• 한국해양공학회지
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• 제36권2호
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• pp.83-90
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• 2022

This paper presents the minimum submergence depth of an underwater vehicle that can remove the effect of free surface on the resistance of the underwater vehicle. The total resistance of the underwater vehicle in fully submerged modes comprises only viscous pressure and friction resistances, and no wave resistance should be present, based on the free surface effect. In a model test performed in this study, the resistance is measured in the range of 2 to 10 kn (1.03-5.14 m/s) under depth conditions of 850 mm (2.6D) and 1250 mm (3.8D), respectively, and the residual resistance coefficients are compared. Subsequently, resistance analysis is performed via computational fluid dynamics (CFD) simulation to investigate the free surface effect based on various submergence depths. First, the numerical analysis results in the absence of free surface conditions and the model test results are compared to show the tendency of the resistance coefficients and the reliability of the CFD simulation results. Subsequently, numerical analysis results of submergence depth presented in a reference paper are compared with the model test results. These two sets of results confirm that the resistance increased due to the free surface effect as the high speed and depth approach the free surface. Therefore, to identify a fully submerged depth that is not affected by the free surface effect, case studies for various depths are conducted via numerical analysis, and a correlation for the fully submerged depth based on the Froude number of an underwater vehicle is derived.

• 자원리싸이클링
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• 제32권2호
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• pp.33-42
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• 2023

금속 에멀젼(metal emulsion)은 제강 공정의 효율성을 높이는 방법으로 수십 년 동안 연구되어 왔습니다. 본 연구는 육안으로 관찰하기 어려운 고온 실험의 단점을 보완하기 위해 상온에서 관찰 가능한 수모델을 이용하여 수행하였다. 슬래그 내 금속 에멀젼의 대신하여 증류수를 실리콘 오일에 적하하여 운동량 균형 방정식에 의한 계산 결과와 비교하는 실험을 하였다. 물방울의 하강 속도는 물방울의 직경과 유체(실리콘 오일)의 점도가 증가함에 따라 감소하였다. 교반 조건에서 실리콘 오일에서 물방울의 하강 속도를 시뮬레이션하기 위해 유체(실리콘 오일)의 유속을 입자 이미지 속도계(PIV) 방법으로 측정하였다. 물방울의 하강 속도 계산은 점성 실리콘 오일을 교반하거나 교반하지 않고 측정된 값과 잘 일치하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.150.1-150.1
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• 2014

Showerhead is used as a main part in the semiconductor equipment. The face plate flatness should remain constant and the cleaning performance must be gained to keep the uniformity level of etching or deposition in chemical vapor deposition process. High operating temperature or long period of thermal loading could lead the showerhead to be deformed thermally. In some case, the thermal deformation appears very sensitive to showerhead performance. This paper describes the methods for robust design using computational fluid dynamics. To reveal the influence of the post distribution on flow pattern in the showerhead cavity, numerical simulation was performed for several post distributions. The flow structure appears similar to an impinging flow near a centered baffle in showerhead cavity. We took the structure as an index to estimate diffusion path. A robust design to reduce the thermal deformation of showerhead can be achieved using post number increase without ill effect on flow. To prevent the showerhead deformation by heat loading, its face plate thickness was determined additionally using numerical simulation. The face plate has thousands of impinging holes. The design key is to keep pressure drop distribution on the showerhead face plate with the holes. This study reads the methodology to apply to a showerhead hole design. A Hagen-Poiseuille equation gives the pressure drop in a fluid flowing through such hole. The assumptions of the equation are the fluid is viscous-incompressible and the flow is laminar fully developed in a through hole. An equation can be expressed with radius R and length L related to the volume flow rate Q from the Hagen-Poiseuille equation, $Q={\pi}R4{\Delta}p/8{\mu}L$, where ${\mu}$ is the viscosity and ${\Delta}p$ is the pressure drop. In present case, each hole has steps at both the inlet and the outlet, and the fluid appears compressible. So we simplify the equation as $Q=C(R,L){\Delta}p$. A series of performance curves for a through hole with geometric parameters were obtained using two-dimensional numerical simulation. We obtained a relation between the hole diameter and hole length from the test cases to determine hole diameter at fixed hole length. A numerical simulation has been performed as a tool for enhancing showerhead robust design from flow structure. Geometric parameters for the design were post distribution and face plate thickness. The reinforced showerhead has been installed and its effective deposition profile is being shown in factory.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권9호
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• pp.731-737
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• 2014

와류실은 압축된 공기를 이용하여 고온과 저온 가스로 분리할 수 있는 단순한 장치로, 차세대 새로운 열교환기로 각광받고 있으나, 와류실 내부에서 발행하는 물리적 유동특성에 대해 아직까지 많이 알려지지 않았다. 본 연구에서는 온도 분리 현상을 조사하기 위해 실험 및 수치해석을 수행하였다. 공급 압력에 따른 온도 변화를 측정하기 위하여 다수의 압력 및 온도 센서를 사용하였으며, CFD 기법을 적용하여 3차원 비정상 압축성 유동장을 조사하였다. 연구를 통해 온도 분리 현상은 점성일과 밀접한 관계가 있는 공급 압력과 와류실의 직경에 영향을 받았으며, 와류실에서 발생하는 온도분리 현상은 압력구배파의 개념으로 확증할 수 없었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제40권4호
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• pp.173-181
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• 2016

2016년부터 배출통제지역(ECA : Emission Control Atea)을 운항하는 선박에 대하여 배출되는 NOx(질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량 감소규제가 강화되었다. 상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 탈질장비 중 선택적 촉매 환원(SCR : Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 효율이 높고 상업적으로 많이 활용되고 있으나, 높은 온도에서 요소수가 활성화되는 단점이 있다. 이에 초미세기포를 이용하여 낮은 온도에서도 반응할 수 있는 요소수 및 요소수 활성화 기기를 개발하여 상기의 문제점들을 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 SCR 시스템의 효율성을 향상시키는 방안을 마련하기 위하여, ANSYS-CFX package를 이용한 전산유체역학(CFD : Computational fluid dynamics)기법을 사용하였다. Navier-Stokes 방정식을 해석의 지배방정식으로 적용하여 SCR 시스템의 점성유동해석 시뮬레이션을 수행하였다. SCR 시스템의 형상은 CATIA V5를 사용하여 3D 모델링을 하였고, SCR 시스템의 효율성을 비교하기 위해 요소수 분사 노즐의 위치를 요소수 분사 노즐은 배기관의 입구로부터 1/3, 1/2, 2/3로 변경하며 확인하였다. 또한, 노즐의 분사구 수가 SCR 시스템의 효율에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분사구 수가 4, 6, 8개일 경우를 시뮬레이션 하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 배기관 입구에 가까울수록, 분사구 수가 많을수록 효율이 향상됨을 확인하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제2권2호
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• pp.169-182
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• 2015

Aeronautics engine cooling is one of the biggest problems that engineers have tried to solve since the beginning of human flight. Systems like radiators should solve this purpose and they have been studied extensively and various solutions have been found to aid the heat dissipation in the engine zone. Special interest has been given to air coolers in order to guide the air flow on engine and lower the high temperatures achieved by the engine in flow conditions. The aircraft companies need faster and faster tools to design their solutions so the development of tools that allow to quickly assess the effectiveness of an cooling system is appreciated. This paper tries to develop a methodology capable of providing such support to companies by means of some application examples. In this work the development of a new methodology for the analysis and the design of oil cooling systems for aerospace applications is presented. The aim is to speed up the simulation of the oil cooling devices in different operative conditions in order to establish the effectiveness and the critical aspects of these devices. Steady turbulent flow simulations are carried out considering the air as ideal-gas with a constant-averaged specific heat. The heat exchanger is simulated using porous media models. The numerical model is first tested on Piaggio P180 considering the pressure losses and temperature increases within the heat exchanger in the several operative data available for this device. In particular, thermal power transferred to cooling air is assumed equal to that nominal of real heat exchanger and the pressure losses are reproduced setting the viscous and internal resistance coefficients of the porous media numerical model. To account for turbulence, the k-${\omega}$ SST model is considered with Low- Re correction enabled. Some applications are then shown for this methodology while final results are shown in terms of pressure, temperature contours and streamlines.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.151-151
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• 2023

무인잠수정의 정밀한 제어 시스템 개발에는 높은 정도의 조종 유체력 미계수 추정이 필수적이다. 전통적으로 조종 미계수는 모형을 이용한 실험(사항, Planar Motion Mechanism, Rotating Arm)과 단순한 이론과 경험을 기반으로 개발된 경험식으로 추정하였다. 그러나 최근 크게 향상된 계산기 성능의 발전은 전산유체역학의 적용성을 크게 확대하였다. 따라서 본 논문에서는 만타형 무인잠수정의 조종 유체력 미계수 추정을 위한 전산유체역학 해석기법을 개발하고자 한다. 특히, 수직 동적 PMM 시험법에 관한 해석기법을 중점적으로 개발한다. 개발된 기법을 이용하여 만타형 무인 잠수정의 6자유도 유체력을 추정하고 그 결과를 실험과 비교하여 개발된 기법을 검증한다. 본 연구에서는 1/6 모형을 이용한다. 수치해석기법 개발은 RASN 기반 상용 해석소프트웨어인 STAR-CCM+를 사용하였다.

• 한국식생활문화학회지
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• 제9권1호
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• pp.71-77
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• 1994

제조 조건을 달리한 4가지 chitin으로부터 제조된 chitosan의 물리화학적 특성인 점도와 탈아세틸화도를 측정하였으며, 4종류의 chitosan이 첨가된 깍두기를 제조하여 chitosan을 첨가하지 않은 깍두기를 대조군으로 하여 $20^{\circ}C$에서 2일, 4일, 6일, 8일간 저장하면서 저장기간에 따른 pH, 적정산도, 깍두기 국물의 점도 및 미생물 수의 변화를 측정한 결과는 다음과 같다. Chitosan 용액의 정도는 $313.1{\sim}98.8\;cps$로 나타났으며, chitin 추출시 염산의 농도가 낮은 것이 점도가 높았으며, 반응 온도가 낮을 때 더 높은 점도를 나타냈다. 그리고 chitosan 용액의 유동학적 특성은 의가소성 유체(pseudoplastic fluid)의 특성을 나타내었다. IR 분석 결과 chitosan의 탈아세틸화도는 $92{\sim}96%$로 높게 나타나, 점도와는 달리 chitosan의 원료가 되는 chitin의 제조조건에 의해서는 크게 영향받지 않았다. 모든 시료군에서 저장기간이 길어짐에 따라 pH는 감소하고 적정산도는 증가하는 경향을 나타냈으며, 대조군에 비해 chitosan 첨가군이 pH는 높고 적정산도는 낮은 값을 계속 유지하였다. 깍두기 국물의 점도는 저장기간이 길어짐에 따라 감소하는 경향을 나타냈고, 저장 8일째에는 대조군이 chitosan 첨가군에 비해 점도가 높게 나타났다. 총균수는 저장기간 전반에 걸쳐 chitosan 첨가군의 경우가 대조군에 비해 약간 많았고, Leuconostoc 속 미생물 수는 약간 적은 경향을 나타냈다. 또한 김치의 부패균으로 알려진 Lac. plantarum의 수에 있어서는 제조시 HCl의 농도가 낮고, 반응 온도가 높은 chitosan C를 첨가한 군이 대조군이나 다른 chitosan 첨가군에 비해 저장시 증가 속도가 약간 느렸다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.71-71
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• 2018

해상 교통량 증가에 따라 선박 사고로 인한 대형 해양 오염사고가 많이 발생하고 있다. 유조선 충돌에 따른 선체 파공은 원유의 바다 유출을 야기하여 심각한 해양오염을 유발하므로 이러한 사고에 대해서 신속한 방재 대응력이 요구된다. 작은 파공은 목제 플러그를 인위적으로 삽입하여 봉쇄하는 것이 일반적이지만, 대형 파공의 경우 사람이 직접 봉쇄하기에는 어려워 기계적 봉쇄장치 개발이 요구된다. 파공봉쇄 장치 개발을 위해서는 유체의 유출유속을 정확하게 아는 것이 중요하다. 이 연구에서는 2007년 태안 기름유출 사고에서 관측된 초기수심 7.5 m, 직경 30 cm의 파공에 대해서 고해상도 CFD 모델링을 수행하여 수심별 기름 유출 유속의 분포를 계산하였다. 비중 0.85이며, 원유의 온도 $20^{\circ}C-100^{\circ}C$ 조건에 따른 점성계수 $4-12cP(mPa{\cdot}s)$ 조건에서 파공을 통한 원유 유출을 고해상도 모델링한다. 모델링 결과를 분석하여 원유유출에 대한 마찰손실계수와 유량계수의 범위를 레이놀즈수의 함수로 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제57권1호
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• pp.1-15
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• 2024

서태평양 멜라네시아 지역에는 복잡한 판들의 지구조 운동이 발생하고 있고, 가장 거대한 해양 해대인 온통-자바 해대와 열점인 캐롤라인 제도가 위치해 있다. 이 지역의 복잡한 지구동역학에 대한 이해를 높이기 위해 해저 지진계와 육상 지진계에 기록된 원거리 지진으로부터 상대 주시를 획득하여 P파 및 S파 속도 모델 및 𝛿 (V_P/V_S) 모델을 계산했다. 그 결과 멜라네시아 지역의 섭입대에서 약 400km 깊이까지 강한 고속도 이상이 관찰됐고, 이는 판경계를 따라 섭입하는 솔로몬해판, 비스마르크판, 그리고 호주판의 모습으로 생각된다. 섭입대를 따라 양의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값이 나타나는데, 이는 탈수 작용에 의한 부분 용융의 결과로 생각된다. 온통-자바 해대 하부 600km 깊이 아래에서 넓은 고속도 이상체가 관찰되며, 음의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값을 보인다. 이는 25-45 Ma 시기에 섭입한 태평양판이 분리된 잔재로 판단되며, 오랜 기간 맨틀 전이대에 머물면서 잔류판의 최상부에 포함되어 있던 유체가 빠져나가면서 주변 맨틀 물질에 비해 상대적으로 점성이 높고 건조해짐으로 인해 강한 고속도 이상과 강한 음의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값이 나타난 것으로 생각된다. 캐롤라인 제도 하부에서는 강한 저속도 이상이 800km 깊이까지 관찰되며 맨틀 전이대에 위치한 태평양판 잔재 하부까지 연결되어 보인다. 이는 하부 맨틀에서 기인한 맨틀 플룸이 태평양판의 잔재와의 상호작용으로 인해 상승방향이 바뀌어 현재 위치에 도달한 것으로 보인다. 또한 맨틀플룸은 양의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값을 가지는데 내포된 유체나 부분 용융에 의한 영향으로 생각된다. 온통-자바 해대 하부의 두꺼운 암석권의 영향으로 해석되는 고속도 이상체가 300km 깊이까지 관찰되었으며 음의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값을 보여주는데, 이는 암석권에 쌓인 용융 잔류물에 유체가 거의 남아있지 않음을 나타내는 것으로 보인다.