• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.27-35
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• 2017

폐기물 소각시설 굴뚝의 배기가스를 측정하여 활용 가능한 폐열의 양과 질을 확인한 바 그 양과 온도는 13.8kg/s, $176.6^{\circ}C$ 정도였다. 본 연구에서는 R-245fa를 작동유체로 하는 소각폐열회수 유기랭킨사이클(Organic Rankine Cycle: ORC) 발전시스템을 설계하고 다음과 같이 3가지 사례조건들을 시뮬레이션을 하였다. 기본 ORC 시스템에 따른 시뮬레이션에서는 출력과 총효율이 각각 96.56kW, 14.13% 임을 확인하였다. 과열기 추가에 따른 시뮬레이션에서는 작동유체 과열에 따른 엔탈피 증가로 0.09%의 출력상승을 얻을 수 있었으나, 작동유체의 감소로 16.58kW 만큼 적은 출력을 보였다. 그리고 공정열교환기 추가에 따른 시뮬레이션에서는 남은 배기가스의 열을 공정열수를 생산하여 총효율 38.51%까지 향상시켰다.

• 설비공학논문집
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• 제7권2호
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• pp.184-195
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• 1995

A theoretical one-dimensional model for the charging process in stratified thermal storage tanks is established presuming that the fluid ensuing from the tank inlet creates a perfectly mixed, layer above the thermocline. Both the generic and asymptotic closed-form solutions are obtained via the Laplace transformation. The asymptotic solution describes the nature of the charging pertaining to the case of no thermal diffusion, whereas the generic solution is of practical importance to understand the role of operating parameters on the stratification. The present model is validated through comparison with available experimental data, where they agree well with each other within a reasonable limit. An interpretation of the exact solution entails two important features associated with the charging process. The first is that an in-crease in the mixing depth $h_m$ causes a relatively slow temperature rise in the perfectly mixed region, but on the other hand it results in a faster decay of the overall temperature gradient across the thermocline. Next is the predominance of the mixing depth in the presence of the prefectly mixed region. In such a case the effect of the Peclet number is marginal and there-fore the thermal characteristics are solely dependent on the mixing depth paticularly for large $h_m$. The Peclet number affects significantly only for the case without mixing. Variation of the storage efficiency in response to the change in the mass flow rate agrees favorably with the published experimental results, which confirms the utility of the present study.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.599-607
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• 2015

본 연구에서는 나노유체의 유동학 특성을 반영한 히트파이프 열적특성을 연구하였다. $Al_2O_3$와 CuO 나노입자를 적용한 나노유체를 작동유체로 하여 나노입자 부피비와 응집도에 대한 히트파이프 성능을 확인하였다. 나노입자의 부피비와 응집도가 증가할수록 점성과 열전도도는 증가하는 것으로 나타났으며 두 인자는 히트파이프 성능에 영향을 주었다. 나노입자응집이 없는 경우에는 나노입자의 부피비 증가가 모세관압력한계 성능을 향상시켰지만 응집도가 증가하면 입자부피비가 증가해도 모세관압력한계가 감소했다. 그리고 나노입자의 열전도도, 부피비, 응집도에 대한 히트파이프 열저항을 분석하였다. 히트파이프의 투과율이 높을수록 최대열수송량은 입자부피비에 미치는 영향이 컸으며 3차원 그래프를 통해 윅 특성에 대한 최적화된 나노입자부피비를 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.466-473
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• 2011

온배수의 수중 방류 시 강한 방류 모멘텀 플럭스와 부력 플럭스에 의해 수중제트 인근에는 부력제트가 지배적인 근역이 형성되며, 이러한 근역을 해석하는 도구로써 비정수압 RANS 방정식을 적용한 전산유체역학(CFD) 모델을 이용하여 근역에 대한 적용성을 검토해 보았다. 과거 연구된 바 있는 원형 부력제트 수리실험과 유사한 조건으로 모델을 구성하고 정류시의 수평 부력 제트 경우와 가로흐름시 수직 부력 제트 경우에 대해 수치 실험을 수행하였다. CFD 수치실험의 결과는 수리실험 및 해석해 모델(CorJET)의 결과와 무차원화한 중심 궤적 및 희석율에 대해 비교 검증하였는데, 실제 수리실험의 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. CFD 모델은 현재 근역 해석해 모델과 광역 준3차원 해수유동 모델이 가지고 있는 한계를 모두 보완할 수 있어 수중방류 온배수 영향해석에 적합한 모델이며, 본 연구를 통해 근역해석의 적합성을 확인하였으므로 향후 계산효율이 확보된다면 수중방류 온배수의 이동 및 확산 해석 도구로써 널리 활용될 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.35-45
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• 2005

여러 고도에서 화학 반응과 열복사 효과가 로켓 플룸 유동에 미치는 영향을 살피기 위한 수치 연구를 수행하였다. 압축성 유동의 Navier-Stokes 방정식을 유한 체적법에 근거한 완전 내재적 TVD코드로 해석하였으며, 탄화수소 혼합물의 자세한 열화학적 속성을 고려한 화학 평형과 광학적으로 두꺼운 매체의 열복사를 유동 해석 코드에 포함하였다. 지상 마하수 0, 고도 5.06 km에서 마하수 1.16 그리고 17.34 km에서 마하수 2.90로 비행하는 등유 연료 로켓의 플룸 유동을 해석하였다. 해석 결과는 서로 다른 고도 조건에서의 플룸의 구조와 함께 화학 반응과 복사의 영향을 보여 주었다. 추진 성능과 기저부 열차단의 측면에서, 화학 반응에 의한 배출가스의 온도 상승은 특히 고고도에서 무시할 수 없음을 알 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권7호
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• pp.2534-2546
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• 2023

Gas-cooled space reactor, which adopts He-Xe gas mixture as working fluid, is a better choice for megawatt power generation. In this paper, thermal-hydraulic characteristics of He-Xe gas mixture in 2×2 rod bundle wrapped with helical wires is numerically investigated. The velocity, pressure and temperature distribution of the coolant are obtained and analyzed. The results show that the existence of helical wires forms the vortexes and changes the velocity and temperature distribution. Hot spots are found at the contact corners between helical wires and fuel rods. The highest temperature of the hot spots reach 1600K, while the mainstream temperature is less than 400K. The helical wire structure increases the friction pressure drop by 20%-50%. The effect extent varies with the pitch and the number of helical wires. The helical wire structure leads to the reduction of Nusselt number. Comparing thermal-hydraulic performance ratios (THPR) of different structures, the THPR values are all less than 1. It means that gas-cooled space reactor adopting helical wires could not strengthen the core heat removal performance. This work provides the thermal-hydraulic design basis for He-Xe gas cooled space nuclear reactor.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.32-38
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• 2023

수도권 내 화학공장에서 부식성 유체를 펌프로 저장탱크에 공급하던 도중 수위파악이 정확히 되지 않아 상부 배기벤트로 부식성유체가 누출되는 사고가 발생하였다. 누출 사고가 발생한데는 다양한 원인이 있지만 직접 원인인 레벨게이지의 수위 지시계가 고착되는 것에 초점을 맞추었다. 분석 결과 사고가 발생한 사업장에서 사용되는 수위 지시계를 임의로 교체하였으며, 사고발생인 여름에 Tubular 방식의 레벨게이지는 열팽창이 쉽게 일어나서 다른 형태보다 고착이 발생될 수 있는 것으로 파악되었다. 또한 국내에는 저장탱크에 설치되는 계측기기의 설치기준이 명확치 않아 적정설치 검토에 어려움이 있었다. 따라서 본 연구에서는 사고사례 및 해외기준을 바탕으로 저장탱크 계측기기류 설치 시 유의사항에 대해 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.610-616
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• 2020

본 연구에서는 대한민국 해군 함정의 하절기 운용 및 적도지병 파병 간 발생하고 있는 VRTU 과열로 인한 고온경보 발생과 장비정지 발생현상을 해결하기 위하여 해군 군수사령부 함정기술연구소와 공동연구를 수행하였다. 열전소자 냉각장치 설치에 따른 냉각효과를 확인하고, 전산 열 유동해석을 수행하여 VRTU 내부 열 유동특성을 분석하였다. 또 해석을 통해 기관실(디젤엔진룸) 내부의 온도분포를 살펴보고 VRTU 과열방지를 위한 최적의 설치위치를 알아보았다. 분석결과, 냉각장치를 설치함에 따라 VRTU 내부 평균 체적온도가 약 10 ℃ 감소하는 것을 확인하였으며 냉각장치에 설치된 Fan은 열 순환을 원활하게 하여 냉각효과를 높였다. 기관실 내부는 디젤엔진 상부에서 높은 온도분포를 나타냈고 통풍관 디퓨저 하부에서 가장 낮은 온도분포를 보였다. 열전소자 냉각장치는 높은 냉각성능을 나타내었으며, VRTU는 과열방지를 위하여 기관실의 통풍관 디퓨저 하부에 설치하는 것이 적절할 것으로 판단된다.

• Tribology and Lubricants
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• 제33권5호
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• pp.207-213
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• 2017

In sliding bearings, viscous friction due to high shear acting on the bearing surface raises the oil temperature. One of the mechanisms responsible for generating the load-carrying capacity in parallel surfaces is known as the viscosity wedge effect. In this paper, we investigate the effect of film-temperature boundary conditions on the thermohydrodynamic (THD) lubrication of parallel slider bearings. For this purpose, the continuity equation, Navier-Stokes equation, and the energy equation with temperature-viscosity-density relations are numerically analyzed using the commercial computational fluid dynamics (CFD) code FLUENT. Two different film-temperature boundary conditions are adopted to investigate the pressure generation mechanism. The temperature and viscosity distributions in the film thickness and flow directions were obtained, and the factors related to the pressure generation in the equation of motion were examined in detail. It was confirmed that the temperature gradients in the film and flow directions contribute heavily to the thermal wedge effect, due to which parallel slider bearing can not only support a considerable load but also reduce the frictional force, and its effect is significantly changed with the film-temperature boundary conditions. The present results can be used as basic data for THD analysis of surface-textured sliding bearings; however, further studies on various film-temperature boundary conditions are required.

• 국제초고층학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.17-32
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• 2018

This paper explores the function of a structural skin with an embossed surface applicable to use for tall building structures. The major diagrid system with a secondary embossed surface structure provides an enhanced perimeter structural system by increasing tube section areas and reduces aerodynamic loads by disorienting major organized structure of winds. A parametric study used to investigate an optimized configuration of the embossed structure revealed that the embossed structure has a structural advantage in stiffening the structure, reducing lateral drift to 90% compared to a non-embossed diagrid baseline model, and results of wind load analysis using computational fluid dynamics, demonstrated the proposed embossed system can reduce. The resulting undulating embossed skin geometry presents both opportunities for incorporating versatile interior environments as well as unique challenges for daylighting and thermal control of the envelope. Solar and thermal control requires multiple daylighting solutions to address each local façade surface condition in order to reduce energy loads and meet occupant comfort standards. These findings illustrate that although more complex in geometry, architects and engineers can produce tall buildings that have less impact on our environment by utilizing structural forms that reduce structural steel needed for stiffening, thus reducing embodied $CO^2$, while positively affecting indoor quality and energy performance, all possible while creating a unique urban iconography derived from the performance of building skin.