• 한국추진공학회지
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• 제26권2호
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• pp.72-78
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• 2022

항공기용 엔진제어기는 주어진 환경에서 엔진의 최대 효율로 안전하게 운영될 수 있도록 엔진의 추력을 조절하고, 다른 보기 시스템들의 상태 감시를 수행하여 엔진의 모든 권한을 전자식으로 통합 제어하는 장치이다. 엔진제어기는 매우 높은 온도 환경에서도 정상 작동해야 한다. 따라서 엔진제어기는 내부 발열과 외부 유입 열을 고려한 최적의 방열설계가 필수적이다. 본 논문에서는 엔진제어기의 진공 브레이징 냉각유로를 설계하였다. 냉각유로의 전체 압력손실을 계산하기 위해 기본 형상에 대한 주손실과 입출구의 급격 확대/축소부, 유로 선회를 위한 밴드부 등의 비선형 형상에 대한 부차적손실을 계산하였다. 압력손실 이론식과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 해석을 활용한 합성추정법을 소개하여 각 비선형 형상에 대한 손실계수 계산하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권5호
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• pp.63-73
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• 2022

국내 설비를 활용하여 실기체급 비행체 모델에 대한 M4 준자유류 시험을 수행하였다. 시험장치 및 비행체 모델은 반복적인 전산유체해석을 통해 통합적으로 설계/제작되었고, 해당 설비를 목표 시험 조건까지 가동하여 시험장치의 M4 노즐이 완전히 팽창하는 것을 확인하였다. 비행체 모델의 흡입구 주변의 가시화 영상을 획득하여 경사충격파가 생성되면서 비행체의 흡입구가 시동하는 것을 관측하였다. 비행체의 가변노즐을 구동하여 배압을 조절하면서 비행체 내부 유로의 벽면 압력 분포를 획득하였고, 연소기 내 화염안정화장치에서 점화용 토치 점화 및 점화보조제의 연소 현상을 관측하였다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권10호
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• pp.261-268
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• 2021

클라우드 컴퓨팅은 서비스 사용자 요구에 따라 컴퓨팅 자원을 임대하여 사용하는 컴퓨팅 패러다임이다. 클라우드 컴퓨팅에서 컴퓨팅 자원은 사용자의 서비스 수요에 따라 컴퓨팅 자원을 확장 또는 축소가 가능하여 전체 서비스 비용 절감 효과를 가질 수 있다. 그리고, M&S (Modeling and Simulation) 기술은 컴퓨팅 자원과 CAE 소프트웨어를 통해 엔지니어링 분석 작업 결과를 얻어, 실제 실험 결과가 없이 제품의 상태를 시뮬레이션을 수행하여 분석하는 방법이다. M&S 기술은 FEA(Finite Element Analysis), CFD(Computational Fluid Dynamics), MBD(Multibody Dynamics) 및 최적화 분야에서 활용된다. M&S 통한 작업 절차는 전처리, 해석, 후처리 단계로 구분된다. CAE 소트프웨어를 통한 3D 모델링 작업인 전/후처리는 GPU 연산이 집약적이며, 3D 모델 해석은 CPU 또는 GPU 연산이 요구된다. 일반적인 개인 데스크톱에서 복잡한 3D 모델을 해석하는 시간이 많이 소요된다. 결과적으로, M&S를 원활하게 수행하기 위해서는 고성능 컴퓨팅 자원이 요구된다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 통합 클라우드 및 클러스터 컴퓨팅 환경인 HEMOS-Cloud 서비스를 제안한다. 제안한 클라우드 기반 방식에서는 M&S에 필요한 전/후처리 및 솔버 작업을 원활하게 수행할 수 있도록 구성했다. 이 시스템에서 전/후처리는 VDI(Virtual Desktop Infrastructure)에서 수행되고 해석은 클러스터 환경에서 수행된다. 각 용도에 맞게 서로 다른 환경에서 분리하여 컴퓨팅 자원 간에 간섭을 최소화했다. HEMOS-Cloud 서비스는 기업 또는 학교에서 M&S의 경험이 필요로 하는 사용자에게 CAE 소프트웨어와 컴퓨팅 자원을 제공한다. 본 논문에서는 HEMOS-Cloud 서비스의 경제적 파급효과를 산업연관분석을 활용하여 분석했다. 전문가의 의견을 반영하여 조정된 계수를 통한 분석 결과는 생산유발효과 74억원, 부가가치유발효과 41억원, 취업자유발효과 10억원당 50명으로 분석되었다.

• 한국가스학회지
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• 제24권2호
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• pp.1-8
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• 2020

원심펌프는 통상적으로 임펠러를 고속으로 회전시켜 원심력을 통해 유체 에너지를 전달하는 설비로서 기화용 해수펌프, 공업용수 및 해수를 사용하는 소화펌프 등 많은 LNG 생산기지에서 사용하고 있는 주요 프로세스 설비이다. 현재 LNG 플랜트 현장에서의 펌프는 장기간 수요처가 원하는 공급량에 따라 운전조건이 변동되어 펌프의 성능이 저하되고 있다. 특히 펌프는 플랜트 현장에서 소비 전략량의 많은 부분을 차지하고 있어, 최적의 운전조건을 찾지 못한다면 장기간 플랜트 운영 시 막대한 에너지 손실비용을 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 펌프의 운전조건별 변동에 따른 유동해석 및 결과분석을 통하여 성능저하 요인을 파악하고 최적의 운전조건을 확인하는 기술이 필요하다. 실험기법을 통해 운전 효율성 평가를 하기 위해서는 현장의 운전조건과 실험장비 제작 등 상당한 시간과 비용이 발생되기 때문에 신속하고 정확한 전산유체역학(CFD) 기법을 활용하여 본 연구에서 결과를 도출하였다. 펌프의 성능이 현장의 사정에 맞지 않아 펌프 성능을 줄일 필요가 있는 경우, 회전수에 변화를 주거나 고점도 혹은 고형물이 함유된 특수액을 사용하는 방법 등이 사용된다. 특히 LNG 생산기지의 설비운영에 차질이 발생하지 않도록 하기 위해 단시간 내에 펌프의 기존 임펠러를 가공하여 필요한 성능 조건을 만족시키는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 펌프의 기존 회전차를 가공한 3D 모델링 형상을 적용하여 ANSYS CFX 프로그램으로 유동해석을 수행하였다. 유동해석 결과와 MATLAB 프로그램의 Curve Fitting Toolbox를 활용하여 수치 해석적으로 분석하여 회전차 외경수정 이론식을 검증하였다.

• 한국진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.66-72
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• 2009

가스절연개폐장치 (Gas-insulated switchgear, GIS)의 내부에는 절연에 관한 이상 여부를 감시하고 판단할 수 있는 시스템이 요구된다. 부분방전에 의해 발생되는 $SF_6$ 분해생성물에 관한 단일벽 탄소나노튜브 (Single-walled carbon nanotube, SWNT)가 지닌 우수한 검출기능 때문에 SWNT를 이용한 가스센서 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 아직까지 부분방전에 의해 발생된 분해생성물의 확산현상에 관한 해석적 연구는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 실험 데이터 및 상용 CFD (Computational Fluid Dynamics) 프로그램을 이용하여 SWNT 가스센서에 포획되는 분해생성물의 코로나 방전에 의한 발생 과정과 챔버 내부에서의 확산과정을 모델링하여 부분방전 발생 시 챔버 내부의 온도, 압력, 그리고 분해생성물의 농도 등을 수치계산하였다. 분해생성물의 시간당 질량생성율과 발생온도는 각각 $5.04{\times}10^{-10}$ [g/s]와 773 K이라 가정하였다. 농도방정식을 계산함에 있어 미지의 확산계수를 임의의 값으로 가정하여 직접 부여하는 방법을 사용하지 않고, 확산계수를 정의하는데 사용되는 Schmidt수의 값을 지정하여 확산계수가 $SF_6$ 가스의 물성치인 점성계수와 밀도의 함수로 계산되도록 하였다. 수치결과로부터 분해생성물의 농도구배가 확산을 일으키는데 주요 구동포텐셜 (Drive potential)이 됨을 확인하였다. 센서 설치위치가 부분방전 발생영역에서 멀리 떨어질수록 분해생성물 농도가 낮음을 알 수 있었고, 부분방전이 지속될수록 분해생성물의 농도가 증가함을 확인하였다. 다수의 센서를 챔버 내부에 설치하면 각 센서의 응답시간을 확인하여 PD 발생위치를 판단할 수 있을 것이고, 이를 통해 GIS 진단 및 유지보수에 관한 유용한 정보로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.263-270
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• 2005

본 연구에서는 강풍을 받는 차량의 주행안정성을 증가시키기 위한 일련의 종합적인 대책을 제시하였다. 본 연구는 크게 세가지 부분으로 구성된다. 첫 번째로 차종별 속도제한 및 통행제한 기준을 마련하였다. 두 번째는 방풍대책의 필요여부를 판단할 설치 기준을 작성하는 것으로, 국부적인 지형의 보정을 통한 기상자료의 확률적인 모델을 이용하여 위험도를 판단하는 과정을 제시하였다. 세 번째는 풍속을 저감시킬 수 있는 효과적인 방풍벽을 제안하는 것으로 전산유체해석과 풍동실험을 통하여 풍속감소 효과, 경제성, 시각적 개방성을 고려한 방풍벽을 설계하였다. 아울러 현장실험을 통하여 4가지 방풍벽의 성능에 대한 검증을 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권6호
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• pp.19-25
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• 2015

고온밸브의 열/유동 해석을 수행함에 있어 난류모델의 선정 및 해석영역의 변화가 해석 결과에 미치는 영향을 확인하기 위한 연구를 수행하였다. 격자 민감도를 확인하기 위해 100,000~1,700,000 개의 격자에 대해 계산을 수행 하였다. 각각의 난류모델 Spallart-Allmaras, RNG $k-{\varepsilon}$, $k-{\omega}$ SST에서 추력 값은 동일하였지만 온도 분포에서 5% 이내의 차이가 존재 하는 것을 확인 할 수 있었다. 계산 영역을 설정함에 있어 외부 대기 영역은 유동과 온도에 큰 영향을 미치지 않았다. 격자수 변화에 따라 추력 값은 동일하였다. 외부 대기 영역이 존재할 때 격자수 변화에 따라 추력 값은 동일하였지만 온도 분포에서는 차이가 존재 하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권2호
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• pp.99-105
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• 2016

The present study has been carried out to analyze the flow characteristics with geometric shape and control conditions in subsea by-pass valve. The function of by-pass valve is to prevent reverse flow. In this study, the static analysis has been perform for analyzing fluid flow in open state. In order to consider the turbulent effect, the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model was used. A variety of parametric studies, such as by-pass valve type or size, volume flow rate, leakage hole size, leakage hole position, block type, block shape, were performed. The pressure difference across the valve in the model broadened the flow channel cross-sectional area was greater than the base model for the same operating conditions. As the pipe diameter in the block decreases the pressure difference is greatly increased. The pressure difference according to block shape such as edge type and round was almost negligible. For the same Reynolds number the pressure difference was little changed according to the size of the valve.

• 에너지공학
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• 제29권3호
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• pp.7-17
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• 2020

배열회수보일러는 가스터빈의 고온의 배기가스 에너지를 이용하여 증기를 발생시키는데 고속의 배기 가스에 의해 유체유발진동이 발생하여 다수의 구조물 파손이 발생한다. 구조물의 파손을 예측하기 위한 피로수명 평가는 유체유발 진동으로 발생하는 진동분석을 통해 PSD(Power Spectral Density)을 도출해야 하지만, 가스터빈의 배기가스 유동 형태가 매우 빠르고 복잡하여 발생되는 진동을 이론, 실험적으로 도출되는 것은 매우 어렵다. 하지만 LES(Large Eddy Simulation) 적용을 통해 구조물의 위치에 따라 진동 특성을 파악할 수 있는 방법을 정립하였고, 이러한 진동 특성을 구조 해석에 적용하면 구조물 피로수명 평가에 활용할 수 있다.

• International Journal of Vascular Biomedical Engineering
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• 제3권2호
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• pp.1-9
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• 2005

Flow-induced dilation of blood vessel is the result of a series of bioreaction in vascular endothelial cells(VEC). Shear stress change by blood flow in human artery or vein is sensed by the mechanoreceptor and responsible for such a chain reaction. The inositol(1,4,5)-triphophate($IP_3$) is produced in the first stage to elevate permeability of the intercellular membrane to calcium ions by which the cytosolic calcium concentration is consequently increased. This intracellular calcium transient triggers synthesis of EDRF and prostacyclin. The mathematical model of this VEC calcium dynamics is reproduced from the literature. We then use the Computational Fluid Dynamics(CFD) technique to investigate the blood stream dictating the VEC calcium dynamics. The pulsatile blood flow in a stenosed blood vessel is considered here as a part of study on thrombogenesis. We calculate the pulsating shear stress (thus its temporal change) distributed over the stenosed artery that is implemented to the VEC calcium dynamics model. It has been found that the pulsatile shear stress induces larger intracellular $Ca^{2+}$ transient plus much higher amount of EDRF and prostacyclin release in comparison with the steady shear stress case. It is concluded that pulsatility of the physiological shear stress is important to keep the vasodilation function in the stenosed part of the blood vessel.