• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.253-262
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• 2018

진동수주형(OWC) 파력발전구조물(WEC)은 진동수주실 내의 수위진동에 의해 발생된 공기흐름을 Power-Take-Off (PTO) 시스템을 통해 전기에너지로 회수하는 시스템이다. 일반적으로 PTO 시스템에서 높은 공기유속을 획득하기 위해서는 해수에 비해 상대적으로 적은 단면적을 갖는 공기실이 요구되므로 정확한 공기유속을 모의하기 위해서는 3차원적인 해석이 요구된다. 본 연구에서는 불규칙파동장을 대상으로 해수소통구를 구비한 진동수주형 파력발전구조물의 동적응답을 수치해석적으로 검토하였다. 수치해석에는 오픈소스 기반의 OpenFOAM 및 FOAM 확장 커뮤니티를 위한 파동장 해석을 위해 개발된 OLAFLOW를 적용하였다. 선행연구와 동일한 형상의 해수소통구와 OWC-WEC에 불규칙파랑이 입사한 경우 공기실 내에서 3차원공기흐름과 구조물 주변에서 파랑변형 및 해수소통구 내에서 3차원해수흐름 등에 관한 변동특성을 논의하였다. 이로부터 유의파에 대한 Ursell 수가 클수록 공기실 내 최대 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다는 사실을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.447-455
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• 2022

현재 해양 미세플라스틱에 의한 해양 환경 오염문제가 국제적으로 심각하게 대두되고 있다. 이와 관련하여 본 연구에서는 휴대용 미세플라스틱 수거 장비의 경량화 개발을 위해 대한민국 전국 21개소 해안가에서의 미세플라스틱종류와개수를조사하였고, 미세플라스틱수거장비진공장비의내구성, 내부식성, 경량화를위해 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic), GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer), aluminum과 같은 다양한 소재를 적용하여 설계 및 해석을 수행하였다. 해안가에서의 시료 채취 및 분류결과 함덕해수욕장에서 미세플라스틱이 가장 많이 분포되어 있는 것을 확인하였고, 주로 폴리스타이렌(Polystyrene)의 미세플라스틱이 분포되어 있는 것으로 나타났다. 해안가 현장 조사를 통한 입자정보 분석과 전산유체해석을 통해 모래 및 불순물 등의 입자 유동속도 및 분포를 분석하였고, 이를 진공 본체 내부의 중요 부품인 싸이클론 장치의 구조해석에 적용하였다. 싸이클론 장치의 모래 및 불순물 흡입 시 발생되는 입자 충격을 고려한 구조해석 결과 CFRP, GFRP, aluminum, ABS의 순으로 구조적 안전성이 우수한 것으로 평가되었다. 경량화 측면으로는 싸이클론 장치에 aluminum 소재를 적용했을 때와 비교하여 CFRP는 53%, GFRP는 47%, ABS는 61%의 경량화가 가능한 것으로 나타났다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제14권3호
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• pp.129-140
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• 2023

The appropriate injection of H₂O₂ is essential to produce hydroxyl radicals (OH·) by mixing H₂O₂ quickly and exposing the resulting H₂O₂ solution to UV irradiation. This study focused on evaluating mixing device of H₂O₂ as a design factor of UV/H₂O₂ AOP pilot plant using a surface water. The experimental investigation involved both experimental and model-based analyses to evaluate the mixing effect of different devices available for the H₂O₂ injection of a tubular hollow pipe, elliptical type of inline mixer, and nozzle-type injection mixer. Computational fluid dynamics analysis was employed to model and simulate the mixing devices. The results showed that the elliptical type of inline mixer showed the highest uniformity of 95%, followed by the nozzle mixer with 83%, and the hollow pipe with only 18%, after passing through each mixing device. These results indicated that the elliptical type of inline mixer was the most effective in mixing H₂O₂ in a bulk. Regarding the pressure drops between the inlet and outlet of pipe, the elliptical-type inline mixer exhibited the highest pressure drop of 15.8 kPa, which was unfavorable for operation. On the other hand, the nozzle mixer and hollow pipe showed similar pressure drops of 0.4 kPa and 0.3 kPa, respectively. Experimental study showed that the elliptical type of inline and nozzle-type injection mixers worked well for low concentration (less than 5mg/L) of H₂O₂ injection within 10% of the input value, indicating that both mixers were appropriate for required H₂O₂ concentration and mixing intensity of UV/ H₂O₂ AOP process. Additionally, the elliptical-type inline mixer proved to be more stable than the nozzle-type injection mixer when dealing with highly concentrated pollutants entering the UV/H₂O₂ AOP process. It is recommended to use a suitable mixing device to meet the desired range of H₂O₂ concentration in AOP process.

• 대한조선학회논문집
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• 제61권1호
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• pp.51-60
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• 2024

Hi Air Korea and Hanwha ocean are currently developing an Onboard Carbon dioxide Capture System (OCCS) to absorb CO₂ emitted from ship's engine using a sodium hydroxide(NaOH) solution, and converting the resulting salt into a solid form through a chemical reaction with calcium oxide (CaO). The system process involves the following steps; 1)The reaction of CO₂ gas absorption in water, 2)The reaction between carbonic acid (H₂CO₃) and NaOH solution to produce carbonate or bicarbonate, and 3)The reaction between carbonate or bicarbonate and CaO to form calcium carbonate (CaCO₃). And ultimately, the solid material, CaCO₃, is separated and discharged using a separator. The OCCS has been installed on an ship and the test results have confirmed significant reduction effects of CO₂ in the ship's exhaust gas. A portion of the exhaust gas emitted from the engine was transferred to the OCCS using a blower. The flow rate of the transferred gas ranged from 800 to 1384 m³/hr, and the CO₂ concentration in the exhaust gas was 5.1 vol% for VLSFO, 3.7 vol% for LNG and a 12 wt% NaOH solution was used. The results showed a CO₂ capture efficiency of approximately 42.5 to 64.1 vol% and the CO₂ capture rate approximately 48.4 to 52.2kg/hr. Additionally, to assess the impact of the discharged CaCO₃on the marine ecosystem, we conducted "marine ecotoxicity test" and performed Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis to evaluate the dispersion and dilution of the discharged effluent.

• 한국산업보건학회지
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• 제25권3호
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• pp.301-311
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• 2015

Objectives: Operators of overhead traveling crane in a ship assembly factory perform work to transmit large vessel blocks to an appropriate working process. Hazardous matters such as metal dusts, carbon monoxide, carbon dioxide, ozone, loud noise and fine particles are generated by variable working activities in the factory. The operators could be exposed to the hazardous matters during the work. In particular, welding fumes comprised of ultra fine particles and heavy metals is extremely hazardous for humans when exposing a pulmonary through respiratory pathway. Occupational lung diseases related to welding fumes are increasingly on an upward tendency. Therefore, the objective of this study is to assess properly unknown occupational exposure to the welding fumes among the operators. Methods: This study intended to clearly determine an equivalence check whether or not chemical constituents and composition of the dusts, which existed in the driver's cab, matched up with generally known welding fumes. Furthermore, computational fluid dynamics program(CFD) was used to identify a ventilation assessment in respect of a contamination distribution of welding fumes in the air. The operators were investigated to assess personal exposure levels of welding fumes and respirable particulate. Results: The dust in an operation room were the same constituents and composition as welding fumes. Welding fumes, which caused by the welding in a floor of the factory, arose with an ascending air current up to a roof and then stayed for a long time. They were considered to be exposed to the welding fumes in the operation room. The personal exposure levels of welding fumes and respirable particulate were 0.159(n=8, range=0.073-0.410) $mg/m^3$ and 0.138(n=8, range=0.087-0.178) $mg/m^3$, respectively. They were lower than a threshold limit value level($5mg/m^3$) of welding fumes. Conclusions: These findings indicate that an occupational exposure to welding fumes can exist among the operators. Consequently, we need to be keeping the operators under a constant assessment in the operator process of overhead traveling crane.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.105-115
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• 2014

터널내의 연기거동 및 대피안전성을 평가하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구의 목적은 최근 더욱 길어지고 있는 장대터널의 화재로 인한 연기 및 온도 분포와 안전성을 평가할 수 있는 수치적 방법을 구현하는데 있다. 계산에 사용되는 컴퓨터자원을 최소화하기 위하여 모델로 선정한 터널의 전체길이인 3 km을 사용하는 대신 여러 개의 대피터널이 포함되는 1.5 km만을 해석영역으로 사용하였다. 터널내의 연기거동에 의한 대피자의 안전성을 평가하기 위하여 연기의 밀도에 의한 기시도와 바닥으로부터의 높이를 고려한 SE (smoke environment)값을 사용하였다. 공기 중에 포함된 연기의 밀도는 3차원 전산유체역학을 통하여 구하였다. 이러한 연기 거동에 영향을 미치는 온도분포를 정확하게 모사하기 위하여 터널 벽면을 단열 혹은 일정한 열유속(heat flux) 가정을 사용하는 대신 1차원 열전도(heat conduction)방정식을 이용하여 터널벽면의 온도를 계산하였다. 대피터널간의 거리가 가까울수록 대피자의 안전성은 높아지겠지만 상대적으로 건설비용이 증가하게 된다. 본 연구에서 대피터널의 길이는 250 m로 하였으며 화재 시 제연팬의 운전 조건을 3가지 (팬이 가동되지 않는 조건, 임계풍속이하조건, 임계풍속이상조건)로 나누어 연기의 거동과 온도분포를 고찰하였다. 그리고 화재가 발생한 시간부터 플래쉬오버가 발생한 시간까지의 연기의 거동과 대피자의 상황을 SE를 이용하여 고찰하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.171-178
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• 2014

From now on, in order to meet more stringer diesel emission standard, diesel vehicle should be equipped with emission after-treatment devices as NOx reduction catalyst and particulate filters. Urea-SCR is being developed as the most efficient method of reducing NOx emissions in the after-treatment devices of diesel engines, and recent studies have begun to mount the urea-SCR device for diesel passenger cars and light duty vehicles. That is because their operational characteristics are quite different from heavy duty vehicles, urea solution injection should be changed with other conditions. Therefore, the number and diameter of the nozzle, injection directions, mounting positions in front of the catalytic converter are important design factors. In this study, major design parameters concerning urea solution injection in front of SCR are optimized by using a CFD analysis and Taguchi method. The computational prediction of internal flow and spray characteristics in front of SCR was carried out by using STAR-CCM+7.06 code that used to evaluate $NH_3$ uniformity index($NH_3$ UI). The design parameters are optimized by using the $L_{16}$ orthogonal array and small-the-better characteristics of the Taguchi method. As a result, the optimal values are confirmed to be valid in 95% confidence and 5% significance level through analysis of variance(ANOVA). The compared maximize $NH_3$ UI and activation time($NH_3$ UI 0.82) are numerically confirmed that the optimal model provides better conversion efficiency of $NH_3$. In addition, we propose a method to minimize wall-wetting around the urea injector in order to prevent injector blocks caused by solid urea loading. Consequently, the thickness reduction of fluid film in front of mixer is numerically confirmed through the mounting mixer and correcting injection direction by using the trial and error method.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.2285-2290
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• 2012

동맥경화는 혈관 안에서 콜레스테롤의 침착 때문에 혈관이 좁아지거나, 딱딱해 지거나, 두꺼워 지게 되는데, 이런 현상이 심해지게 되면 동맥은 단단해져서 혈액이 원활히 통과하지 못하게 되고 심하면 사망 까지 이르게 되는 것이다. 본 연구에서는 복대동맥에서의 동맥경화가 진행되는 것을 탄성 혈관 일 때와 강성 혈관 일 때 각각 협착률이 혈관 직경의 20과 45%로 설정하고 속도와 압력 변화를 살펴보기 위하여 유한 요소 해석을 이용하여 모델링을 하였다. 혈관이 탄성 혈관일 때 속도와 압력 값은 협착률이 혈관 직경의 20%일 때 보다 45%일 때 더 높게 나타났으며, 강성 혈관에서 속도와 압력 값은 협착률이 혈관 직경의 20%일 때보다 45%에서 더 높았다. 협착률이 혈관 직경의 20과 45%인 탄성 혈관에서 재순환영역이 나타났다. 본 연구결과 혈관 협착에 따른 혈류역학적 특징을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권6호
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• pp.489-496
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• 2004

혈액이 케뉼라를 통과할 때 생리적인 범위를 벋어나는 기계적인 하중이나 전단응력을 받게 되며, 그 결과로 용혈의 발생기전이 되는 ADP(Adenosine Diphospate)를 증가 시키게 된다. 저자는 수치해석적인 방법을 이용하여 사이드 홀을 가진 케뉼라의 3차원 유동을 해석하였다. 연구의 대상이 되는 케뉼라는 환자의 대퇴정맥에 삽입되어 혈액을 배출하는 배액 케뉼라이다. 이러한 배액 케뉼라는 배출 성능을 높이기 위해 일반적으로 사이드 홀을 장착한다. 4개, 12개, 20개인 사이드 홀을 가진 케뉼라에 대하여 경우에 대하여, 각각 엇갈림 배열, 직렬 배열. 변형된 직렬배열을 적용하여, 총 9가지 서로 다른 모델을 시뮬레이션 해보았으며 이것을 사이드 홀이 없는 케뉼라와 더불어 비교하였다. 유량, 벽면전단응력(Wail Shear Stress. WSS), 전단율(Shear Rate. SR) 값을 구하여 분석하므로 사이드 홀의 영향을 알아보았다. 연구를 통하여 사이드 홀의 개수와 배열이 모두 혈류 역학적인 변수들에 영향을 주는 것을 확인하였다. 유량이 사이드 홀의 개수에 비례하지 않는 것을 확인 하였고 사이드 홀의 개수가 많을 수로 평균 전단율을 줄이는 것을 확인 하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.44-49
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• 2023

탄소중립을 위한 세계적인 노력 속에서 전기자동차의 사용이 급속하게 증가함에 따라 배터리에 대한 수요도 증가하고 있다. 따라서, 전기자동차의 높은 효율을 달성하기 위해 차체 무게 감소와 배터리에 대한 고려가 중요한 요소로 부각되고 있다. 경량 소재로 알려진 구리와 알루미늄은 레이저 용접을 통해 효과적으로 접합될 수 있다. 그러나 두 소재의 물리적 특성이 서로 다르기 때문에 이를 접합하는 것은 여전히 기술적인 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 구리와 알루미늄을 레이저 용접으로 접합하기 위한 최적의 레이저 파라미터를 찾기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 결과를 시각적으로 제시하기 위해서 Python 언어를 활용하여 GUI(Graphic User Interface) 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 기계 학습 이미지 데이터를 활용하여 접합 성공을 예측하며, 안전하고 효율적인 레이저 용접 가이드로 활용될 것으로 예상되어, 전기차 배터리 조립 공정의 안전성과 효율성에 기여할 것으로 기대된다.