• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.447-455
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• 2013

본 연구에서는 다공질 지반체내의 투수계수를 계산하기 위하여 정방형의 배열형태를 갖는 유동관망(pipe network) 유동해석 모델을 개발하였다. 본 유동관망을 통한 유체의 흐름 메커니즘은 통계적 침투이론(percolation theory)에 기초하여 정의된다(Stauffer and Aharony, 1994). 여기서, 개별 유동관의 직경들이 주어진 다공질 매질의 공극률과 공극크기 분포특성을 기초로 하여 통계적으로 지정됨으로 계산된 유체흐름은 불균일한 채널 유동 형태로 나타난다. 본 유동해석에서는 유동관망 모델의 한쪽 경계면에 가압된 유체가 투입되고 다른 측면 경계면들은 흐름을 억제하는 경계조건을 두어 한 방향으로 유동관망을 통해 유체의 흐름을 유도하여 모델링된다. 이때, 흐름을 허용할지를 정의하는 확산조건(percolation condition)이 각 유동관에 부여되며, 이는 각 유동 경로의 직경과 재료면 특성을 기초로 계산된 삼투압(capillary pressure) 수준에 의해 정의된다. 유체가 유입되는 면의 수압에 대해 전체 유동관망 모델 내의 수압 분포가 평형을 이루면 유출되는 면의 수압이 일정해 지며, 유입면의 수압과 계산된 유출면의 수압 및 유동량을 Darcy 방정식에 적용하면 유동관망 모델로 모사된 다공질 매질의 투수계수를 얻어 낼 수 있다. 본 연구에서는, 민감할 것으로 예상된 유동 격자망의 규모의 투수계수 결과값에 대한 민감도를 검토하였으며, 실제 석유개발 현장에서 수집된 시추코어에 대해 측정된 투수계수값과 제안 네트워크 모델을 이용한 계산값과 비교하여 합리적인 범위 내에서 잘 부합됨을 보였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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• pp.469-474
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• 2002

In recent years, modularization of engine parts has increased the application of plastic products in air intake systems. Plastic intake manifolds provide many advantages including reduced weight, contracted cost, and lower intake air temperatures. These manifolds, however, have some weakness when compared with customary aluminium intake manifolds, in that they have low sound transmission loss because of their lower material density. This low transmission loss of plastic intake manifolds causes several problems related to flow noise, especially when the throttle is opened quickly. The physical processes, responsible for this flow noise, include turbulent fluid motion and relative motion of the throttle to the airflow. The former is generated by high-speed airflow in the splits between the throttle valve and the inner-surface of the throttle body and surge-tank, which can be categorized into the quadrupole source. The latter induces the unsteady force on the flow, which can be classified into the dipole source. In this paper, the mechanism of noise generation from the turbulence is only investigated as a preliminary study. Stochastic noise source synthesis method is adopted for the analysis of turbulence-induced, i.e. quadrupole noise by throttle at quick opening state. The method consists of three procedures. The first step corresponds to the preliminary time-averaged Navier-Stokes computation with a $k-\varepsilon$ turbulence model providing mean flow field characteristics. The second step is the synthesis of time-dependent turbulent velocity field associated with quadrupole noise sources. The final step is devoted to the determination of acoustic source terms associated with turbulent velocity. For the first step, we used market available analysis tools such as STAR-CD, the trade names of fluid analysis tools available on the market. The steady state flows at three open angle of throttle valve, i.e. 20, 35 and 60 degree, are numerically analyzed. Then, time-dependent turbulent velocity fields are produced by using the stochastic model and the flow analysis results. Using this turbulent velocity field, the turbulence-originated noise sources, i.e. the self-noise and shear-noise sources are synthesized. Based on these numerical results, it is found that the origin of the turbulent flow and noise might be attributed to the process of formulation and the interaction of two vortex lines formed in the downstream of the throttle valve. These vortex lines are produced by the non-uniform splits between the throttle valve and inner cylinder surface. Based on the analysis, we present the low-noise design of the inner geometry of throttle body.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권10호
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• pp.1156-1162
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• 2005

In this study, a noble method is proposed to prevent the edge overcoating (EOC) that may develop near the edge of the steel strip in the gas wiping process of continuous hot-dip galvanizing. In our past study (Trans. of the KSME (B), Vol. 27, No. 8, pp. $1105\~1113$), it was found that EOC is caused by the alternating vortices which are generated by the collision of two opposed jets in the region outside the steel strip. When the two opposed jets collide at an angle much less than $180^{o}$, non-alternating stable vortices are established symmetrically outside the steel strip, which lead to nearly uniform pressure on the strip surface. In order to deflect both jets downward by a certain angle, a cylinder with small diameter is installed tangentially to the exit of the lower lip of the two-dimensional jet. In order to find an optimum cylinder diameter, the three dimensional flow field is analysed numerically by using the commercial code, STAR-CD. And the coating thickness is calculated by using an integral analysis method to solve the boundary layer momentum equation. In order to compare the present noble method with the conventional baffle plate method to prevent the EOC, the flow field with a baffle plate is also calculated. The calculation results show that the tangentially installed cylinder at the bottom lip of the jet exit is more effective than the baffle plate to prevent EOC.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.271-279
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• 2009

본 연구는 단순한 직사각형 하도에서 발생한 댐 붕괴 및 홍수전파 등에서 만족스러운 결과를 보였던 Riemann 근사해법을 이용한 1차원 유한체적기법을 불규칙한 하도형상의 자연하도에 적용하기 위하여 새로운 기법을 개발하는 것이 목적이다. 이를 위하여 자연하천 단면을 등가의 직사각형 단면으로 변환하는 개념을 도입하였으며, 그 결과, 운동량방정식이 수정되었다. 새롭게 개발된 기법을 정확해가 존재하는 삼각형 단면하도의 댐 붕괴 흐름에 적용하고 그 결과를 비교함으로써, 기법의 정확성 및 적용성이 검증되었다. 단면의 형상 및 단면간 거리가 균일하지 않는 자연하도에 적용한 결과는 실측수위와 비교하여 홍수파의 전파 양상, 도수의 발생 위치 및 크기, 그리고 전 구간에서의 최대 수위가 잘 일치함을 나타낸다. 본 연구결과로부터 기존의 균일한 단면을 사용하여 개발된 기법들을 복잡한 수치처리과정 없이 자연하천 단면에 직접 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권4호
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• pp.39-46
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• 2011

A numerical study of a turbulent natural convection in an enclosure with the lattice Boltzmann method (LBM) is presented. The primary emphasis of the present study is placed on investigation of accuracy and numerical stability of the LBM for the turbulent natural convection flow. A HYBRID method in which the thermal equation is solved by the conventional Reynolds averaged Navier-Stokes equation method while the conservation of mass and momentum equations are resolved by the LBM is employed in the present study. The elliptic-relaxation model is employed for the turbulence model and the turbulent heat fluxes are treated by the algebraic flux model. All the governing equations are discretized on a cell-centered, non-uniform grid using the finite-volume method. The convection terms are treated by a second-order central-difference scheme with the deferred correction way to ensure accuracy and stability of solutions. The present LBM is applied to the prediction of a turbulent natural convection in a rectangular cavity and the computed results are compared with the experimental data commonly used for the validation of turbulence models and those by the conventional finite-volume method. It is shown that the LBM with the present HYBRID thermal model predicts the mean velocity components and turbulent quantities which are as good as those by the conventional finite-volume method. It is also found that the accuracy and stability of the solution is significantly affected by the treatment of the convection term, especially near the wall.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.272-272
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• 2010

We have fabricated alumina thick films by inkjet printing technology. Two different types of ink system were formulated in order to understand their evaporation behaviors and their evaporation effects on the powder distribution on, the surface during inkjet-printed alumina thick films. Single solvent system was formulated with N,N-dimethylformamide(DMF), which led to coffee ring effects which non-uniformly distributed alumina particles on the substrate during the ink evaporation. However, Co-solvent system which consists of both Water and DMF produced relatively uniform distribution of the particles on the substrate. We believe that these two different distributions of alumina particles are attributed to the ink fluid flow directions in the ink droplets ejected from the different ceramic ink system. We have modulated inkjet parameters such as dot-to-dot distance, line-to-line distance, jetting velocity and jetting drop size in order to find out the optimum condition for the printing of alumina thick films from two different ink systems. The surface roughness, microstructures and dielectric properties of these inkjet-printed alumina thick films were investigated.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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• pp.1018-1021
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• 2006

Powdered metal parts and components may be carburized successfully in a vacuum furnace by combining carburizing technology $VacCarb^{TM}$ with a hi-tech control system. This approach is different from traditional carburizing methods, because vacuum carburizing is a non-equilibrium process. It is not possible to set the carbon potential as in a traditional carburizing atmosphere and control its composition in order to obtain a desired carburized case. This paper presents test results that demonstrate that vacuum carburizing system $VacCarb^{TM}$ carburized P.M. materials faster than traditional steel with acceptable results. In the experiments conducted, PM samples with the lowest density and open porosity showed a dramatic increase in the surface carbon content up to 2.5%C and a 3 times deeper case. Currently the boost-diffusion technique is applied to control the surface carbon content and distribution in the case. In the first boost step, the flow of the carburizing gas has to be sufficient to saturate the austenite, while avoiding soot deposition and formation of massive carbides. To accomplish this goal, the proper gas flow rate has to be calculated. In the case of P.M. parts, more carbon can be absorbed by the part's surface because of the additional internal surface area created by pores present in the carburized case. This amount will depend on the density of the part, the densification grade of the surface layer and the stage of the surface. "as machined" or "as sintered". It is believed that enhanced gas diffusion after initial evacuation of the P.M. parts leads to faster carburization from within the pores, especially when pores are open . surface "as sintered" and interconnected . low density. A serious problem with vacuum carburizing is delivery of the carbon in a uniform manner to the work pieces. This led to the development of the different methods of carburizing gas circulation such as the pulse/pump method or the pulse/pause technique applied in SECO/WARWICK's $VacCarb^{TM}$ Technology. In both cases, each pressure change may deliver fresh carburizing atmosphere into the pores and leads to faster carburization from within the pores. Since today's control of vacuum carburizing is based largely on empirical results, presented experiments may lead to better understanding and improved control of the process.

• 전기화학회지
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• 제12권4호
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• pp.329-334
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• 2009

본 연구는 연료전지 운전시 전극 촉매 및 전해질막 내에서 발생하는 연료 및 산화제의 산화/환원 반응 메커니즘, 이동현상, 구성품 열화현상 등을 핵자기 공명 (NMR, Nuclear Magnetic Resonance)을 이용하여 연료전지의 분해나 시료 채취 없이 제자리 (in situ) 분석할 수 있는 진단장치용 연료전지 개발에 관한 것이다. NMR에 사용되는 연료전지는 특수하게 제작된 TCD (Toroid Cavity Detector) 탐침 내부에서 작동하여야 하며, TCD 탐침이 가지는 기하학적 제한 요소들로 인해 일반적인 평판형 연료전지와 달리 원통형으로 제작된다. 이로 인해 반응물의 공급이나 생성물의 제거가 어려우며 누수 현상 및 불균일한 압력 분배가 발생하여 성능이 낮다. 따라서, in situ NMR 분석용 연료전지가 가지는 구조상의 특징인 원통형에 적합한 유로를 설계하고 제작하여 물질 전달 특성을 개선해야 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 NMR 장비 내의 자기장에 영향을 미치지 않는 비자성 물질을 이용해 원 통형 공기극 유로를 개발하여, 산소의 공급 및 반응물의 제거를 원활하게 하였다. 또한, 체결 압력을막-전극 접합체에 균일하게 분배하여 누수 및 누액을 차단하였다. 이를 통해, 상온에서 약 $36mW/cm^2$의 우수한 성능을 나타내는 in situ NMR 진단용 직접 메탄올연료전지 시스템을 개발하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3336-3344
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• 2014

본 연구의 목적은 소규모 응집침전모듈의 개발 및 lab-scale 테스트를 통한 실증이다. 최근 하수처리율이 높아짐에 따라 비점오염원 관리에 대한 관심이 높아지고 있어 소규모 처리장치 개발의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구의 응집침전모듈은 응집공정 이후 외부 영역에서 선회류를 통한 플럭(floc)의 추가 성장 및 미세 플럭 수의 감소, 내부 침전 영역에서 수직 수평류 복합침전방식을 통한 침전효율 증대로 효과적인 고액분리가 가능토록 하였다. 응집침전모듈은 수직 수평류 복합침전 방식을 통해 재래식침전조에 비해 같은 체적에서 침전면적 및 표면부하율을 4.4배 증가시킬 수 있었다. 본 연구에서 외부 및 내부 침전 영역에서의 선회류 형성 유지와 내부 침전영역에서의 균등한 유량분배를 본 공정의 중요한 설계인자로 선정하였고, 이의 도출을 위해 유체유동해석 모델인 FLUENT를 이용하였다. 선회류 유동경향 모사를 통해 유입속도, 외부조의 규격, 하부콘호퍼 깊이 등을 결정하였고 속도분포 및 유량분배 해석을 통해 유출공 직경과 개수, 유출홀 직경 등 내부 침전영역의 세부 규격을 도출하였다. $60{\ell}/hr$규모의 파일럿 테스트 결과 20분의 체류시간 동안(표면부하율은 $37.3m^3/m^2$일)탁도 300~800 NTU의 폐수를 고분자응집제 주입 없이 10 NTU 이하로 처리할 수 있었으며, 유체유동해석 모델을 활용한 설계인자 도출의 가능성을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.245-255
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• 2005

균일한 지하수 유속을 가진 불균질한 등방성 대수층 내에서 정류상태로 흐르는 지하수의 흐름과 함께 이동해가는 비반응성 오염물질에 대한 삼차원 몬테카를로 시뮬레이션이 시행되었다. 로그-정규적으로 분포되어 있는 수리 전도도 K(x)가 임의 장으로 설정되었으며 시뮬레이션 동안에 발생 할 수 있는 불확실성을 감소하기 위해 여러 가지 방법들이 시도되었다. 3,200개 오염 운들에 대한 이차공간적률의 집합적평균 $$lt;S_{ij}'(t',l')$gt;$, 그리고 오염 운중심분산 $$lt;R_{ij}'(t',l')$gt;$이 각기 다른세가지 불균질도 $\omega^2_y1.0,$ 2.5 및 5.0에 대해서 시뮬레이션 되었으며 또한 각기 다른 크기의 평균속도에 수직방향인 선형초기오염원( l=1.5 및 10)에 대해서 입자추적이 행하여 졌다 시뮬레이션된 무차원 종적률들은 일차 근사법에 의한 비에르고딕 이론적 결과와 비교적 잘 일치 하나 시뮬레이션된 무차원 횡적률들은 일차근사법에 의한 이론적 결과들과 잘 일치하지 않으며 특히 불균질도가 큰 대수층에 대해서 그리고 초기 선형오염운의 크기가 작은 무차원 횡이차공간적률에 대해서 뚜렷하게 저평가 했다. 시뮬레이션된 집합적 평균이차적률은 에르고딕 상태에 도달하지 못했으며 일차근사법에 의한 에르고딕 용질 이동에 관한 횡이차공간적률은 시뮬레이션 결과를 저평가 했음을 보인다.