• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권4호
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• pp.391-398
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• 2005

In this investigation, turbulent premixed combustion and flame front propagation in a gas turbine combustion chamber is studied. Direct numerical simulation of turbulent reacting flows demands extremely high computational resources, especially in more complicated geometry. The alternative choice may be left for Large Eddy Simulation (LES) by which only large scales are solved directly. In combustion problems, capturing the large scales' behavior without solving the details of small scales is a difficult task. Using a transport equation for description of the flame front propagation and therefore avoiding the calculation of inner flame structure is the basic idea of this study. For this purpose. the so-called G-equation has been used by which any iso-level of the G variable provides the flame location. A comparison with the experiment indicates that the present method can predict a turbulent velocity field and also capture a instantaneous 3-dimensional flame structure.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권11호
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• pp.961-968
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• 2015

This study aims to develop an efficient mold structure for the injection molding of a subminiature lens, using shell-type runners instead of traditional cylindrical runners. While the shell runner has the advantage of shorter cooling time due to its thinner geometry, this smaller thickness causes an increase in injection pressure. In this study, the design of the shell runner was modified to contain multiple holes for the purpose of reducing injection pressure. Numerical analyses were performed for shell runners of various hole-shapes, and the resulting filling and cooling characteristics were discussed; the rhombic hole showed the best result for both filling and cooling characteristics. Subsequently, injection molding experiments were performed using an injection mold fabricated based on the rhombic design. The lens parts were successfully molded with highly-reduced cycle time and without degradation of part quality.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권5호
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• pp.375-384
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• 2020

In this study, the application of conventional cubic law to a deep depth condition was experimentally evaluated. Moreover, a modified equation for estimating the rock permeability at a deep depth was suggested using precise hydraulic tests and an effect analysis according to the vertical stress, pore water pressure and fracture roughness. The experimental apparatus which enabled the generation of high pore water pressure (< 10 MPa) and vertical stress (< 20 MPa) was manufactured, and the surface roughness of a cylindrical rock sample was quantitatively analyzed by means of 3D (three-dimensional) laser scanning. Experimental data of the injected pore water pressure and outflow rate obtained through the hydraulic test were applied to the cubic law equation, which was used to estimate the permeability of rock fracture. The rock permeability was estimated under various pressure (vertical stress and pore water pressure) and geometry (roughness) conditions. Finally, an empirical formula was proposed by considering nonlinear flow behavior; the formula can be applied to evaluations of changes of rock permeability levels in deep underground facility such as nuclear waste disposal repository with high vertical stress and pore water pressure levels.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권10호
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• pp.3421-3430
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• 2021

Spherical NaI(Tl) detectors are used in gamma-ray spectrometry, where the gamma emissions come from the nuclei with energies in the range from a few keV up to 10 MeV. A spherical detector is aimed to give a good response to photons, which depends on their direction of travel concerning the detector center. Some distortions in the response of a gamma-ray detector with a different geometry can occur because of the non-uniform position of the source from the detector surface. The present work describes the calibration of a NaI(Tl) spherical detector using both an experimental technique and a numerical simulation method (NSM). The NSM is based on an efficiency transfer method (ETM, calculating the effective solid angle, the total efficiency, and the full-energy peak efficiency). Besides, there is a high probability for a source-to-detector distance less than 15 cm to have pulse coincidence summing (CS), which may occur when two successive photons of different energies from the same source are detected within a very short response time. Therefore, γ-γ ray CS factors are calculated numerically for a ¹⁵²Eu radioactive cylindrical source. The CS factors obtained are applied to correct the measured efficiency values for the radioactive volumetric source at different energies. The results show a good agreement between the NSM and the experimental values (after correction with the CS factors).

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.25-30
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• 2019

This paper presents a conceptual design approach of air-cored synchronous machine with high temperature superconductor (HTS) field winding. With a given configuration of a target machine, boundary conditions are set in the cylindrical coordinate system and analytic field calculation is performed by solving a governing equation. To set proper boundary conditions, current distributions of the field winding and the armature winding are expressed by the Fourier expansion. Based on analytic magnetic field calculation results, key machine parameters are calculated: 1) inductance, 2) critical current of field winding, 3) weight, 4) HTS conductor consumption, and 5) efficiency. To investigate all potential design options, 6 sweeping parameters are determined to characterize the geometry of the machine and the parameter calculation process is performed for each design options. Among design options satisfying constraints including >80 % critical current margin and >95 % efficiency, in this paper, a first-cut design was selected in terms of overall machine weight and HTS conductor consumption to obtain a lightweight and economical design. The goal is to design a 5-MW machine by referring to the same capacity machine that was previously constructed by another group. Our design output is compared with finite element method (FEM) simulation to validate our design approach.

• Advances in Computational Design
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• 제6권1호
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• pp.15-30
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• 2021

With improvement in innovative manufacturing technologies, it became possible to fabricate any complex shaped structural design for practical applications. This allows for the fabrication of curvilinearly stiffened pressure vessels and pipes. Compared to straight stiffeners, curvilinear stiffeners have shown to have better structural performance and weight savings under certain loading conditions. In this paper, an optimization framework for designing curvilinearly stiffened composite pressure vessels and pipes is presented. NURBS are utilized to define curvilinear stiffeners over the surface of the pipe. An integrated tool using Python, Rhinoceros 3D, MSC.PATRAN and MSC.NASTRAN is implemented for performing the optimization. Rhinoceros 3D is used for creating the geometry, which later is exported to MSC.PATRAN for finite element model generation. Finally, MSC.NASTRAN is used for structural analysis. A Bi-Level Programming (BLP) optimization technique, consisting of Particle Swarm Optimization (PSO) and Gradient-Based Optimization (GBO), is used to find optimal locations of stiffeners, geometric dimensions for stiffener cross-sections and layer thickness for the composite skin. A cylindrical pipe stiffened by orthogonal and curvilinear stiffeners under torsional and bending load cases is studied. It is seen that curvilinear stiffeners can lead to a potential 10.8% weight saving in the structure as compared to the case of using straight stiffeners.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.267-276
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• 1998

팬톰내에 삽입되는 전리함은 전자 플루언스의 교란을 최소화하는 기하학적 구조를 갖는 것이 바람직한데 평행평판형 전리함은 다른 어떤 전리함보다도 이러한 조건을 잘 만족시킨다. 이러한 이유로 IAEA 표준측정법에서는 표면 평균 에너지가 10 MeV 이하인 전자선 측정시 평행평판형 전리함의 사용을 권고하고 있으나 일반적으로 편의상 원통형 전리함을 많이 사용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 네 가지 다른 표준 측정법 즉 1)원통형 전리함을 사용한 IAEA 표준 측정법 2)원통형 전리함을 사용한 TG-21 표준 측정법 3)평행평판형 전리함을 사용한 Markus 측정법 4)평행평판형 전리함을 원통형 전리함에 대하여 교정한 TG 39 측정법을 사용하여 서로 다른 측정법과 전리함의 차이에 의한 선량 값의 변화를 알아보고자 한다. Siemens KD-2 선형가속기에서 발생하는 고에너지 전자선(6,9,12,15,18 MeV)을 이용하여 3차원 전산화 물팬톰과 0.125 cc 전리함을 사용하여 각 에너지별로 l0$\times$10 $cm^2$ cone size의 심부선량백분율을 구하였다. 고체 물팬톰내에서 Farmer type 0.6cc 원통형 전리함을 사용하여 IAEA 표준 측정법과 TG-21 표준 측정법에 의해서 각 에너지별로 흡수선량을 측정하였다. 평행평판형 전리함(Markus Chamber)을 사용하여 Markus 측정법에 의해서 각 에너지별로 흡수선량을 측정하였다. 전자선 에너지 18 MeV를 사용하여 원통형 전리함에 대한 평행평판형 전리함의 교정계수를 얻고 TG 39 측정법에 의해서 각 에너지별로 흡수선량을 측정하였다. Cone size 는 l0$\times$10 $cm^2$ 이었고 측정점의 깊이는 d$_{max}$ 이었다. IAEA 표준 측정법과 TG 21 표준 측정법은 18 MeV 에 대하여 0.9 % 의 차이가 나타났고 그 외의 에너지 영역에서 0.7% 이내로 비교적 잘 일치하였다. Markus 측정법과 TG 39 측정법은 18 MeV 와 6 MeV 에 대하여 각각 $\pm$0.8 % 의 차이가 나타났고 그 외의 에너지 영역에서 0.5 % 이내로 잘 일치하였다. 원통형 전리함과 평행평판형 전리함을 이용한 측정법간의 차이는 18 MeV 에서 1.6 % 까지 나타나므로 주의를 요하며 TG 39 측정법에서 제시한 다른 측정방법을 사용하여 측정을 하여 교정계수를 얻을 필요가 있을 것으로 생각된다.다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.145-149
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• 2013

의료용 선형가속기 (linear accelerator)와 나선형 컴퓨터 단층 촬영 장치 (helical computed tomography scanner)의 결합 장치인 토모테라피는 세기 변조 방사선 치료 (intensity modulated radiation therapy(IMRT))의 큰 혁신을 이끌었다. 토모테라피 치료 과정에서, Megavoltage computed tomography (MVCT) 영상획득은 치료 환자의 정확한 자세 정렬을 위해 치료 전 또는 후에 이용된다. 그러나 이는 환자의 총 선량을 증가시키는 결과를 만들며, 본 연구는 이처럼 MVCT 영상 획득 시 증가되는 선량을 Cylindrical "Cheese" Phantom을 이용하여 측정, 비교하였다. 각각의 pitch 별로 (1, 2, 3 mm) 동일한 개수의 slice (10 slice), 그리고 동일한 length (약 9 cm)를 scanning하여, 이때의 선량 (MVCT Scanning Dose)을 A1SL ion chamber를 이용하여 측정하였다. 측정 결과 동일한 Slice 개수 (각각의 pitch 당 10개)일 때, MVCT scanning dose의 평균값은 각각 (pitch 1, 2, 3mm) 2.24 cGy, 1.02 cGy, 0.81 cGy가 측정되었다. 동일한 length에서 MVCT scanning dose의 평균값은 각각 (pitch 1, 2, 3mm) 2.47 cGy, 1.28 cGy, 0.88 cGy가 측정되었다. 이는 할당된 pitch와 scanning length가 MVCT scanning dose에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 매개 변수임을 말하며, pitch는 MVCT scanning dose와 역비례 관계를 나타냈다. 때문에 적절한 pitch와 scanning length의 선택으로 치료 선량 외의 추가 선량을 최소로 줄여야 하겠다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.64-73
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• 1998

항공기용 엔진에는 압축기단들 사이에 스트럿을 포함하는 S자형 환형덕트가 존재하기도 한다. 이러한 엔진에서 S자형 덕트를 통과하는 유동은 볼록면과 오목면을 따라 가면서 가속과 감속이 이루어지고, 벽면에서의 경계층 성장으로 인해 유로폐쇄량이 증가한다. 이처럼 S자형 덕트의 영향으로 후방에 존재하는 압축기는 불균일한 축방향 속도분포에 따른 영향을 받게 된다. 따라서, 후방 압축기는 전방에 위치한 S자형 덕트의 영향을 충분히 고려하여 설계하여야 한다. S자형 덕트가 미치는 영향을 고려하여 설계된 원심압축기의 성능을 검증하고, S자형 덕트가 원심압축기 성능에 미치는 영향을 파악해보기 위해 압축기 입구에 S자형 환형덕트를 장착한 경우와 원통형 덕트를 장착한 경우에 대해 각각 성능시험을 수행하였다. 시험결과를 통해 입구에 S자형 덕트가 있는 경우에는 없는 경우보다 압축비 및 효율 등 압축기 성능이 저하되고, 쵸킹유량이 감소함을 알 수 있었다. 이러한 성능저하의 원인을 분석하기 위해 S자형 덕트를 포함하는 임펠러의 유동해석을 수행하였으며, 그 결과 성능저하의 원인은, S자형 덕트와 임펠러의 상호작용으로 설계시 예측했던 것보다 인듀서팁에서 상대마하수가 증가하였고, 영각이 감소하였기 때문임을 확인할 수 있었다.

• 한국해양학회지
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• 제30권4호
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• pp.355-364
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• 1995

f-plane 혹은 $\beta$-plane을 갖고 강체 회전중인 균질수에 외부로부터 고밀도의 유체 를 계속 주입시 주입된 고밀도 류의 확장형태와 이와 대응하는 기존의 균질수(상층수) 의 흐름을 관찰하였다. 고밀도류는 주입후 편향력에 의해 서안을 따라 흐르면서 내부 로 침투 확장하여 회전축에 비대칭인 모양을 보인다. 특히 $\beta$-plan에서는 바닥 경사도 의 증가에 따른 압력 경도력의 증가에 의한 서안을 따라 흐르는 속도가 증가되고 결국 편향력의 증가로 서안에서의 폭이 f-plane보다 좁게 나타난다. 그러나 남쪽에 이르러 서는 유입수의 국지적인 두께증가로 인해 확장 속도가 동시에 경계면상에서 의 혼합을 유발시키기도 한다. 유입된 고밀도류의 상층의 와도발생과 관련한 역할은 확장경로상 의 국지적인 지형효과의 유발과 유입으로 인한 상층수의 수직운동, 즉 vortex-tube stretching 효과를 발생시키는 것으로 볼 수 있으나 f-plane의 경우는 후자에 해당하 는 반시계 방향의 축대칭류를 생성시킴으로써 지형효과는 서안 경계층에만 존재하는 것으로 관찰되었으며 이때의 지형효과는 북향의 매우 약한 서안 경계류로 나타나고 있 다. 한편 $\beta$-plan에서 의 유입수의 역할은 실험면적의 동쪽반인 내부흐름에서는 h보다 는 dh/SUB $\beta$/dt의 크기가 우세하여 결국 상대와도의 감소경향인 시계방향의 음의 와 도(negative vorticity)의 발생과 서쪽반에서는 경계면의 경사 (tilting)에 의한 지형 효과가 극대화되어 유입수의 방향과 정반대인 강한 흐름이 나타나고 있다.