• Advances in nano research
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• 제16권4호
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• pp.341-352
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• 2024

This study investigates the heat and mass transfer characteristics of a MoS₂ nanoparticle suspension in ethylene glycol over a porous stretching sheet. MoS₂ nanoparticles are known for their exceptional thermal and chemical stability which makes it convenient for enhancing the energy and mass transport properties of base fluids. Ethylene glycol, a common coolant in various industrial applications is utilized as the suspending medium due to its superior heat transfer properties. The effects of variable thermal conductivity, variable mass diffusivity, thermal radiation and thermophoresis which are crucial parameters in affecting the transport phenomena of nanofluids are taken into consideration. The governing partial differential equations representing the conservation of momentum, energy, and concentration are reduced to a set of nonlinear ordinary differential equations using appropriate similarity transformations. R software and MATLAB-bvp5c are used to compute the solutions. The impact of key parameters, including the nanoparticle volume fraction, magnetic field, Prandtl number, and thermophoresis parameter on the flow, heat and mass transfer rates is systematically examined. The study reveals that the presence of MoS₂ nanoparticles curbs the friction between the fluid and the solid boundary. Moreover, the variable thermal conductivity controls the rate of heat transfer and variable mass diffusivity regulates the rate of mass transfer. The numerical and statistical results computed are mutually justified via tables. The results obtained from this investigation provide valuable insights into the design and optimization of systems involving nanofluid-based heat and mass transfer processes, such as solar collectors, chemical reactors, and heat exchangers. Furthermore, the findings contribute to a deeper understanding of stretching sheet systems, such as in manufacturing processes involving continuous casting or polymer film production. The incorporation of MoS₂-C₂H₆O₂ nanofluids can potentially optimize temperature distribution and fluid dynamics.

• 에너지공학
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• 제25권1호
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• pp.23-28
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• 2016

미세조류를 이용하여 바이오 연료화 하는 연구가 청정에너지 및 대체에너지 개발에 따라 많이 이루어지고 있다. 미세조류를 바이오 연료로 이용하기 위해서는 미세조류에 대한 배양과 수확, 회수, 추출, 에너지 전환에 이르는 종합적인 기술개발이 필요한데 각 부분 마다 바이오에너지 생산에 필요한 생산 비용이 가격 경쟁력 면에서 아직 문제점이 있다. 현재까지의 기술 개발은 주로 배양에 초점이 맞추어져 있으며 가격 경쟁력을 가지는 저비용의 응집, 수거, 탈수, 건조 및 연료 추출과정을 거치는 연료화 공정의 개발은 매우 미흡한 상태이다. 미세조류의 응집수거는 미세조류가 물과 유사한 밀도로 물에서 분리하기가 어려운 물질이기 때문에 저비용으로 미세조류를 응집하고 수거하는 기술이 필요하다. 미세조류의 응집과 수거를 위해 초음파를 공정에 이용하는 하이브리드 방식의 공정은 기존 공정에 비하여 환경 위해 요소가 거의 없으며 저비용 고효율의 공정으로써 다음 세대의 에너지 공급원 확보를 위해 연구가 필요한 분야이다. 본 연구는 미세조류의 바이오연료로 추출하기 위한 전단계 공정으로 물에 부양된 미세조류를 효과적으로 응집하기 위해 초음파를 조사할 경우에 일어나는 유동과 미세조류 거동에 대한 메카니즘을 수치해석을 통해 규명함으로써 초음파를 이용한 미세조류 응집에 대한 최적 설계의 토대를 정립하는 것을 목적으로 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1071-1086
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• 2016

항공기는 결빙, 난기류, 낙뢰 등 환경적 요인에 의해 안전성을 위협받는다. 그 중 낙뢰는 항공기에 강한 전류와 전압을 유입시켜 고온의 열과 자기장을 발생시키므로 항공기 안정성에 큰 위협이 된다. 본 연구에서는 낙뢰의 발생원리 및 항공기 낙뢰 피격 메카니즘을 설명하고 항공기에 대한 낙뢰의 직접, 간접 영향성을 다룬다. 먼저 항공기 낙뢰 지침서인 ARP를 분석하여 항공기 낙뢰모사와 부착위치에 대한 분석을 진행하였으며, 이를 전산 시뮬레이션에 적용하였다. 또한 ABAQUS 소프트웨어를 활용한 열적, 전기적 시뮬레이션을 통해 연료탱크의 낙뢰 영향성 분석 및 낙뢰보호시스템 설계를 진행하였다. 그리고 Maxwell 방정식에 기초한 EMA3D 소프트웨어를 활용하여 항공기 전기체의 전류 흐름에 대한 전산수치해석을 진행하였다.

• 지질공학
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• 제12권1호
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• pp.53-61
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• 2002

국내의 경우는 국토의 70%이상이 산지로 구성되어 있어 도로 개설에 따라 필연적으로 절개면이 발생된다. 더욱이 여름철에 집중적으로 발생하는 태풍, 장마에 의해 절개면의 붕괴가 많이 발생하고 있다. 국내 도로절개면 붕괴 중 낙석이 차지하는 비중이 40.8%이며, 토사붕괴는 29.5%를 차지한다. 낙석의 경우, 절개면 상부 암석의 자유운동에 의해 빠른 시간 내에 발생하고, 토사붕괴의 경우, 집중강우와 관련 쇄설성 유동형태로 도로이용에 많은 인명 및 재산피해를 유발한다. 특히 자동차 운행속도와 토사 붕괴 및 낙석이 떨어지는 속도와의 관계를 고려할 대 불과 몇 초의 짧은 시간에 인명피해를 발생시키게 된다. 본 연구는 최근 국도 주변 붕괴 현장 자료를 분석하고 국내 도로절개면의 특성과 붕괴유형을 근거로 낙석 및 쇄설성 유동에 대한 인명피해를 최소화하기 위한 방안으로 낙석 및 쇄설성 유동 발생시 이동시간, 절개면 통과 차량의 속도와 정지거리의 상관성을 검토하여 도로 경보시스템의 설치기준을 제시하는데 있다. 경보시스템은 낙석발생과 동시에 작동하여 운전자로 하여금 붕괴위치로의 이동을 사전에 차단시킴으로 피해를 최소화한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권6호
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• pp.505-512
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• 2016

철근콘크리트 건축물의 대형화 및 고층화에 대응하여 고성능 콘크리트가 개발되어 사용되고 있지만 레올로지 특성평가가 적절히 이뤄지지 않아 시공설계를 위한 수치해석에 소성점도 및 항복값의 책정이 적절하지 못한 실정이며 이로 인해 경화된 콘크리트 품질 안정화에 많은 문제점을 나타내고 있다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분말 혼입 시멘트 페이스트를 대상으로 물분체비 및 치환율을 실험인자로 응결진행하의 시간경과에 따른 컨시스턴시 곡선을 측정하였다. 빙함모델로 가정한 회귀분석을 통해 소성점도 및 항복값을 산출한 결과 물분체비가 작을수록 초결 전후의 변화가 급격한 것을 알 수 있었다. 치환율을 40%까지 상승시키더라도 자유수변화와 고로슬래그 미분말의 불투수성 산화피막 형성에 의한 코팅효과가 상쇄되어 큰 변화로 관찰되지 않았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1123-1130
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• 2013

본 연구는 도시 고속도로의 편도차로수별 공사구간 기본용량 산정을 위한 것이다. 이를 위하여 현장 자료 및 교통관리센터자료를 수집하고, 4가지 분석방법을 적용한다. 평균 최대 관측 교통류율 분석법과 Headway 분석법, 회귀 분석법, Parameter Inspection 분석법 중 신뢰성이 높은 평균 최대 관측 교통류율 분석법 및 Headway 분석법의 결과를 값을 기반으로 공사구간 기본용량을 산출한다. 설계속도 80km/h인 도시고속도로 공사구간 평균용량은 약 1,650pcphpl로 추정된다. 편도 4차로 공사시 용량은 약 1,700pcphpl, 편도 2차로 공사시 용량은 약 1,600pcphpl이며, 용량 감소율은 각각 0.15, 0.2이다. 편도차로수가 적을수록 용량이 더 감소하는 것으로 보인다. 또한 결과의 검증을 위하여 파라믹스 시뮬레이션 분석을 통해 편도 차로수별 용량을 산정하고, 자료분석 산출용량을 비교한다. 본 연구는 도시 고속도로의 공사구간의 효율적이고 체계적인 관리 수립에 기여할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.468-479
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• 2019

최근 대두되고 있는 지하공간 활용의 필요성 증대에 따라 지하공간의 안정적인 활용을 위해서는 수리-역학적 복합거동에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 향후 국내 다양한 현장 및 지중 조건을 고려한 연구를 수행하는데 도구가 될 수 있는 수치해석을 위한 시뮬레이터를 개발하였다. 이를 위해 지중의 유체역학과 열역학, 역학을 해석하는 과학 소프트웨어 중 하나인 OpenGeoSys와 지반의 여러 역학적 문제들을 해석하는데 전문성을 지닌 FLAC3D를 연계하기로 하였다. 연동해석 기법에 대한 조사를 통해 OpenGeoSys를 주(master)로, FLAC3D를 종속(slave)으로 하여 연계 해석하는 파일 기반의 순차적 연계 방식으로 알고리즘을 개발하였다. 또한, 개발된 시뮬레이터의 검증을 위해 포화된 상태에서의 단상 유체 거동과 관련한 Terzaghi의 압밀 문제를 벤치마크 모델로 선정하여 비교 검증을 수행하였으며, 해석적 해와 수치해석의 결과가 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제26권4호
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• pp.495-504
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• 2015

본 연구에서는 충진층 플라즈마 반응기의 특성 및 에틸렌을 분해하는데 있어서 플라즈마 반응기의 직렬 및 병렬 배열에 따른 영향에 대해 조사하였다. 플라즈마 방전 개시 전의 반응기 유효 커패시턴스는 ${\gamma}$-알루미나 펠릿이 충진된 경우가 충진되지 않은 경우보다 컸으나, 일단 플라즈마 방전이 개시되고 나면 ${\gamma}$-알루미나 충진 여부와 관계없이 유효 커패시턴스가 유사하였다. 플라즈마 상태에서 생성되는 전자의 에너지는 전기장세기에 크게 의존하며, 0~20%(v/v) 범위의 산소농도(질소 : 80~100% (v/v))에서는 기체조성에 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 플라즈마 상태에서 생성되는 여러 활성 성분들 중 바닥상태의 산소원자 및 오존이 산화 반응에 주로 관여하며, 전기장세기가 높아질수록 산소원자가 상대적으로 감소하는 대신 질소원자의 분율이 급격히 증가한다. 플라즈마 공정에서 전압, 방전 전력, 기체 유량, 체류시간 등 반응기의 성능에 영향을 주는 여러 가지 파라미터들이 있지만, 모든 파라미터들이 비에너지밀도 하나로 통합될 수 있음을 확인하였으며, 직렬 및 병렬로 연결된 반응기의 성능도 비에너지밀도만의 함수로 간주할 수 있으므로 반응기 설계 과정이 크게 단순화될 수 있다. 비에너지밀도의 함수로 나타낸 반응속도상수를 이용하여 계산한 결과도 실험데이터를 잘 예측할 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권4호
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• pp.195-202
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• 2010

수집 농산물의 세척, 선별, 포장 작업 등이 이루어지는 APC 작업장은 하절기에 작업자들이 고온의 환경에 노출되므로 작업환경 개선을 위한 냉방공조가 요구되고 있다. 기존의 전체 냉방 공조방식은 과도한 유지비로 인한 운용상의 어려움이 발생하고 있으므로 설비비 및 운용비가 상대적으로 저렴한 시스템을 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 하절기 APC 작업공간의 효율적 냉방을 위한 냉방시스템 설계의 기초 연구로써 CFD를 기반으로 하여 양압식 및 음압식 팬 앤 패드 시스템과 국소냉방 시스템에 대해 열유동 수치해석을 수행하여 각각의 냉방효과를 예측하였다. 그 결과, 음압식 팬 앤 패드 시스템은 고온 외기의 과도한 유업으로 인해 패드 하류의 일부 영역을 제외한 대부분의 작업영역에서 상대적으로 고온의 온도 분포를 보였으며 기류의 유속분포 역시 낮게 나타나 APC 냉방시스템으로 부적합한 것으로 판단되었다. 양압식 팬 앤 패드 시스템은 직업장의 중심부 및 각 작업영역에 비교적 균일한 저온환경을 조성하나 작업자 위치별로 기류의 유속편차가 크게 나타났다. 국소냉방 시스템의 경우 각 작업자 위치의 상부에서 냉기류가 공급되는 방식이므로 팬 앤 패드 시스템에 비해 작업자 위치에서의 온도분포와 기류 유속분포가 상대적으로 균일하게 나타났다. 양압식 팬 앤 패드 시스템은 냉방기를 사용하는 기존의 공조방식에 비해 설비비 및 유지비가 저렴하나, 실제 APC 작업장의 냉방공조에 적용시에는 팬 소음, 고습환경이 선별기 등 장비에 미치는 영향, 용수공급 및 패드교체 등을 고려하여 보다 신중한 검토가 요구된다.

• 공업화학
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• 제30권5호
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• pp.546-555
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• 2019

본 연구는 국내 화장로 설비의 주류를 이루는 대차방식 화장로의 성능개선을 목표로 하였다. 주연소실 형상 변화를 통해 용적을 증대시키고, 버너연소제어 최적화를 통한 화장시간 단축 및 에너지 사용량 절감기술을 실증설비 기반으로 연구하였다. 1차적으로 열유동해석을 통해 최적화된 구조설계로 주연소실의 체적을 약 70% 증대시키므로 연소배가스의 체류시간이 증대되는 효과를 얻을 수 있었고, 이를 통해 설계한 파이로트 화장로를 제작하여 다양한 운전조건에서 연소거동을 실험하고 주연소실 형상별 최적의 운전방안을 도출하였다. 이렇게 도출된 결과를 반영하여 실증 화장로를 설계하고, P시 Y화장장에 설치하였다. 실증 화장로 조업을 통해 최적 연소조건을 도출할 수 있었고, 고온의 연소배가스의 체류시간 증대에 따른 에너지 효율의 증대효과로 기존대비 화장시간 및 연료사용량을 최소화할 수 있었다. 즉, 화장시간은 기존 화장로 조업대비 44.1% 단축된 38 min이었고, 연료사용량은 기존 화장로 대비 54.4% 절감된 $21.8Nm^3$이었다.