• 한국항해항만학회지
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• 제39권6호
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• pp.457-463
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• 2015

가스터빈 기관은 우주항공, 발전 플랜트뿐만 아니라 해상운송 분야에 사용되는 원동기로서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 그 구조가 복잡하고 연소과정에서 시간지연 요소가 포함되어 있어 가스터빈 기관을 잘 제어할려면 정교한 수학적 모델링이 필요하다. 본 논문에서는 가스터빈 기관의 주요 구성품인 가스발생기, PLA 액추에이터, 미터링 밸브에 대한 모델링 기법을 설명한다. 또한, 가스터빈 기관의 시운전 데이터를 기초로 몇 가지 정상상태 때의 동작점에서 서브모델을 구하고, 각 서브모델에 대해 비선형 비례적분미분 제어기를 설계하여 기관의 속도를 제어하는 방법을 제안한다. 제안하는 비선형 제어기는 비선형 함수로 구현되는 3가지 이득을 사용한다. 비선형 제어기의 파라미터는 제어시스템의 목적함수를 최소화하는 관점에서 실수코딩 유전자알고리즘으로 동조한다. 제안한 방법은 가스터빈 기관에 적용하고 시뮬레이션을 실시하여 그 유효성을 확인한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.160-166
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• 2018

세계적으로 반도체장비 시장은 오래전부터 성장하고 있다. 유체제어시스템은 반도체 제조 장비에 사용되어지는 배관을 집적화시켜 유체의 공급을 제어할 수 있도록 모듈화, 소형화한 시스템이다. 반도체의 제조공정은 여러 종류의 맹독성 가스를 필수적으로 다루어야 한다. 특히 실제 작업 공정에서는 이러한 맹독성 가스의 정밀한 제어가 필요하다. 이러한 맹독성가스를 제어하는 시스템은 피팅, 밸트, 튜브, 필터, 레귤레이터 등 다양한 부품들로 구성되어 있다. 이 부품들은 누출 없이 고압 가스를 계속 제어해야 하기 때문에 정밀하게 제조되어야 하고 내부식성이 있어야 한다. 이를 위해 금속 블록 및 금속 가스킷의 표면 가공 및 경화 기술을 연구해야 한다. 본 논문에서는 이러한 유체제어시스템에서 가장 기본이 되는 V-Block의 직경, 유량, 각도를 다르게 설계하여 내부에서 어떠한 유동흐름을 보이는지 파악하고자 하며, 유체제어시스템에서 가장 기본이 되는 유체제어벨브 시스템의 내부 유동해석을 통하여 안정적인 유량을 공급할 수 있는 설계의 최적화에 대해 연구하고 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.541-549
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• 2018

본 연구에서는 국내 화물 및 여객차량들을 견인하는 디젤전기 기관차의 제동에 따른 동적 거동을 분석하기 위하여 제동장치에 영향을 미치는 마찰계수, 제동압력, 주행저항 등을 시험하였다. 마찰계수는 UIC 541-4를 참고로 Dynamo 시험을 수행하였으며 시험결과는 다변량 회귀분석을 통해 제동하중, 제동초기 속도와의 관계를 분석하여 제시하였다. 제동압력은 상용제동과 비상제동으로 구분하였으며, 제동밸브와 배관의 특성을 반영하기 위하여 시간에 따른 제동압력 변화를 대상 차량에서 측정하였다. 차량에 작용하는 외력을 반영하기 위하여 EN 14067-4의 타행시험을 수행하고 2차 다항식 형태의 주행저항을 제시하였다. 도출한 주행저항을 동일 차종에 대하여 각 국가별로 사용하고 있는 주행저항들과 비교하였다. 차량의 재원, 마찰계수, 제동압력, 주행저항을 바탕으로 직선 평탄 선로를 주행하는 디젤전기기관차의 동적 거동을 EN 14531-1에서 제시된 시간적분을 이용하여 해석하였다. 해석 결과는 상용제동과 비상제동에 대하여 각각 차량의 속도이력 시험결과와 비교 검증하였으며 상당히 합리적인 결과를 도출하였다. 본 연구의 결과들은 철도차량들을 연결하여 운행하는 열차의 동적 거동해석에 활용할 수 있을 뿐 아니라 차량 설계에서 제동에 영향을 미치는 다양한 파라미터들을 분석하고 성능향상의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.449-461
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• 2013

최근 발생한 경북 구미의 불산 누출 및 경남 울산의 염산 누출사고의 예와 같이 화학공장에서 발생되는 사고중대 부분은 저장탱크나 운송배관 및 플랜지호스 등의 손상에 의한 휘발성 유독성물질의 대량누출이며, 이 경우 누출된 지역의 자연환경과 대기 조건에 따른 유독성물질의 확산 거동이 인적, 물적 피해의 중요한 변수가 되기 때문에 위험성평가는 가장 중요한 관심 대상이 된다. 따라서 본 연구에서는 누출물질에 대한 대기 중 확산을 모사하기 위하여 불산 저장탱크에서 누출된 경우를 예제로 선택하여, 수치해석과 ALOHA(Areal Location of Hazardous Atmospheres)의 확산 시뮬레이션을 이용한 결과해석을 수행하였다. 먼저 공정위험분석으로 정성적 평가인 HAZOP(Hazard Operability) 결과를 살펴보면 첫째 공정흐름상(flow) 위험 요소로서 플렌지, 밸브와 호스의 균열 등 손상으로 인한 누출에 의한 운전지연 또는 독성가스누출 등이 발생할 수 있고, 둘째 온도, 압력, 부식으로부터는 화재, 질소공급과 압 그리고 탱크나 파이프 이음관의 내부 부식으로 인한 독성누출의 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 다음 결과 영향분석 기법인 ALOHA를 운용한 결과를 살펴보면 Dense Gas Model에 대한 입력 자료값에 따라 미치는 결과 영향이 다소 차이가 있음을 발견하였으나 기상조건으로서 대기안정도 보다는 풍향 및 풍속이 가장 영향을 미치는 것으로 분석 되었다. 또한 풍속이 빠를수록 누출물질의 확산이 잘 일어났고, 수치해석결과인$LC_{50}$과 ALOHA의 AEGL-3(Acute Exposure Guidline Level)과 결과를 비교했을 때 확산길이는 다소 차이가 있지만 확산농도 측면에서는 액체와 증기누출인 경우에 있어서 거의 비슷한 결과를 보였다. 따라서 ALOHA 모델을 운영한 결과 각 시나리오별 경향은 상당히 일치함을 볼 수 있었다. 따라서 추후 수치해석과 확산모델링에 의한 예측농도를 국제적인 기준치인 IDLH(Immediately Dangerous to Life and Health), ERPG(Emergency Response Planning Guideline), AEGL(Acute Exposure Guidline Level)과 비교 함 으로서 독성 가스의 대한 완충거리를 결정 할 수 있고, 이와 같은 연구방법은 유독성물질 누출에 따른 위험성평가를 보다 효율적으로 수행하는데 도움을 줄 것이며, 지역사회 비상대응체계 수립 시 적절하게 활용할 수 있을 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제30권3호
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• pp.205-212
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• 2007

대동맥류 질환에 사용되는 스텐트그라프트의 체외실험을 위한 대동맥류 혈류 팬텀의 유효성과 실현가능성에 대해 평가하고자 한다. 팬텀은 인체의 혈류 조건과 유사한 상황을 재현할 수 있도록 심장부분과 대동맥류 부분으로 구성되었다. 심장부분은 고압력 수중펌프와 솔레노이드 밸브를 사용하여 심장의 대동맥 혈류를 재현하였고, 대동맥류 부분은 지점토를 사용하여 동맥류 모양을 재현하고 그 틀을 투명 실리콘으로 틀을 떠내는 방법으로 제작하였다. 두부분은 실리콘 관으로 연결하였다. 제작된 팬텀에서 밸브의 개폐 시간에 따른 압력(수축기/이완기) 변화를 측정하였으며, 스텐트그라프삽입술 전, 후의 압력변화를 측정하였으며, 통계적 유의성을 알아보았다. 밸브의 개폐 시간에 따른 압력 변화는 통계적으로 유의한 결과를 보였다(P<0.05). 0.5회/초의 개폐조건에서는 팬텀의 대동맥 근위부, 대동맥류, 원위부의 압력은 각각 $157.80{\pm}1.92/130.20{\pm}1.92$, $159.40{\pm}1.14/134.00{\pm}2.92$, $147.20{\pm}1.480/129.60{\pm}2.70\;mmHg$이었으며, 1.0회/초의 개폐 조건에서는 $161.40{\pm}1.34/90.20{\pm}1.64$, $175.00{\pm}1.58/93.00{\pm}1.58$, $176.80{\pm}1.48/90.80{\pm}1.92\;mmHg$이었고, 1.5회/초의 개폐 조건에서는 $159.40{\pm}1.82/127.20{\pm}1.48$, $166.60{\pm}1.67/138.00{\pm}1.87$, and $161.00{\pm}1.22/135.40{\pm}1.67\;mmHg$이었다. 스텐트그라프삽입술 전, 후의 팬텀의 압력변화는 대동맥부분에서 측정하였으며, 각각 $143.60{\pm}1.67/90.20{\pm}1.64$, $47.20{\pm}1.92/84.60{\pm}1.82$, and $137.40{\pm}1.52/88.80{\pm}1.64\;mmHg$이었다. 결론적으로, 대동맥류 팬텀은 압력의 범위를 다양하게 적용할 수 있고, 팬텀 내에서 시술의 재현이 가능하여 동물실험 전 스텐트그라프트의 유용성을 평가하기 위한 체외실험 기구로 유용할 것으로 기대된다.