• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권10호
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• pp.1002-1010
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• 2015

Natural gas hydrates are newly emerging as an environment-friendly source of energy to substitute for fossil fuels in the 21stcentury.NGHs are reported to holds much amounts of natural gas (up to 182 standard volumes of gas per volume of hydrate); they are easy to store and safe to carry at about minus 20 degree Celsius under atmospheric pressure because of the self-preservation phenomenon of gas hydrates. The transporting method by gas-ice-hydrate ship carriers has been introduced and developed by a variety of industry and research institutions. Our team has been conducted to develop NGH total systems, including a breakthrough NGH carrier for sea transportation, since 2011. The NGH pellet carrier does not require a separate cooling system for cargo, and the initial temperature is maintained through insulation of the cargo tanks throughout the transport to the final destination. The heat conducted from the exterior and passing through the insulation material of the hull should be cut off as much as possible, but heat inflow inside the cargo tank from an external source is inevitable during transport. In this study, the heat transfer in a cargo tank of a 115K NGH carrier was analyzed through simulation with a commercial CFD code to estimate the boil-off gas/boil-off rate on the developed carrier and understand major hazards that could significantly impact the safety of the vessel.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권9호
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• pp.1209-1219
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• 2003

The dynamic behaviors of the single vortex interacting with $CH_4-Air$ jet diffusion flame are investigated numerically. The numerical method is based on a predict-corrector scheme for a low Mach number flow. A two-step global reaction mechanism is adopted as a combustion model. Studies are conducted in fixed initial velocities for the three cases according as where $CO_2$ is added; (1) without dilution, (2) dilution in fuel stream and (3) dilution in oxidizer stream. A single vortex is generated by an axisymmetric jet, which is made by an impulse of a cold fuel when a flame is developed entirely in a computational domain. The simulation shows that $CO_2$ dilution in fuel stream results in somewhat larger vortex radius, and greater amount of entrainment of surrounding fluid than in other cases. Thus, the dilution of $CO_2$ in fuel stream enhances the mixing in single vortex and increases the stretching of the flame surface. The budgets of the vorticity transport equation are examined to reveal the mechanism of vortex formation when $CO_2$ is added. It is found that, in the case of $CO_2$ dilution in fuel stream, the vortex destruction due to volumetric expansion and the vortex production due to baroclinic torque are more dominant than in other cases.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.579-589
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• 1985

본 논문의 모의 실험에 사용한 자연순환식 급탕 시스템과 지금까지 발표된 것 과의 차이점은 다음과 같다. 집열기의 집열성능 계산에 Close의 모델은 시스템의 평 균 온도를 이용하였으며, Mertol의 모델은 집열기의 성능을 일정하게 하여 자연순환식 급탕 시스템의 성능을 계산하였다. 그리고, Young의 모델은 집열기 입구 및 출구 유 체의 평균 온도로 집열기의 집열 성능을 계산하였다. Shitzer, Ong의 연구에서 밝혀 진 바와 같이 집열기 집열판의 온도와 유체 온도는 서로 다르므로, 본 논문에서는 이 것들에서 오는 오차를 줄이기 위해 집열기 순환 유체의 평균 온도와 집열판의 온도를 해석적으로 구하여 집열기의 성능과 순환 유체의 성질 계산에 이용하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1343-1349
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• 2011

본 연구에서는 $100^{\circ}C$의 저온 열원을 이용하여 구동되는 랭킨 동력 사이클에 대하여, HFC-134a를 이용한 아임계 운전을 할 경우의 출력과 HFC-125 를 이용한 초월임계 운전을 할 경우의 출력을 서로 비교함으로써, 초월임계 운전에 의한 출력 향상 가능성을 연구하였다. 서로 다른 두 사이클들의 출력을 공정하게 비교하기 위하여, 각 사이클들을 3 개의 설계인자를 이용하여 최적화 하였다. 이 때, 보다 현실적인 결과를 위하여 기존의 연구와는 달리, 열교환 과정에서 작동유체의 열전달 및 압력강하 특성을 고려하였다. 시뮬레이션 결과, HFC-125 초월임계 사이클의 출력이 HFC-134a 아임계 사이클의 출력에 비해 본 연구의 시뮬레이션 조건 하에서 9.4% 향상 될 수 있음을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.43-43
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• 2011

최근 컴퓨터 기술의 발전으로 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 이용하는 3차원 수치모형에 의한 연구가 기초과학 분야인 수학에서부터 공학은 물론 의학 분야까지 광범위하게 진행되고 있다. 3차원 수치모형을 이용한 연구는 이론적으로 매우 우수하긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 근래의 컴퓨터 기술이 엄청난 속도로 발전하고 있는 점을 감안할 때 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 이러한 흐름에 따라 해안공학 분야에서도 3차원 수치모형을 이용한 다양한 연구가 시도되고 있다. 복잡한 해안구조물로 인한 파랑변형 및 구조물의 안전성 등을 검토할 때 기존의 평면 2차원 수치모형이나 연직 2차원 수치모형으로는 재현이 힘들어 상대적으로 수치모형을 활용한 연구의 효용성이 낮았던 것에 비해 3차원 수치모형을 활용할 경우 복잡한 지형 및 구조물의 형상을 재현할 수 있기 때문에 좀 더 유용하게 사용될 수 있다. 한편, 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 2차원 수치모형을 중심으로 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔으나 Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형에서 내부조파기법을 도입하여 목표 파랑을 조파하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 유한차분모형으로 자유수면 추적에는 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용한다. 수치모형실험 결과를 일정한 수심을 전파하는 정현파의 해석해와 비교하였으며, 수치모형실험 결과가 비교적 정확하게 목표 파랑을 조파할 수 있음을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.51-60
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• 2016

본 연구에서는 투과성 잠제의 형상 및 평면배치에 따른 방류 흐름제어 기능을 분석하기 위하여 유체 투과성 구조물 해저지반의 비선형 상호간섭을 직접해석 할 수 있는 PBM (Porous Body Model) 기반의 3차원 수치파동수조(NWT; numerical water tank) LES-WASS-3D를 이용하였다. 먼저 이용하는 LES-WASS-3D의 타당성 및 유효성을 확보하기 위하여 투과성 구조물를 통과하는 댐 붕괴파의 전파특성에 관한 수리모형실험과 계산결과를 비교 분석하였다. 투과성 잠제를 고려한 방류시뮬레이션으로부터 투과성 잠제의 적절한 형상 및 평면배치는 방류유속을 저감하고 흐름을 유도하는 데 상당히 효과적인 것을 알 수 있었다. 또한 투과성 잠제의 형상 및 평면배치에 따른 흐름제어에 대한 적용성은 평균류분포, 연직유속분포를 통하여 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권4호
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• pp.548-555
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• 2017

본 연구는 560 MWe급 접선연소식 미분탄 보일러에서 공기단계연소에 의한 연소 및 NOx 배출 특성과 슬래깅성에 대하여 분석한 것이다. 이를 위해 고급 석탄 연소 모델이 적용된 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 이용하여 전체 연소공기의 당량비(SR)는 1.2로 고정하고, 버너 영역의 SR을 0.94에서 0.995까지 변화시켰다. 공기 배분의 변화에 따라 버너 영역 및 열교환기의 온도 및 전열량 분포가 변하지만 보일러의 전체 효율은 거의 동일하게 나타났다. 버너 영역의 SR이 0.94로 낮아지면 Fuel NO의 생성이 억제되어 절탄기 출구 NOx 배출량은 20% 감소하나, 미연분과 슬래깅성에는 큰 영향이 나타나지 않았다. 따라서, 이 보일러에서 NOx 배출 저감을 위해 공기배분을 조절하여 버너 영역의 SR를 낮추고 상부연소공기(OFA)의 값을 높여 운전하는 것이 타당함을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.400-403
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• 2012

본 연구에서 건물이 밀집되어 있는 해안도시에서의 지진해일 범람에 대한 평면수리모형실험을 수행하였다. 해안도시는 미국 서해안에 위치한 도시인 Seaside를 1/50으로 축소하여 평면수조에 설치하였다. 본 실험에서 범람지역에서의 지진해일의 파고 및 수평속도 측정하였는데, 31개 지점에서 계측하였으며 입사된 지진해일의 파고는 원형 스케일 10 m로 설정하였다. 범람양상과 속도는 건물의 위치 및 배열상태에 따라 크게 다르게 계측되었다. 또한, 도시의 주요 도로를 따라 계측된 지진해일 범람 파고 및 수평속도를 이용하여 모멘텀 플럭스(Momentum flux)를 계산하였다. 모멘텀 플럭스는 해안선에서부터 육지방향으로 파가 진행하면서 감소하는 일반적인 경향을 나타내었다. 범람파고와 모멘텀 플럭스는 도로가 형성된 구역에서 감쇄가 적게 나타났다. 본 연구를 통해 수평 유속이 구조물에 미치는 외력에 중요한 영향을 준다는 것을 알게 되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권1호
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• pp.9-14
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• 2009

2차원 비정상의 RANS 방정식을 이용하여 피치가 고정된 3개 혹은 4개의 날개(hydrofoil)를 가지는 조류발전용 수직축 터빈주위의 비정상 유동장 해석을 수행하였다. 상용수치해석코드인 Fluent를 이용하여, 균일류에 놓인 $NACA65_3$-018날개에 대하여 받음각(angle of attack)의 변화를 주며 계산되는 유체력을 실험값과 비교하였고, 이를 바탕으로 대표적인 수직축 조류발전 터빈의 특성을 2차원적으로 고찰하였다. 사용된 수치해법은 대상 유동을 효과적으로 모사할 수 있음을 확인 하였고, 터빈의 최적 효율은 날개수 및 유속 대비 회전수 등의 적절한 조합으로 실현 될 수 있음을 파악하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권5호
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• pp.381-390
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• 2016

본 연구에서는 이중구조팬의 소음특성을 알아보고 소음저감 방법으로 알려진 톱니형 뒷전(Serrated Trailing Egde)을 적용하여 이중구조팬의 소음을 저감시켰다. 해석에는 Lattice Boltzmann Method(LBM)를 이용한 비정상 전산해석을 수행하였으며 해석의 타당성을 평가하기 위하여 시험을 실시하였다. 이중구조팬은 일반적인 팬처럼 단일의 Blade Passing Frequency(BPF)를 갖는 것이 아니라 내부팬과 외부팬 각각의 BPF가 서로 다른 음역대에서 나타나는 것을 확인 하였다. 톱니형 뒷전을 내부팬에 적용하여 경계층에서의 구속와류와 뒷전에서의 와류흘림이 억제 또는 분산되고 광역소음뿐만 아니라 팬의 토크도 저감되었다.