• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.49-55
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• 2023

This paper presents the design of a re-liquefaction system as a BOG (boil-off gas) handling process in liquid hydrogen transport vessels. The total capacity of the re-liquefaction system was assumed to be 3 ton/day, with a BOR (boil-off rate) of 0.2 %/day inside the cargo. The re-liquefaction cycle was devised using the He-Brayton Cycle, incorporating considerations of BOG capacity and operational stability. The primary components of the system, such as compressors, expanders, and heat exchangers, were selected to meet domestically available specifications. Case studies were conducted based on the specifications of the components to determine the optimal design parameters for the re-liquefaction system. This encompassed variables such as helium mass flow rate, the number of compressors, compressor inlet pressure and compression ratio, as well as the quantity and composition of expanders. Additionally, an analysis of exergy destruction and exergy efficiency was carried out for the components within the system. Remarkably, while previous design studies of BOG re-liquefaction systems for liquid hydrogen vessels were confined to theoretical and analytical realms, this research distinguishes itself by accounting for practical implementation through equipment and system design.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.403-410
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• 2020

본 논문은 포항지역 태양광 데이터를 기반으로 태양열을 적용시켜 12kW의 소형 초임계 이산화탄소(s-CO₂) 시험 루프의 설계와 실험 시설의 이론적 연구, 안정화 및 최적화를 통한 이산화탄소의 특성 연구에 초점을 맞추고 있다. 실험 시설의 열역학 사이클은 구성 요소의 한계로 인해 액체, 가스 및 초임계 CO₂가 모두 존재하는 랭킨 사이클(임계점 순환 주기)이며, 펌프, 히터, 레귤레이터, 열교환기, 가스 부스터, 에어 컴프레서 등으로 구성된다. 현재 본 연구에서 제작된 12kW 소형 발전 시스템은 최고압력 12MPa 최고 온도 70℃의 조건에서 6.98%의 효율이 나타나도록 설계되었다. 본 실험 장치를 소형 Brayton cycle과 비교했을 때 약 2% 높은 효율을 가진다는 것을 이론적으로 확인하였고, 사이클 효율을 높이기 위해 최적의 터빈 입구 온도와 압력을 얻었으며, 이 조건에서 IHX(내부 열교환기)의 도입시 18.75%의 최대 효율을 기대할 수 있다는 결론을 도출하였다. 마지막으로, 실험 설비의 태양광 시뮬레이션 결과 5월에는 6.7%, 6월에는 6.26%의 효율로 태양열을 이용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제10권3호
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• pp.54-59
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• 2006

가정용 LPG 가스시설에 사용되고 있는 압력조정기에서 체결된 호스가 분리되거나 또는 고의로 절단하여 발생하는 가스사고 및 고의사고를 예방하기 위해서 조정기 출구에 차단기능을 갖는 안전장치를 개발하였다. 본 연구를 통하여 개발된 차단안전장치의 작동성과 현장 적용여부를 확인하기 위하여 조정기의 설치상태에 따른 시험과, 가정집에서의 현장시험을 실시하였다. 시험결과 입구압력 $0.07{\sim}1.56MPa$의 조건에서 조정기의 설치상태와는 무관하게 호스길이 5 m이내에서 차단되었고, 차단유량은 수직상향, 수평, 수직하향의 순서로 높게 나타났다. 또한 가정집에 설치하여 5개월 시험한 결과, 가스레인지나 보일러를 사용하는데 있어 문제점은 없는 것으로 나타났다. 개발된 조정기 차단안전장치가 상용화되어 보급된다면 호스분리나 절단에 따른 사고를 대폭적으로 예방하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권4호
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• pp.283-290
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• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.238-243
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• 2011

본 연구는 기존의 인공심폐기의 단점을 보완하기 위하여 혈액펌프를 사용하지 않고 혈류의 흐름을 유도할 수 있는 기구(balloon)형 인공심폐기 설계를 위한 구조적 해석을 시도하였다. 가상의 모형 인공심폐기 내에서의 혈류의 흐름패턴을 분석하기 위하여 CFD 모델링 방법을 사용하였다. 이 시스템의 작동원리는 막 산화기 주위를 기구를 사용하여 압력하중을 인가하여 주기적으로 수축.이완되도록 하였으며, 시간에 따라 변화하는 시간 함수 값은 sine 반주기와 sine 주기를 계산하여 적용하였다. 이와 같은 방법으로 기구형 인공심폐기를 설계할 경우 한 방향에 대한 혈류의 움직임을 유도할 수 있다는 가정 하에 구조적 해석을 하였다. 실험결과 CFD 시뮬레이션을 통하여 인공심폐기의 입구와 출구에 서의 혈류의 속도와 압력을 측정하여 분석한 결과 한 방향에 대한 혈류의 유동이 발생하는 것을 확인하였다. 이와 같은 CFD 시뮬레이션은 혈류의 흐름특성을 미리 예측할 수 있어 인공심폐기 설계에 있어서 최적화된 디자인을 제공할 수 있을 것이라 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.577-583
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• 2011

비도로 차량용 디젤엔진의 Tier 4 interim 규제를 만족하기 위하여 입자상물질과 질소산화물 배출량은 현행 규제 대비 각각 95%, 30% 저감되어야 하며, 입자상 물질을 저감하기위한 방법으로 디젤산화촉매, 부분유량 매연 여과장치 및 매연여과장치가 비도로 차량용 디젤엔진에 적용될 수 있다. 또한 질소산화물을 저감하기위해 배기가스 재순환방법, 선택적 환원촉매와 희박 질소산화물 포집장치 등이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 56kW급 off-road 차량에서의 입자상물질과 질소산화물을 저감하기위해 매연여과장치와 고압루프 배기가스재순환 시스템이 연구되었다. 실험결과로서 디젤산화촉매와 매연여과장치는 입자상물질을 저감하는데 매우 효과적이었으며 낮은 배압과 함께 출력손실도 5%이내였다. 고압루프 배기가스재순환을 적용한 결과 중 저부하 조건에서 효과적으로 질소산화물을 저감하였으며 배기가스재순환율이 높을수록 질소산화물의 저감율도 증가하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.233-240
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• 1996

Analyses of the viscous and end effects on electromagnetic (EM) pumps of annular linear induction type for the sodium coolant circulation in Liquid Metal Fast Breeder Reactors have been carried out based on the MHD laminar flow analysis and the electromagnetic field theory. A one-dimensional MHD analysis for the liquid metal flowing through an annular channel has been performed on the basis of a simplified model of equivalent current sheets instead of three-phase currents in the discrete primary windings. The calculations show that the developed pressure difference resulted from electromagnetic and viscous forces in the liquid metal is expressed in terms of the slip, and that the viscous loss effects are negligible compared with electromagnetic driving forces except in the low-slip region where the pumps operate with very high flow velocities comparable with the synchronous velocity of the electromagnetic fields, which is not applicable to the practical EM pumps. A two-dimensional electromagnetic field analysis based on an equivalent current sheet model has found the vector potentials in closed form by means of the Fourier transform method. The resultant magnetic fields and driving forces exerted on the liquid metal reveal that the end effects due to finiteness of the pump length are formidable. In addition, a two-dimensional numerical analysis for vector potentials has been performed by the SOR iterative method on a realistic EM pump model with discretely-distributed currents in the primary windings. The numerical computations for the distributions of magnetic fields and developed pressure differences along the pump axial length also show considerable end effects at both inlet and outlet ends, especially at high flow velocities. Calculations of each magnetic force contribution indicate that the end effects are originated from the magnetic force caused by the induced current ( u x B ) generated by the liquid metal movement across the magnetic field rather than the one (E) produced by externally applied magnetic fields by three-phase winding currents. It is concluded that since the influences of the end effects in addition to viscous losses are extensive particularly in high-velocity operations of the EM pumps, it is necessary to find ways to suppress them, such as proper selection of the pump parameters and compensation of the end effects.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.42-47
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• 2017

본 연구는 광통신용 아답타의 필수품인 플랜지 개발을 위한 금속분말 사출성형해석에 관한 내용이다. 금속분말 사출성형법은 세라믹 또는 스테인레스 분말과 바인더를 혼합하여 복잡한 형상의 사출성형품을 제조하는 기술로써, 지금까지 가공기술로 제작이 복잡하거나 생산성이 저조한 제품들에 대한 생산을 대체 할 수 있는 기술로 관심을 받고 있다. 연구 목적은 기존의 기계가공을 통해 제작했던 제품에 대해 공정을 최소화하기 위함이다. 사출성형해석을 위해 먼저 스테인레스 계 STS316 금속분말과 바인더를 6대4 비율로 혼합하여 과립형 펠렛의 사출 성형재료를 완성하여 해결하였다. 이후, 3차원 모델링, 모델의 메시화 작업 등을 수행하여 최적의 사출성형 해석조건(금형 온도, 용융 온도, 사출 시간, 사출 온도, 사출 압력, 충진 시간 및 냉각 시간 등)을 도출하였다. 해석결과 성형품은 최초 사출 후 13.29초가 경과되면 취출이 가능하였다. 또한 용융수지는 스프루, 러너, 게이트를 거쳐 금형 내부까지 유동 및 충전이 안정적으로 진행되어 양호한 성형품의 제조가 기대되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제34권5호
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• pp.787-791
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• 2002

수입자유화이후 유입량이 급증한 농산물중 하나인 율무의 원산지 판별을 위하여 CE의 적용가능성을 검토하였다. 분석을 위한 지표물질의 추출을 위해 30% ethanol을 사용하였으며, $50\;{\mu}m\;I.D.{\times}27\;cm$(20 cm inlet to detector)의 capillary를 이용하여 $45^{\circ}C$, 15 kV로 200 nm에서 detect 하였다. 분석 buffer는 0.1 M phosphate buffer(pH 2.5)에 30% methanol과 26 mM HSA를 첨가하였으며, pressure injection 20초, detector rise time 0.1초로 하였다. 분석시 초기에 증류수와 0.1 M phosphate buffer(pH 2.5)로 각 5분씩 capillary를 rinse하고 분석 buffer로 10분간 equilibration 시킨 후 30분간 분석하고 다시 1 M phosphoric acid로 14분간 rinse하여 다음 시료 분석시의 오차를 줄였다. 이 조건으로 2000년 및 2001년의 국산 및 수입산 율무 총 240점을 분석한 결과 서로를 구분하는 peak JT5의 도출이 가능하였으며 이 peak JT5에 의한 국산 및 수입산 율무의 판별율은 2000년 시료에서는 국산이 총 47점 중 39점(판별율 약 83%), 수입산은 총 48점 중 39점(판별율 약 81%), 2001년 시료는 국산 총 74점 중 60점(판별율 약 81%), 수입산은 총 71점 중 59점(판별율 약 83%)이었으며 전체적으로 약 82%의 판별율을 나타내었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.781-787
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• 2011

본 연구에서는 4단으로 구성된 LNG 플랜트용 프로판 냉매 원심 압축기 각 단의 설계점에 대해 상용 코드를 이용하여 공력설계를 하였다. 1차원 공력 설계 결과와 3차원 유로 형상의 타당성은 유동해석을 통해 확인하였다. 특히 입구전압이 높고 회전수가 큰 4단 압축기 임펠러의 유로와 베인리스 디퓨저 내부 유동에 대한 속도장, 압력장 및 엔트로피 등의 유동특성에 대해 고찰하였고, 아울러 익단 간극이 유동장에 미치는 영향에 대해서도 알아보았다. 본 연구 결과는 프로판 냉매 압축기의 시스템 제작에 활용될 것이며 추후 실제 실험결과와 비교하고자 한다. 향후 설계된 프로판 냉매압축기에 대한 LNG 플랜트에서의 실증시험을 통해 구체적인 설계결과에 대한 평가 및 설계 개선이 이루어지리라 생각한다.