• 청정기술
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• 제22권3호
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• pp.168-174
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• 2016

석탄 광산의 심부화 및 운행갱도의 증가로 인한 온도상승으로 작업환경이 점차 악화되는 광산에서 작업환경의 개선을 위하여 A광업소를 대상으로 통기평가를 하였으며 갱내의 통기 효율을 증가시키기 위하여 작업장의 온도 저하를 위한 선풍기 통기 방식에 대해 유동해석 프로그램을 이용하여 통기방식에 따른 운반갱도의 온도분포를 해석하였다. 연구결과 A 광업소의 소요환기량은 17,831 m³ min^-1으로 산출되었으며, 실제 총 입기량은 16,474 m³ min^-1로 환기량이 1,357 m³ min^-1 부족한 것으로 나타났고 운반갱도에서 작업장까지의 온도는 송기식 통기보다 배기식 통기방식이 2~3℃ 낮게 분포하였다. 운반갱도에서 작업장까지의 길이가 긴 경우 송기식 보다는 배기식 통기방식을 운용 하는 것이 더욱 효과적일 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제15권1호
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• pp.60-67
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• 2011

화석연료의 고갈과 대기오염 문제의 부담을 덜어줄 수 있는 신에너지 및 재생에너지에 대한 관심이 증가하면서 현재 사용 중인 LPG 및 LNG 가스의 대체 (혼합)연료로, DME (dimethyl ether)와 수소를 혼합 (HCNG)하여 사용하는 방안이 추진되고 있다. 이와 같은 에너지원은 인화성 가스 폭발의 위험을 가지고 있기 때문에, 본 연구에서는 기존의 시설에서 이 혼합연료를 사용할 경우에 대비한 안전관리의 일환으로, 3가지 폭발피해 예측방법 (TNT 당량모델, PHAST 및 CFD기반의 FLACS)을 이용하여 정량적 위험성 평가를 실시하였다. 그리고 각 폭발모델에 의해 산출된 사고결과인 과압의 차이를 비교하였고, 폭발모델의 사용방안을 제시하였다. 그 결과, 기존의 2가지 충전소에서 신에너지 혼합연료를 사용할 경우에는 폭발에 의한 추가 피해는 없을 것으로 예상되었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제33권1호
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• pp.9-14
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• 2017

This paper presents a rotordynamic analysis and the operation of a power turbine applied to a 250 kW super-critical $CO_2$ cycle. The power turbine consists of a turbine wheel and a shaft supported by two fluid film bearings. We use a tilting pad bearing for the power turbine owing to the high speed operation, and employ copper backing pads to improve the thermal management of the bearing. We conduct a rotordynamic analysis based on the design parameters of the power turbine. The dynamic coefficients of the tilting pad bearings were calculated based on the iso-thermal lubrication theory and turbine wheel was modeled as equivalent inertia. The predicted Cambell diagram showed that there are two critical speeds, namely the conical and bending critical speeds under the rated speed. However, the unbalance response prediction showed that vibration levels are controlled within 10 mm for all speed ranges owing to the high damping ratio of the modes. Additionally, the predicted logarithmic decrement indicates that there is no unstable mode. The power turbine uses compressed air at a temperature of $250^{\circ}C$ in its operation, and we monitor the shaft vibration and temperature of the lubricant during the test. In the steady state, we record a temperature rise of $40^{\circ}C$ between the inlet and outlet lubricant and the measured shaft vibration shows good agreement with the prediction.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.697-702
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• 2010

A WIG(Wing-In-Ground effect) craft flies close to the water surface by utilizing a cushion of relatively high pressurized air between its wing and water surface. This implies that when one designs such craft it is important to have lightweight structures with adequate strength to resist external loads with some margins. To investigate this requirement, this paper deals with the structural analysis of the bottom plate of small WIG craft having a design landing weight of 1.2-ton. As building materials for the WIG craft, pre-preg carbon/epoxy composites are considered. The strength information of the bottom plate is obtained using the first-ply-failure analysis in conjunction with a mid-plane symmetric laminated plate theory. As a result, the first-ply-failure location, load and deflection of the bottom plate are obtained. The calculated strength information is compared with the water reaction load for the bottom plate of seaplanes considered when they land on the water surface -the same fluid-structure interaction mechanism as that of WIG craft. In the calculation of seaplane water reaction load information, the rules shown in FAR(Federal Aviation Regulations) Part 25 are used. Through the comparison, the structural integrity of the bottom plate for the WIG craft is checked.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.99-105
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• 2019

본 연구에서는 차량의 루프에 장착되는 다양한 종류들의 루프 박스 모델들에 대한 자동차 주위에서의 유동해석을 하였다. 유체의 흐름 및 압력 해석을 통하여 어떠한 모델이 운행에 있어서 더 적합한지에 대하여 고찰하였다. 4종류의 모델은 각자의 모양을 가진 모델 1, ${\beta}$, ${\gamma}$ 및 ${\delta}$로 설정하여 설계를 하였고 주행 속도는 20m/s로 설정하였다. 모델 ${\beta}$의 경우는 압력이 다른 모델에 비해 가장 크게 나오고, 모델 ${\delta}$는 유선형의 구조인 카누를 장착하여 루프 박스들 중에는 가장 낮은 압력을 가진다는 것을 확인하였다. 본 연구결과를 토대로 얻은 루프박스의 내구성 있는 설계데이터를 활용함으로서 실생활에서의 차체에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.407-416
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• 2023

해양레저활동 인구증가 및 관련 산업의 급성장으로 인해 레저 선박을 접안하는 계류시설과 부유체를 기반으로 하는 해상부유식 펜션 등 레저시설 수요가 증가하고 있으며, 이러한 연안에서 사용되는 부유체는 대부분 경량 부유체로서 중량이 상대적으로 경량이므로 연안으로 유입되는 파(Wave)와 상재 하중에 의해 쉽게 경사가 발생하여 안정성이 낮아 안전사고가 빈번히 발생하고 있다. 이런 문제점에 대한 해결방안으로 부유체의 운동저감장치를 연구하여 알리고자 한다. 본 연구논문에서는 부유체에 운동저감장치(기압차를 이용한 운동저감장치)를 부착하여 운동저감효과를 부착하지 않은 부유체와 비교하는 방식으로 효과를 분석하였다. 효과분석은 전산해석시험으로 분석하여 부유체의 안정성 증가방법을 연구하고 그 효과를 검증해 보았다. 시험결과 분석결과 기압차를 이용한 운동저감장치를 부착한 부유체가 운동저감장치를 부착하지 않은 부유체보다 파랑에 대한 운동량이 저감되어 부유체의 안정성이 증가된 것으로 분석되었다. 이러한 부유체의 운동저감 장치는 무동력 선박뿐만 아니라 동력선, 반잠수식 선박에서도 유용하게 사용될 것으로 판단되어 다양한 분야에 적용하여 연구를 진행할 계획이다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.74-82
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• 1998

복합발전 사이클은 가스터빈이나 스팀터빈으로부터의 출력을 이용하여 전개를 생산하기 위한 발전기를 구동시키고 배영회수기로부터 나온 증기를 스틸터빈에서 팽창시킴으로서 부가적인 동력을 얻는 장치를 가리킨다. 보통 가스터빈 배기로 부터의 온도는 $400{\sim}650^{\circ}C$정도로서 배열회수기에서 효과적으로 스팀을 생산할 수 있는 수준의 온도이다. 복합 사이클은 일반적으로 상부사이클과 하부사이클로 구분하는데 대부분의 열에너지 공급이 이루어지는 상부사이클을 브레이돈사이클 이라하며 브레이돈사이클에서 소비되는 에너지는 보다 낮은 온도 수준인 하부사이클에서 회수된다. 이러한 복합사이클은 최근 들어 더욱 보편적으로 적용되고 있는데 그 이유는 첫째, 가스터빈이나 스팀터빈이 독자적으로도 충분히 기술적인 검증을 받은 열기관으로서 초기에 비해 개발비가 저렴해졌다는 데 있고, 둘째, 작동유체인 공기가 $1000^{\circ}C$ 이상에서도 별다른 문제없이 적용될 수 있는 안전한 유체이고 비용이 전혀 들지 않는다는 점이다. 그 뿐 아니라 스팀터빈에 사용되는 물도 중저온에서 매우 저가로 공급할 수 있고 쉽게 공급이 가능하다는 이점으로 하부사이클에의 적용이 매우 양호하다는 점이다. 최근 소재기술의 개발에 따른 터빈입구온도의 향상은 이러한 복합발전 사이클의 기술적, 경제적 이점을 더욱 강화시켜 주고 있다. 본 연구에서는 3압에 의한 복합사이클에 대한 성능해석을 통하여 상부사이클이 전체 복합발전 성능에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과를 서인천 복합발전 인수 성능시험결과와 비교하였다. 본 연구결과는 현재 개념설계가 이루어지고 있는 장차 150~200MW수준의 산업용 가스터빈 개발에 중요한 방향제시를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권3호
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• pp.13-24
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• 2019

본 논문은 명시적 유한요소 해석을 이용하여 군함이나 수상함 아래의 수중에서 어뢰가 폭발할 때의 파편들의 거동을 조사하기 위하여 작성되었다. 본 연구에서는 LS-DYNA에서 라그랑주-오일러 (ALE) 접근법이라 불리는 유체-구조물 상호작용(FSI) 기법을 적용하여 어뢰파편과 선체의 응답을 관찰하였다. 오일러 모델은 공기, 물, 폭약으로 구성되며, 라그랑주 모델은 파편과 선체로 이루어져 있다. 본 모델링의 핵심은 최악파편이 어뢰로부터 가까운 곳(4.5 m)에 위치한 선체에 파공을 일으킬 수 있는지 여부를 파악하는 데 있다. 시뮬레이션은 별도의 두 단계로 수행되었다. 첫 번째의 예비해석에서는 팽창하는 어뢰의 외피가 찢어지는 데 폭약에너지의 30%가 소모된다는 가정 하에 수중폭발 시의 파편속도에 대해 잘 알려져 있는 실험결과를 토대로 최악파편의 초기속도를 결정하였다. 두 번째의 총괄해석에서는 최악파편이 선체에 부딪치기 직전에 보일 것으로 예상되는 파편의 종단속도를 찾고자 하였다. 그 결과, 주어진 조건 하에서 최악파편의 초기속도는 매우 빠른 것으로 나타났다(400 및 1000 m/s). 하지만 충돌이 발생할 때의 파편과 선체 간의 속도차이는 불과 4 m/s 정도로 매우 작았다. 이 결과는 물에 의한 큰 항력의 영향도 있지만 선체에 부여한 비파괴 조건도 영향을 끼쳤을 것으로 보인다. 하지만 적어도 본 논문에서 가정한 해석조건 하에서는 최악파편의 느린 상대속도로 인하여 선체에 파공이 발생하기는 어려운 것으로 나타났다.

• 디지털융복합연구
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• 제11권8호
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• pp.199-204
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• 2013

단순한 모델링이 아닌 3차원의 정밀한 모델링을 이용하여 연료전지 내부에서의 상황을 모사하였다. 자동차 엔진, 비행기 등의 설계에 있어서 실제 실험의 횟수를 줄여주기 위하여 매우 정밀한 전산유체역학(CFD)이 사용된다. 본 연구에서는 CD-ADAPCO사의 STAR-CD를 이용하여 고체고분자전해질형 연료전지(PEMFC)의 성능을 분석하였다. PEMFC 단위전지의 형상과 유로의 흐름의 변화에 따른 성능의 영향성을 분석하였다. 그 결과 rectangular cell 의 성능이 square cell 보다 높게 나타났으며 유체흐름의 방향은 성능에 큰 영향을 미치지 못했다. 또한 공기의 과잉률에 따른 전체적인 연료전지의 성능을 비교하였으며, 또한 PEMFC 내부에서의 전류밀도의 분포에 관한 분석을 실시하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 그 결과 flip-flow의 경우가 co-flow의 경우에 비하여 최대치와 최고치의 값의 편차가 작은 것으로 확인되어 보다 균일한 분포를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2008년도 춘계학술 발표회
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• pp.101-108
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• 2008

Polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells are promising power generation devices which are ideal for residential and automobile applications, thanks to their fast transient characteristics. However, liquid water produced in PEM fuel cells should be properly managed to enhance the performances and durabilities of the cells. In this study, a visualization experiment was conducted to investigate the flow behavior of water droplets in cathode channels. The visualization experiment was done with four different model flow channels which were made by varying the material (Acrylic and Teflon) and the channel width (1 mm and 2 mm). Acrylic is hydrophilic (contact angle is about $80^{\circ}$) while Teflon is hydrophobic (contact angle is about $120^{\circ}$). A computational fluid dynamics (CFD) analysis was also performed to compare the observed and the simulated two-phase water/air flow characteristics in cathode channels. The computational models were made to be consistent with the geometries and surface properties of the model flow channels. Both the experimental and numerical results showed that the Teflon cathode channel with 1 mm width has the best water management performance among four model flow channels considered. A close correlation was found between the experimental visualization results and the numerical CFD simulation results.