• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.690-696
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• 2017

국내 외에서 다양한 형태의 석유 대체에너지는 온실효과 가스를 배출하지 않는 청정에너지로 개발되고 있으며, 특히 해상풍력은 풍력 자원이 풍부하고 육상보다 풍력 감소가 상대적으로 작아 다양하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 해상풍력기초의 세굴현상을 분석하기 위해서 Flow-3D 모형을 이용하여 모노 파일과 삼각대 파일 기초에 대하여 수치모의를 수행하였다. 직경이 다른(D=5.0 m, d=1.69 m) 모노 파일 형식과 직경이 동일한(D=5.0 m) 모노파일에 대하여 세굴현상을 평가하였다. 수치해석 결과, 동일한 직경을 가진 모노파일에서 하강류가 증가되었으며, 최대세굴심은 약 1.7배 이상 발생하였다. 삼각대 파일에 대하여 관측유속과 극치파랑 조건을 상류경계조건으로 각각 적용한 후 세굴현상을 평가하였다. 극치파랑조건을 적용한 경우 최대 세굴심은 약 1.3배 정도 깊게 발생하였다. LES 모형을 적용하였을 경우 세굴심은 평형상태에 도달한 반면, RNG $k-{\epsilon}$ 모형은 해석영역 내 전반적으로 세굴현상이 발생하였으며, 세굴심은 평형상태에 도달하지 않았다. 해상풍력기초에 대하여 세굴현상을 평가하기 위해서 수치모형 적용시 파랑조건 및 LES 난류모형을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권6호
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• pp.10-16
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• 2017

한국항공우주연구원(KARI)이 보유하고 있는 개방형 풍동에서 최대이륙중량 28 kg급 옥터콥터(octocopter)를 시험모델로 상승 하강기류, 측풍, 전단류와 같은 악기상에 대한 대처 능력을 향상 시키고 와류고리상태(VRS)와 같은 공기역학적 현상을 규명하여 와류고리상태(VRS) 진입 예방 및 탈출할 수 있는 기술들을 연구하고자 풍동시험을 수행하였다. 소형무인기 풍동시험은 풍속 3.5, 5, 7 m/sec, 회전수 3,500, 4,500, 5,550rpm 조건에서 받음각 $-40^{\circ}{\sim}+20^{\circ}$ 도, ${\pm}90^{\circ}$ 도, 요각 $0^{\circ}$ 도와 $45^{\circ}$ 도로 변화시켜가며 6분력을 측정하여 공력 DB를 작성하였다. 멀티콥터 수직 하강 시험 시 하강속도 6 m/sec에서 와류고리상태의 최고점(VRS peak)이 나타나고, 이 때 약 13 % 정도의 추력감소가 나타났다. 프로펠러 및 동체 상호 간섭에 의한 성능저하 여부를 판단하기 위해 프로펠러 조합을 변화시켜가며 시험을 수행한 결과 단일 프로펠러 대비 최대 15 % 정도의 성능 저하가 있음을 확인할 수 있었다. 이번 시험으로 확보한 자료들은 소형무인기 운용 시 경험하게 되는 악기상에 대처하여 안전성과 생존성을 증대시키기 위한 기술개발 기초자료로 활용될 예정이다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.149-156
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• 2008

우주선 intensity가 갑작스럽게 감소하는 대표적인 현상인 Forbush Decrease(FD)는 행성간 충격파(Interplanetary shock), 자기 구름(Magnetic cloud)과 같은 태양풍 이벤트와 밀접한 관련성을 가지고 있다. FD 현상에 대해 태양풍 이벤트 중 자기구름이 어느 정도 효과적으로 작용하는 지에 대해 알아보기 위해 1998-1999년의 2년 동안 발생한 44개의 자기 구름을 분석하였다. 그 결과 44개 중 11개의 자기 구름이 FD 현상과 관련이 있었으며, 자기 구름 영역이나 자기구름과 관계된 행성간 충격파의 sheath 영역의 평균 자기장 세기, 자기장 교란도 그리고 태양풍 속도와 같은 행성간 자기장 및 태양풍의 물리적 특성이 FD 현상과의 관련성을 대표해준다는 것을 밝혀냈다. 특히, 행성간 충격파 sheath 영역의 자기장 및 태양풍의 물리량이 자기장 세기가 13nT, 자기장 교란도는 3nT, 및 태양풍 속도가 평균 550km/s 이상의 태양풍 이벤트에서 FD 발생에 효과적으로 작용하는 것으로 분석되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.789-798
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• 2013

형식인증시험을 통해 획득된 풍력발전기의 기계적 하중 데이터를 분석하기 위한 관련 프로그램 개발과 절차가 수행되었다. IEC 61400-13 규격을 기반으로 하는 측정 데이터에 대한 검증, 하중유형에 따른 분류, 시계열 및 통계 데이터 분석, 파워 스펙트럼 밀도함수 및 피로하중 스펙트럼 계산, 등가하중 계산 등의 절차가 본 프로그램을 통해 수행되었다. 수집된 데이터들이 피로하중을 산정하기에 충분한가를 판단하기 위해 정상전력생산의 경우에 대한 수집행렬을 구성하였다. 50 개의 하중 범위 분할 개수를 사용하는 우수집계법을 통해 피로하중 스펙트럼이 얻어지며, 사용된 재료에 따라 다르게 S-N 선도의 기울기를 적용하여 최종적으로 등가하중을 산출하였다. 모노파일 하부구조를 가지는 NREL 5MW 풍력발전기의 공탄성 시뮬레이션 데이터에 이용하여 위의 전반적인 절차를 수행하였다.

• Wind and Structures
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• 제27권4호
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• pp.255-267
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• 2018

This paper investigated the wind-snow flow around the bogie region of a high-speed train under crosswinds using a coupled numerical method of the unsteady Realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence model and discrete phase model (DPM). The flow features around the bogie region were discussed and the influence of bogie fairing height on the snow accumulation on the bogie was also analyzed. Here the high-speed train was running at a speed of 200 km/h in a natural environment with the crosswind speed of 15 m/s. The mesh resolution and methodology for CFD analysis were validated against wind tunnel experiments. The results show that large negative pressure occurs locally on the bottom of wheels, electric motors, gear covers, while the positive pressure occurs locally on those windward surfaces. The airflow travels through the complex bogie and flows towards the rear bogie plate, causing a backflow in the upper space of the bogie region. The snow particles mainly accumulate on the wheels, electric motors, windward sides of gear covers, side fairings and back plate of the bogie. Longer side fairings increase the snow accumulation on the bogie, especially on the back plate, side fairings and brake clamps. However, the fairing height shows little impact on snow accumulation on the upper region of the bogie. Compared to short side fairings, a full length side fairing model contributes to more than two times of snow accumulation on the brake clamps, and more than 20% on the whole bogie.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.150-159
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• 2015

An experimental study on frequency characteristics of the microphone array covered with Kevlar sheet was conducted in the closed test section. Microphones that were flush-mounted in the wall of wind tunnel were subjected to very high flow noise resulting from the turbulence in the wall boundary layer. This noise interference by the boundary layer was referred as 'a microphone self-noise' and various approaches were studied to reduce this interference. Recessed microphone array with high tensioned cover was one of the good approaches to reduce this self-noise. But, the array cover could cause an unexpected interference to the measuring results. In this paper the frequency characteristics of the microphone array with Kevlar cover was experimentally studied. The white noise was used as a reference noise source. Three kinds of tensions for the Kevlar cover were tested and those results were compared with the test results without the Kevlar cover. The gap effect between the cover and microphone head was also tested to find out the proper position of microphone in the array module. Test results show that the mid-tension and 10mm gap was the best choice in the tested cases.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.92-102
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• 2012

The process of the wind noise analysis around an OSRVM is developed and is verified by simulating unsteady flow field past a generic OSRVM mounted on the flat plate at the Reynolds number of $Re_D=5.2{\times}10^5$ based on the mirror diameter. The transient flow field past a generic OSRVM is simulated with various turbulence models, namely DES-SA, LES Constant SGS, and LES Dynamic SGS. The sound radiation is predicted using the Ffowcs- Williams and Hawkings analogy. For the present simulation, the 6.35million cells are generated. Time averaged pressure coefficients at 34 locations on the surface of the generic OSRVM are compared with the available experimental data. Also, 12 Sound Pressure Levels located on the surrounding mirror are compared with the available experimental data. Both of them show good agreements with experimental data.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권4호
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• pp.493-499
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• 2015

The aerodynamic performance of blunt trailing edge airfoils was investigated. The flow fields around the modified NACA64-418, which consists of the tip blade of the wind turbine and Mexico model of IEA wind, were analyzed. To imitate the repaired airfoil, the original NACA64-418 airfoil, a cambered airfoil, is modified by the adding thickness method, which is accomplished by adding the thickness symmetrically to both sides of the camber line. The thickness ratio of the blunt trailing edge of the modified airfoil, $t_{TE}/t_{max}$, is newly defined to analyze the effects of the blunt trailing edge. The shape functions describing the upper and lower surfaces of the modified NACA64-418 with blunt trailing edge are obtained from the curve fitting of the least square method. To verify the accuracy of the present numerical analysis, the results are first compared with the experimental data of NACA64-418 with high Reynolds number, $Re=6{\times}10^6$, measured in the Langley low-turbulence pressure tunnel. Then, the aerodynamic performance of the modified NACA64-418 is analyzed. The numerical results show that the drag increases, but the lift increases insignificantly, as the trailing edge of the airfoil is thickened. Re-circulation bubbles also develop and increase gradually in size as the thickness ratio of the trailing edge is increased. These re-circulations result in an increase in the drag of the airfoil. The pressure distributions around the modified NACA64-418 are similar, regardless of the thickness ratio of the blunt trailing edge.

• 항공우주기술
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• 제9권1호
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• pp.78-83
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• 2010

본 연구에서는 높은 양력을 얻기 위하여 플랩 형상 최적 설계를 시도하였다. 플랩 형태는 플랩 중에서 가장 효율이 좋은 파울러 플랩(fowler flap)이다. 플랩 설계는 최적화 기법을 활용하여 진행하였고 최적화의 초기 형상은 general aviation airfoil과 Wentz 등이 개발한 플랩이다. 최적화 방법으로는 반응면 기법 (Response Surface Method)이 사용되었으며, Hicks-Henne 형상함수가 사용되었고, GA(W)-1 익형과 fowler flap이 조합된 형상의 유동장에 대하여 Navier-Stokes 해석을 수행하였다. 상용 최적화 프로그램인 Visual-Doc, 격자 생성 프로그램인 Gambit/Tgrid, 그리고 유동해석에는 Fluent를 이용하였다. 플랩의 윗면 형상과 gap에 대한 최적화를 수행하여 착륙조건에서의 양력이 증가하였다. 초기 형상과 최적화된 형상의 공력특성 변화를 관찰하기 위하여 항우연의 1m 풍동에서 시험을 수행하였다. 최적화된 형상은 대체로 예측치와 비슷한 경향을 보이나, 이른 실속이 관찰되었다. 또한, 날개와 플랩 간의 간격을 설계치보다 좁혀 줌으로써 양력특성이 향상됨을 알 수 있었는데, 이는 설계시 사용된 난류 모델의 영향이라 판단된다.

• 한국안전학회지
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• 제37권2호
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• pp.1-9
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• 2022

Most factories deal with toxic or flammable chemicals in their industrial processes. These hazardous substances pose a risk of leakage due to accidents, such as fire and explosion. In the event of chemical release, massive casualties and property damage can result; hence, quantitative risk prediction and assessment are necessary. Several methods are available for evaluating chemical dispersion in the atmosphere, and most analyses are considered neutral in dispersion models and under far-field wind condition. The foregoing assumption renders a model valid only after a considerable time has elapsed from the moment chemicals are released or dispersed from a source. Hence, an initial dispersion model is required to assess risk quantitatively and predict the extent of damage because the most dangerous locations are those near a leak source. In this study, the dispersion model for initial consequence analysis was developed with three-dimensional unsteady advective diffusion equation. In this expression, instantaneous leakage is assumed as a puff, and wind velocity is considered as a coordinate transform in the solution. To minimize the buoyant force, ethane is used as leaked fuel, and two different diffusion coefficients are introduced. The calculated concentration field with a molecular diffusion coefficient shows a moving circular iso-line in the horizontal plane. The maximum concentration decreases as time progresses and distance increases. In the case of using a coefficient for turbulent diffusion, the dispersion along the wind velocity direction is enhanced, and an elliptic iso-contour line is found. The result yielded by a widely used commercial program, ALOHA, was compared with the end point of the lower explosion limit. In the future, we plan to build a more accurate and general initial risk assessment model by considering the turbulence diffusion and buoyancy effect on dispersion.