• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.16-21
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• 2015

다이어프램 방식 준비작동식 유수검지장치의 압력손실을 줄이기 위하여 본체 구조를 개선하였다. 개정된 유수제어밸브의 압력손실시험 기술기준을 통과하기 위해서는 압력손실이 20.7 kPa을 초과하여서는 안된다. 압력손실시험은 한국소방산업기술원 유수제어밸브 기술기준에 따라서 실시하였다. 준비작동식 유수검지장치는 습식 유수검지장치에 비해 압력손실이 크게 발생하였는데, 그 원인을 유체의 유동현상과 관련하여 분석하였다. 준비작동식 유수검지장치의 본체 내부 구조는 유로의 단면 크기와 방향 변화로 인해 압력손실 요인이 많았다. 이러한 압력손실 요소를 제거하기 위해 습식 유수검지장치와 비슷한 클래퍼 타입으로 구조를 변경하였다. 구조 변경 후 압력손실 값은 호칭 80A인 경우 80.9 kPa에서 14.4 kPa로 감소하였으며, 호칭 100A인 경우 171.0 kPa에서 14.2 kPa로 감소하여 기술기준에 적합한 압력손실 값을 얻을 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.39-49
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• 2010

본 연구에서는 담뱃불에 의한 낙엽 착화 특성에 대해 실험과 수치 해석을 이용하여 담뱃불로 인한 산불 발생 위험성에 대해 구명하고자 한다. 실험 방법은 P. densiflora와 Q. variabilis 2종의 낙엽에 대해 수분함유량, 풍속, 바람방향 대비 담뱃불 위치, 낙엽에서의 담뱃불 위치, 담배 굵기, 낙엽의 부서짐 정도, 경사조건 등 총 2,304 조건에 대해 5회 반복실험을 실시하였다. 낙엽의 온도변화는 전산수치해석을 통해 분석하였다. 실험 결과, 전체 2,304 조건의 실험에서 약 8.6%인 197조건에서 발화가 되었고 각 조건별 5회 반복실험에서 모두 발화된 최적조건은 전체의 약 0.6%인 13조건으로 조사되었다. 담뱃불로 인해 100% 발화가 가능한 최적 조건은 수분함유량 15% 미만, 부서진 낙엽상태, 풍속 2.0m/s 이상, 담뱃불이 낙엽에 덮여 있는 조건이 일치할 경우인 것으로 분석되었다. 열전달 수치해석을 이용한 Q. variabilis 낙엽의 온도변화를 분석한 결과, 담뱃불 부근의 낙엽 바닥면에서 약 $307^{\circ}C$(Max. $317^{\circ}C$) 이상 온도가 지속 되는 것으로 나타났다. 따라서 Q. variabilis의 자연발화 및 착화온도가 각각 $307^{\circ}C$, $305^{\circ}C$인 것에 비추어 담뱃불로 인한 발화가 가능한 것으로 분석되었다.

• Wind and Structures
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• 제27권1호
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• pp.11-27
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• 2018

The straight-cone steel cooling tower is a novel type of structure, which has a distinct aerodynamic distribution on the internal surface of the tower cylinder compared with conventional hyperbolic concrete cooling towers. Especially in the extreme weather conditions of strong wind and heavy rain, heavy rain also has a direct impact on aerodynamic force on the internal surface and changes the turbulence effect of pulsating wind, but existing studies mainly focus on the impact effect brought by wind-driven rain to structure surface. In addition, for the indirect air cooled cooling tower, different additional ventilation rate of shutters produces a considerable interference to air movement inside the tower and also to the action mechanism of loads. To solve the problem, a straight-cone steel cooling towerstanding 189 m high and currently being constructed is taken as the research object in this study. The algorithm for two-way coupling between wind and rain is adopted. Simulation of wind field and raindrops is performed with continuous phase and discrete phase models, respectively, under the general principles of computational fluid dynamics (CFD). Firstly, the rule of influence of 9 combinations of wind sped and rainfall intensity on flow field mechanism, the volume of wind-driven rain, additional action force of raindrops and equivalent internal pressure coefficient of the tower cylinder is analyzed. On this basis, the internal pressures of the cooling tower under the most unfavorable working condition are compared between four ventilation rates of shutters (0%, 15%, 30% and 100%). The results show that the 3D effect of equivalent internal pressure coefficient is the most significant when considering two-way coupling between wind and rain. Additional load imposed by raindrops on the internal surface of the tower accounts for an extremely small proportion of total wind load, the maximum being only 0.245%. This occurs under the combination of 20 m/s wind velocity and 200 mm/h rainfall intensity. Ventilation rate of shutters not only changes the air movement inside the tower, but also affects the accumulated amount and distribution of raindrops on the internal surface.

• 원예과학기술지
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• 제32권4호
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• pp.473-483
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• 2014

In this work, the effects of shade combination, shade height and wind regime on greenhouse climate were quantified. A two-dimensional (2-D) computational fluid dynamics (CFD) model was developed based on an 11-span plastic greenhouse in eastern China for wind almost normal to the greenhouse orientation. The model was first validated with air temperature profiles measured in a compartmentalized greenhouse cultivated with mature lettuce (Lactuca sativa L., 'Yang Shan'). Next, the model was employed to investigate the effect of shade combinations on greenhouse microclimate patterns. Simulations showed similar airflow patterns in the greenhouse under different shade combinations. The temperature pattern was a consequence of convection and radiation transfer and was not significantly influenced by shade combination. The use of shade screens reduced air velocity by $0.02-0.20m{\cdot}s^{-1}$, lowered air temperature by $0.2-0.8^{\circ}C$ and raised the humidity level by 0.9-2.0% in the greenhouse. Moreover, it improved the interior climate homogeneity. The assessment of shade performance revealed that the external shade had good cooling and homogeneity performance and thus can be recommended. Furthermore, the effects of external shade height and wind regime on greenhouse climate parameters showed that external shade screens are suitable for installation within 1 m above roof level. They also demonstrated that, under external shade conditions, greenhouse temperature was reduced relative to unshaded conditions by $1.3^{\circ}C$ under a wind speed of $0.5m{\cdot}s^{-1}$, whereas it was reduced by merely $0.5^{\circ}C$ under a wind speed of $2.0m{\cdot}s^{-1}$. Therefore, external shading is more useful during periods of low wind speed.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권3호
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• pp.115-121
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• 2012

사파이어 단결정은 GaN계 화합물 증착이 용이하여 고휘도의 청색을 구현하기 위한 LED(Light Emitting Diode)용 기판으로 크게 각광받고 있다. 공업용 사파이어의 제조 방법으로는 Kyropoulos법, Czochralski법 HEM(Heat Exchager Method)등 다양한 방법이 시도되고 있으며, 그 중 Kyropoulos법은 고품질의 대구경 사파이어 단결정 성장이 가능한 대표적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 Kyropoulos 공정의 특성상 결정성장로 내에서 용융 사파이어의 유동장이 단결정의 최종 품질을 결정하는데, 유동장의 변화와 이에 따르는 결정성장 거동을 관찰하기가 어렵다는 단점이 있다. 대구경화와 동시에 고품질의 사파이어 단결정을 생산하기 위해서는 성장로내의 유동장 해석을 통해 결정 성장조건을 최적화 하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 유한요소법을 기반으로 한 전산유동해석을 통해 Kyropoulos 성장로 내의 도가니 형상의 종횡비(h/d)에 따른 용융 사파이어의 대류거동을 관찰하여 도가니의 형상이 단결정 성장에 미치는 영향을 분석하였으며, 성장로의 설계시 도가니의 종횡비를 작게 고려하면 용융 사파이어의 대류속도를 늦추고 계면의 convexity를 줄여 사파이어 단결정의 품질향상에 도움이 된다는 결과를 얻었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제30권2호
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• pp.320-332
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• 2013

소각로 내 공기 주입은 연소가스의 체류시간, 미연분 제거 및 출구가스 온도 제어 등의 많은 영향을 끼친다. 이에 따라 2차 연소용 공기량을 변화시켜 충분한 체류시간을 확보하고 $850^{\circ}C$ 이상의 출구가스 온도를 유지하며, 높은 turbulent를 관리함으로써 안정적인 소각로 운영이 되어야만 한다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 소각장의 소각로를 설계하고, 평균 일일 소각량을 바탕으로 1차 공기량을 산정한 후 2차 공기량을 변화하여 CFD 프로그램(Fluent)을 통해 이론적인 공기유동을 규명하였다. 또한 산정된 공기량을 바탕으로 실제 운영 중인 소각장에 적용함으로써 최적의 연소조건을 도출하였다. CFD simulation 결과 1.2차 공기비는 75:25가 최적의 결과로 나타났으며, 2차 공기 분사노즐 전 후면 유속 비는 1:3에서 가장 우수한 결과로 나타났다. 또한, 실제 운영 중인 소각로에 적용한 결과 적절한 소각로 출구온도는 질소산화물 제거 효율 및 일산화탄소 발생농도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.144-149
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• 2020

기포 저감 장치는 기름의 정량 공급과 관련된 문제 해결의 목적을 둔 장치이다. 따라서 본 연구에서는 기포 저감 장치의 작동 중 기포 입자의 크기별 유동특성을 확인하고자 수치해석을 진행하였다. 기초해석을 진행한 결과, 기포의 상승과 하강이 가장 활발하게 나타나는 영역을 발견하였고, 그 지점을 중심으로 수치적 계산을 수행하였다. 수치적 계산에 앞서 각 변수들 간의 동차성을 확보하기 위하여 무차원 유도를 수행하였다. 무차원 유도를 수행한 데이터를 바탕으로 각 입자의 크기별, 유체의 속도별 25개의 변수 조건을 설정하여 별도의 계산을 통해 기포 상승과 하강의 대한 수식을 도출하였다. 각 변수별로 항력과 부력의 비를 계산하여 기포에 작용하는 항력이 부력보다 큰 경우 기포가 하강하며 기포는 저감되지 않는다고 판단하였고, 부력이 항력보다 큰 경우 기포는 상승하며 기포가 저감된다고 판단하였다. 수치 계산 데이터를 바탕으로 유동 해석을 진행하였다. 유동 해석을 통하여 기포의 상승과 하강을 확인하였고, 수치 계산의 결과와도 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.69-76
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• 2018

본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 필름 냉각에서 45도 리브가 있는 냉각채널의 필름 홀 위치가 블레이드의 표면냉각 성능에 미치는 영향을 전산유체해석 기법을 통하여 분석하였다. 또한 냉각채널의 리브 유무의 영향을 동일 분사율에 대해서 고찰하였다. 수치해석 도메인은 3차원으로 구성하였고 상용코드(Fluent ver. 17.0)를 사용하여 정상상태 조건 하에서 수치해석을 진행하였다. 그 결과를 바탕으로 블레이드 표면에서의 냉각효율, 유속, 유선, 압력 계수를 비교 분석하였고 홀 위치의 변화가 리브 구조에 의해 유발되는 이차 유동의 토출에 미치는 영향을 고찰하였다. 수치해석 결과로부터 리브가 설치되어 있는 경우 냉각채널의 내부유동은 상부에서 반시계 방향 및 하부에서 시계 방향의 와류쌍을 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 리브가 있는 채널의 경우 리브에 의하여 발생한 와류유동이 홀 출구 부근에서 더 높은 압력 차이를 유발하여 리브가 없는 경우보다 최소 12% 이상의 높은 냉각 효율을 나타냈다. 또한 리브가 있는 채널 중에서 홀이 좌측에 위치한 경우(Rib-Left) 리브에 의하여 발생한 이차 유동이 홀 부근의 벽면에 부딪혀 홀 경사각 방향으로의 유동이 형성되는 것을 확인하였다. 블레이드 표면으로 토출된 냉각기체가 주 유동 경계층 내부에서 머무는 영역이 다른 케이스에 비하여 넓기 때문인 것으로 사료된다. 또한 이 경우 홀 출구 부근에서 가장 큰 압력 계수 차이를 나타내었고 이로 인하여 냉각기체의 토출이 촉진되어 냉각효율이 다소 증가하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권1호
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• pp.30-37
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• 2012

본 연구는 우리나라 서해안에서의 조력발전소 건설에 따른 환경영향에 대해 분석하고 현재 중점평가항목(스코핑) 및 제도의 문제점을 진단한 후, 환경영향평가 스코핑 방안에 대해 제시하고자 하였다. 해역이용의 적정성 측면에서 명확한 사업목적과 당위성에 대한 폭넓은 공감대 형성이 중요하고 이해당사자 및 기관의 적극적인 의견수렴이 반드시 이루어져야 할 것이다. 또한 조력발전소 건설에 따른 해양생태계의 부정적인 영향과 어업인과의 갈등을 최소화하기 위하여 스코핑 방안을 다음과 같이 제시하였다. 1) 해수교환율 변화와 유속 변화에 따른 침퇴적 양상 변화, 2) 갯벌 감소로 인한 어류의 산란서식지 파괴, 3) 수산자원 및 어장의 영향과 부유사 확산 등이 중점평가사항(스코핑)으로 적용되어야 할 것이다. 또한, 국민 모두가 환경보전에 대한 의식전환을 통해 자원개발과 환경보전의 조화와 균형을 이루는 능동적 계획 수립과 정책 실현이 될 수 있도록 노력해야 할 것이다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.82-82
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• 2009

강관은 물, 유류, 천연 가스 등을 운송하는 배관용 및 건물의 골조, 유압 및 공압 실린더, 가이드 레일 등 의 기계적 부품으로도 널리 사용되기도 한다. 이렇게 사용되는 강관의 70% 이상은 고주파 전기저항용접(High Frequency Electrical Resistance Welding,이하 ERW)으로 제조되고 있다. 아파트 등 실제 현장에서 ERW 강관에 흐르는 유체는 비드가 제거된 내면 부위에서 와류 (vortex)를 일으켜 기계적 침식(erosion)을 수반할 가능성이 있으며, 수격현상으로 인해 부식 부위에서 반복피로 하중을 받아 부식의 전파속도가 증가되어 최종적 으로 파손되는 경우도 예상할 수 있다. 이에 본 연구에서는 입열량을 달리하여 제조된 ERW 강관을 대상으로 강관 내부에서의 유속에 따라 홈부식 감수성에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 이를 위해 실제 사용 환경을 모사할 수 있는 장치를 제작하고 경계 조건을 선정하여 실험을 실시하였다. ERW 강관의 내부에서 유속이 빨라질 경우 부식속도는 증가를 하였고, 입열을 많이 받은 강관의 경우 부식속도가 감소하는 경향을 가졌다. 이러한 결과를 바탕으로 하여 ERW 강관에서 발생하고 있는 결함발생에 의한 피해를 극소화시킴으로서 안전하고 효율적인 관리에 기여하고자 한다.