• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.45-56
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• 2014

한대지역은 계절 변화에 따라 동결융해가 반복되는 상부의 활동층과 하부의 영하상태로 항시 유지되는 영구동토층으로 구성되어 있다. 한대지역에서 여름철에는 동결되어 있는 지반을 융해시키기 때문에 지반 강도저하 및 침하가 발생한다. 이러한 강도저하 및 침하는 상부 구조물의 구조적 안정성에 문제를 야기시켜 활동층을 포함하고 있는 한대지역에서는 지반의 온도를 항시 영하상태로 유지할 수 있는 동결지반 안정화 공법이 필요하다. 열사이펀이란 구조체 내부에 충전된 냉매의 자가적인 열순환에 의해 지반의 온도를 항시 영하상태로 유지할 수 있는 지반 안정화 공법 이다. 본 연구에서는 열사이펀의 지반 동결성능을 분석하기 위해 R-134a 냉매를 이용하여 충전율에 따른 열사이펀의 지반 온도제어를 실내실험과 수치해석을 통해 분석하고 열사이펀의 열전도율을 산정하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권3호
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• pp.988-1004
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• 1996

The characteristics of flow and oxygen concentration are numerically studied in Czochralski 8" silicon crystal growing process considering radiative heat transfer. The analysis of net radiative heat flux on all relevant surfaces shows growing crystal affects the heater power. Furthermore, the variation of the radiative heat flux along the crystal surface in the growing direction is confirmed and should be a cause of thermal stress and defect of the crystal. The calculated distributions of temperature and, heat flux along the wall boundaries including melt/crystal interface, free surface and crucible wall indicate that the frequently used assumption of the thermal boundary conditions of insulated crucible bottom and constant temperature at crucible side wall is not suitable to meet the real physical boundary conditions. It is necessary, therefore, to calculate radiative heat transfer simultaneously with the melt flow in order to simulate the real CZ crystal growth. If only natural convection is considered, the oxygen concentration on the melt/crystal interface decreases and becomes uniform by the application of a cusp magnetic filed. The heater power needed also increases with increasing the magnetic field. For the case of counter rotation of the crystal and crucible, the magnetic field suppresses azimutal flow produced by the crucible rotation, which results in the higher oxygen concentration near the interface.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권6호
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• pp.1514-1524
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• 2019

Hydrogen-steam gas mixture may be injected into containment with flow regime varying both spatially and transiently due to wall effect and pressure difference between primary loop and containment in severe accidents induced by loss of coolant accident. Preliminary CFD analysis is conducted to gain information about the helium flow regime transition process from jet to buoyancy plume for forthcoming experimental study. Physical models of impinging jet and wall condensation are validated using separated effect experimental data, firstly. Then helium transportation is analyzed with the effect of jet momentum, buoyancy and wall cooling discussed. Result shows that helium distribution is totally dominated by impinging jet in the beginning, high concentration appears near gas source and wall where jet momentum is strong. With the jet weakening, stable light gas layer without recirculating eddy is established by buoyancy. Transient reversed helium distribution appears due to natural convection resulted from wall cooling, which delays the stratification. It is necessary to concern about hydrogen accumulation in lower space under the containment external cooling strategy. From the perspective of experiment design, measurement point should be set at the height of connecting pipe and near the wall for stratification stability criterion and impinging jet modelling validation.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권2호
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• pp.94-100
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• 2022

A study was conducted to significantly increase the heat transfer area by simultaneously burying the excel pipe in the floor and wall of a container house, thereby greatly reducing the initial heating time. In addition, a small hot water boiler suitable for the heating load of a small container house with a maximum area of 6 m² was studied. A wall-mounted hot water boiler was developed as a result of the study. When a hot water boiler is installed outdoors for heating, heat radiation energy is lost in winter from the hot water boiler and hot water pipe due to the low temperature. We propose an approach through which the energy loss was greatly reduced and the temperature of hot water increased in proportion to the operating time. Moreover, as the mass flow rate of the hot water flowing inside the excel pipe increased, the temperature of the hot water decreased. The temperature of the wall and floor surfaces of the container house increased in proportion to the increase in the mass flow rate of hot water flowing inside the excel tube. Natural convection heat transfer was realized from the wall and floor surfaces of the container house, and the heat transfer area was increased by a factor of 3 with respect to heat transfer area limited to the floor by the existing hot water panel. As a result, the initial temperature increase rate was much higher because of the larger heat transfer area.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권6호
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• pp.2315-2324
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• 2023

Space nuclear reactors are becoming popular in deep space exploration owing to their advantages of high-power density and stability. Following the fourth-generation nuclear reactor technology, a conceptual design of the dual drum-controlled space molten salt reactor (D²-SMSR) is proposed. The reactor concept uses molten salt as fuel and heat pipes for cooling. A new reactivity control strategy that combines control drums and safety drums was adopted. Critical physical characteristics such as neutron energy spectrum, neutron flux distribution, power distribution and burnup depth were calculated. Flow and heat transfer characteristics such as natural convection, velocity and temperature distribution of the D²-SMSR under low gravity conditions were analyzed. The reactivity control effect of the dual-drums strategy was evaluated. Results showed that the D²-SMSR with a fast spectrum could operate for 10 years at the full power of 40 kWth. The D²-SMSR has a high heat transfer coefficient between molten salt and heat pipe, which means that the core has a good heat-exchange performance. The new reactivity control strategy can achieve shutdown with one safety drum or three control drums, ensuring high-security standards. The present study can provide a theoretical reference for the design of space nuclear reactors.

• Design & Manufacturing
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• 제16권2호
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• pp.33-38
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• 2022

Currently, Korea is an aging society, and it is expected to enter a super-aging society in about 4 years. Accordingly, many X-ray technologies are being developed. In X-rays, 99% of X-rays are converted into heat energy and 1% into light energy (X-rays). 99% of the thermal energy raises the temperature of the anode and its surroundings, and the cooling system is an important factor as overheating can affect the deterioration of X-ray quality and shortened lifespan. There is a method of forced air cooling using natural convection. Therefore, in this study, when X-rays were taken 5 times, Flow analysis was performed on heat removal according to temperature rise and cooling time for the heat generated at the anode of the X-ray tube (input power 60kW, 75kW, 90kW). Based on one-shot, the most rapid temperature rise section increased by more than 57% to 0.03 seconds, A constant temperature rises from 0.03 seconds to 0.1 seconds, It is judged that the temperature rises by about 8.2% or more at one time. After one-shot cooling, the cooling drops sharply from about 60% to 0.03 seconds, It is judged that the temperature has cooled by more than 86% compared to the temperature before shooting. One-shot is cooled by more than 86% with cooling time after 0.1 seconds, As the input power of the anode increases, the cooling temperature gradually increases. Since the tungsten of the anode target inside the X-ray tube may be damaged by thermal shock caused by a rapid temperature rise, an improvement method for removing thermal energy is required when using a high-input power supply.

• 한국조리학회지
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• 제20권6호
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• pp.235-244
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• 2014

본 연구에서는 냉동형 간편편이식 콩나물의 제품 개발을 위하여 냉동 콩나물의 품질을 개선하고자 데친 콩나물의 냉동속도 및 해동속도에 따른 콩나물의 물리적 품질 특성을 비교하였다. 본 실험에서는 과열증기 가열장치로 데치기 한 콩나물을 강제송풍식 냉동기나 자연대류식 냉동기에서 냉동한 후, 냉동 저장한 콩나물을 전자레인지(출력강도 0, 400, 800 및 1,000 W)에서 시료의 중심부 온도가 $75^{\circ}C$에 도달할 때까지 해동 및 조리하였다. 분석 결과, 콩나물의 냉동속도는 강제송풍식 냉동을 하는 것이 자연대류식 냉동을 하는 것 보다 4배 정도 빨랐으며, 해동시간은 마이크로 웨이브 세기에 따라 단축되었다. 냉 해동한 콩나물의 수분함량은 자연대류식 냉동을 한 후 1,000 W로 해동한 콩나물의 경우 수분손실이 가장 많은 것으로 나타났다. 콩나물의 탄력성은 모든 조건에서 감소하는 경향을 보였으나, 조직의 경도는 강제송풍식 냉동 후 1,000 W에서 해동한 콩나물만 대조군에 비해 높게 나타났다. 현미경 관찰에서는 콩나물을 냉동하면 관다발과 피층의 세포들이 파괴되는 현상이 나타났으며, 냉동 시간과 해동 시간이 길어질수록 그 정도가 더 심하게 나타났다. 냉 해동 콩나물의 품질변화를 전반적으로 비교하였을 때 냉동 속도가 빠르고, 해동 시 전자레인지의 출력이 높을수록 대조구와 비교하여 가장 변화가 적은 것으로 나타났다. 실험결과, 콩나물의 냉해동 속도는 냉동 콩나물의 물리적 품질 변화에 주요한 영향을 미치며, 이러한 냉해동 조건의 조절을 통하여 냉동 콩나물의 품질이 개선된 가공품의 개발이 가능할 것이다. 또한, 이러한 가공 조건들은 다양한 발아식품의 냉동제품 개발의 가공 요인으로도 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 냉동 콩나물의 품질 개선에 관한 연구는 가공조건에 따른 영양학적 품질에 관한 추가 연구를 통하여 물리적, 영양학적으로 우수한 품질의 가공품 개발이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제44권10호
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• pp.1492-1503
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• 2015

다양한 방법으로 냉 해동된 양파의 이화학적 및 영양학적 특성을 관찰하였다. 냉동은 자연대류냉동($0.5^{\circ}C/min$), 강제 송풍냉동($3.9^{\circ}C/min$), 극저온냉동($14.9^{\circ}C/min$) 순으로 급격히 빠르게 냉동되며 상변이 구간이 매우 단축되었다. 냉 해동에 따른 pH와 수분 함량의 변화는 유의적인 차이를 보였으나 그 영향은 미미한 것으로 사료된다. 냉 해동 처리가 양파의 황색도에 가장 영향을 많이 미치고 다음으로 명도 변화에 영향을 주었으며, 급속냉동을 한 경우 양파의 명도를 전반적으로 어둡게 하는 경향을 보였다. 특히 황색도는 냉동방법에 의한 변화가 더 두드러짐을 알 수 있다. 해동 감량은 모든 냉동방법에서 초음파해동과 유수해동 처리구가 유의적으로 낮은 경향을 보였고 이에 따라 강도도 높게 나타나는 경향을 보였다. 보수력은 극저온냉동을 하였을 때 유수 및 초음파 해동 시 보수력이 유의적으로 높은 값을 보이며 효과적임을 알 수 있었다. 현미경을 통한 조직 관찰의 결과 강제 송풍냉동과 극저온냉동 시 얼음결정이 작게 생성됨을 관찰하였다. 영양학적 품질 변화를 관찰한 결과 비타민 C는 생시료에 비해 데치기 후 시료 및 냉 해동 후 시료의 함량이 감소함을 보였으며, 강제송풍냉동 및 초음파해동에서 높은 값을 나타내었다. 유리당 및 유기산의 함량은 데침 처리 후 감소하였으며, 초음파해동 시 가장 손실이 적었다. 전반적인 결과로 볼 때 강제송풍냉동이 효과적인 것으로 사료되며 초음파해동이 효과적인 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.605-612
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• 2016

본 연구에서는 캡슐형 빙축열시스템에 적용되는 다양한 형상들을 가지는 아이스 볼에 대한 복합열전달 해석들을 수행하였다. 형상은 구 형상과 열전달 표면적을 넓힐 수 있도록 설계한 3가지 다른 형상을 포함하여 총 4가지 형상을 고려하였다. 볼 주위의 유동은 레이놀즈 수 300의 층류 유동으로, 볼 외부와 내부의 강제대류 및 자연대류를 고려하여 시뮬레이션을 수행하였다. 상용해석 코드인 ANSYS- FLUENT를 사용하여 비정상 열유동 해석을 수행하였다. 볼의 형상이 열전달에 미치는 영향을 고찰하여, Bone, Dimple, Hole, Sphere 형태 순으로 열전달 효율이 좋음을 확인하였다. 전체해석 기간 동안에 캡슐 내부 유체의 평균온도 차이는 최대 $0.9^{\circ}C$정도였다. 대용량 시스템의 경우 축열조 내에 30만개 이상의 캡슐이 들어가므로 캡슐 형상이 시스템 효율에 미치는 영향이 중요함을 확인하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제10권1호
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• pp.24-38
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• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.