can confirm the behavior of the vehicle's internal tank during hydrogen fueling. With respect to factors such as fuel supply temperature, ambient temperature, and pressure increase rate, the developed model can check the change of temperature and pressure in the tank and the state of hydrogen charging during hydrogen fueling. The validity of the developed simulation model was confirmed by comparing the simulation results with the experimental results presented in SAE J2601.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.299-308
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• 2022

본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.