• 한국지구과학회지
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• 제30권4호
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• pp.454-463
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• 2009

본 연구에서는 2006년 1월부터 2009년 2월까지 자연 상태에서 만들어진 솟는 고드름(n=107)을 관측, 분석하여 실험실에서 솟는 고드름을 재현할 수 있는 실험 장치를 개발했다. 이 장치를 이용하여 동영상 관측과 실험(531개의 솟는 고드름 생성)을 통해 그 생성과 성장 원리를 연구했다. 용기의 아래 부분이 위쪽 보다 더 차가운 상태에서 용기 바닥과 물 표면에서부터 얼음이 얼기 시작하는데, 표면에서 얼음이 얼지 않는 부분을 숨구멍이라고 하며 이곳으로부터 솟는 고드름이 만들어지기 시작한다. 솟는 고드름이 만들어지기 시작한 후 계속 성장하기 위해서는 용기 하부의 물이 얼음으로 변할 때의 부피 팽창 효과와 숨구멍을 통해 올라오는 과냉각수의 빠른 빙결 효과 등이 관련된다. 실험 장치에서 아이스 트레이 큐브에 증류수를 넣고, -12- $-13^{\circ}C$의 온도를 약 1시간 30분 정도 유지시키면 수면에 살얼음과 숨구멍이 생기기 시작한다. 숨구멍으로부터 생기기 시작한 솟는 고드름은 10-30분 동안 성장하고, 끝이 막히면서 성장을 멈춘다. 솟는 고드름의 형태는 7가지로 분류되며 자연 상태에서는 꼭지형과 기운형이 많았고, 실험실에서는 수직형이 가장 많았다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.40-44
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• 2019

This study investigates mixtures of water and cryoprotectant agents (CPAs) to store high-grade cold energy. Although water is an ideal material for a cold thermal storage (CTS) due to its high specific heat, undesirable volume expansion may cause structural stresses during freezing. The volume expansion can be alleviated by adding the CPAs to water. However, the CPA aqueous solutions not only have different thermal properties but also transit to amorphous state different from pure water. Therefore, these characteristics should be considered when using them as material of the CTS. In experiments, glycerol and dimethyl sulfoxide (DMSO) are selected as the candidate CPA. The volume expansion of the solution is measured by an in-situ strain gauge in low temperature region. The specific heat capacity of the solution is also measured by differential scanning calorimetry (DSC). Both the amount of volume expansion and the specific heat capacity of the CPA aqueous solution decrease in the case of higher concentration of CPA. These characteristics should be contemplated to select optimal aqueous solution for CTS for liquid air energy storage system (LAES). The CPA solutions have advantages of having wide temperature range to utilize the latent heat of water and higher sensible heat of the CPA. The CPA solutions which can satisfy the allowable stress of the structure are determined. Consequently, among the CPA solutions investigated, DMSO 20% w/w solution is the most suitable for the CTS.

• 대기
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• 제26권1호
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• pp.73-84
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• 2016

A method to make ice spike using home refrigerator with ice tray was found. Many experiments have carried out with this method and many natural phenomena occurring on the formation of ice spike are found. A new concept of the Latter Freezing Water (LFW) was imported to explain the ice spike formation. At LFW position on water surface, the Sprout of Super cooled Water (SSW) grows by the Volume Expansion Effect (VEE) caused by the phase change of water in water. And air bubbles that are expelled from ice during freezing process, gather, rise, and detonate at the upper most part of SSW that make SSW freeze and grow upward with the water pipe in it. Together with VEE the capillarity in the water pipe makes the column grow more, that makes the ice spike. Many other findings were succeeded; 1) Ice spike process is completed before the whole water freezes. 2) If water is corrupted or shocked, even though it is very slight, ice spike is not generated. 3) Rain water contains the most LFW among all kind of waters used in experiments. 4) LFW is changed into normal water after passing the ice spike. 5) A new concept of the ice bullet is introduced. 6) The reason of frequent occurrences of the ice spike at Mt. Mai is investigated also.

• 한국표면공학회지
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• 제54권5호
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• pp.222-229
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• 2021

Icing causes various serious problems, where water vapor or water droplets adhere at cold conditions. Therefore, understanding of ice adhesion on solid surface and technology to reduce de-icing force are essential for surface finishing of metallic materials used in extreme environments and aircrafts. In this study, we controlled wettability of aluminum alloy using anodic oxidation, hydrophobic coating and lubricant-impregnation. In addition, surface porosity of anodized oxide layer was controlled to realize superhydrophilicity and superhydrophobicity. Then, de-icing force on these surfaces with a wide range of wettability and mobility of water was measured. The results show that the enhanced wettability of hydrophilic surface causes strong adhesion of ice. The hydrophobic coating on the nanoporous anodic oxide layer reduces the adhesion of ice, but the volume expansion of water during the freezing diminishes the effect. The lubricant-impregnated surface shows an extremely low adhesion of ice, since the lubricant inhibits the direct contact between ice and solid surface.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.728-734
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• 2016

최근 들어 국민 식생활 문화가 개선되고 생활수준이 향상됨에 따라 소프트 아이스크림, 슬러시와 같은 일회용 냉동 유제품의 소비가 급증하고 있다. 이들 냉동 유제품은 소형 냉동 시스템에서 만들어진다. 소프트 아이스크림 제조기의 냉매로 그간 R-502가 주로 사용되어 왔으나 오존층 파괴와 관련하여 R-404A로 대체되고 있다. 본 연구에서는 냉각기 체적 2.8 리터인 R-404A를 사용하는 소프트 아이스크림 제조기에 대하여 최적화와 성능평가를 수행하였다. 최적화는 적정 냉매량 및 팽창 밸브의 개도를 찾는데 주안점을 맞춰 수행되었다. 최적 조건에서 아이스크림 제조 시간은 10분 5초, COP는 0.57로 나타났다. 이 제품에 대하여 무 간격 연속 판매 시험, 30초 간격 연속 판매 시험, 극한 시험을 수행하여 성능을 평가하였다. 무 간격 연속 판매는 20개까지 가능하였고 30초 간격 연속 판매는 무한대로 가능하였다. 또한 여름철 및 겨울철 환경에도 아이스크림 판매가 가능한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 냉동식품 제조기를 비롯한 여타 냉동 사이클의 최적화에도 활용될 수 있을 것이다.

• 태양에너지
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• 제15권1호
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• pp.3-11
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• 1995

본 연구는 수평원통내에 물을 체적비($V_l/V_{tot}$) 0.50, 0.91로 각각 장입한 후 물의 조기 과열온도와 벽면 냉각온도를 각각 변화시키면서 내향 응고시켰을 경우, 시간에 따른 상변화물질의 평균온도, 상경계면의 형상, 응고율, 응고에너지 등을 실험적으로 구하여 이를 비교 검토한 것이다. 응고진행시 상경계면은 물의 초기 과열온도가 높을수록 응고초기에 상단부분이 하단부분보다 빠르게 진행되었으나 응고가 진행됨에 따라 상하단의 상격계면 전진속도는 거의 동일하게 나타났다. 동일한 온도조건에서 전과정에 걸친 응고율($M_s/M_{tot}$)은 체적비 0.5인 경우가 0.91인 경우 보다 크게 나타나 수평원통내 물의 내향응고시 물의 체적비($V_l/V_{tot}$) 변화에 의한 영향도 고려하여야 함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.142-155
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• 1992

본 연구에서는 실제 빙축열 시스템의 해석을 위한 기초 모델로서 수직원관 주 위의 응고과정에 대하여 밀도차와 자연대류 효과 및 최대 밀도점을 나타내는 밀도-온 도 관계식을 도입한 수치해석과 실험을 통하여 여러가지 매개변수들이 상변화에 미치 는 영향을 알아 보았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.719-725
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• 2017

최근 들어 국민 식생활 문화가 개선되고 생활수준이 향상됨에 따라 소프트 아이스크림, 슬러시와 같은 일회용 냉동 유제품의 소비가 급증하고 있다. 이들 냉동 유제품은 소형 냉동 시스템에서 만들어진다. 소프트 아이스크림 제조기의 냉매로 그간 R-502가 주로 사용되어 왔으나 오존층 파괴와 관련하여 R-404A로 대체되고 있다. 하지만 R-404A도 지구온난화지수(GWP)가 높아 지구온난화지수가 낮은 냉매로의 전환이 필요하다. 본 연구에서는 R-404A의 대체 물질로 R-290/R-32를 고려하였다. 냉각기 체적 2.8 리터인 소프트 아이스크림 제조기에 R-290/R-32를 적용하여 최적화를 수행하였다. 최적화는 적정 냉매량 및 팽창밸브의 개도를 찾는데 주안점을 맞춰 수행되었는데 최적 조건 (충전량 1000 g, 밸브 개도 "0" (제조사 세팅치))에서 아이스크림 제조 시간은 6분 24초, COP는 0.83으로 나타났다. R-404A에서 아이스크림 제조시간은 6분 22초와 R-290/R-32와 유사하고 COP는 0.90으로 R-404A에서 다소 높게 나타났다. 이는 본 실험에 사용된 압축기가 R-404A용이기 때문으로 향후 R-290/R-32용 압축기가 개발되면 소비동력은 개선되리라 예상된다. 본 연구 결과는 냉동식품 제조기를 비롯한 여타 냉동 사이클의 최적화에도 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.53-62
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• 2016

흙의 다짐 특성에 영향을 주는 주요인자 중 하나인 온도는 지역과 계절에 따라 다양하게 변화하는 특성을 가진다. 최근 동토지방에서 많은 토목공사가 시행되고 있지만, 온도와 관련된 흙의 다짐기준 및 지침을 정량화할 수 있는 문헌은 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 온도에 따른 흙의 다짐특성을 시험을 통해 평가하고자 하였다. 시험을 위해 러시아 시베리아, 캐나다 앨버타 주 오일 샌드 지역 등에서 자주 쓰이는 성토재료인 모래의 온도별 다짐특성을 나타낼 수 있는 주문진 모래를 사용하였으며, 표준다짐시험을 흙의 다양한 온도조건($-10^{\circ}C$에서 $17^{\circ}C$)에서 수행하였다. 시험 결과 영상 온도에서는 다짐 시 벌킹 효과로 인해 흙 공시체의 부피 팽창이 발생하였으며, 그 범위는 0%~6%이였다. $0^{\circ}C$에서 $17^{\circ}C$까지 온도가 증가하면서 최대 부피(최소 건조단위중량)에 해당하는 함수비는 감소하였고, 최소 부피(최대 건조단위중량)에 해당하는 함수비는 온도가 증가함에 따라 약간 증가하였다. 영하 온도의 경우 함수비가 추가됨에 따라 건조단위중량은 지속적으로 감소하였다. 영하 온도에서는 벌킹이 발생하지 않았으며 물의 단위부피보다 얼음의 단위부피가 더 크기 때문에 흙 공시체의 부피가 증가하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2008년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.227-233
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• 2008

Porous concrete has large continuous voids of 20-30 % by volume, and this concrete is attractive as environmental material in Japan i.e. permeable road pavement, river bank protection with vegetation and green roof system which influence thermal environment. It is necessary to confirm the frost resistance when constructing porous concrete structure in cold region. However applicable test method and evaluation criterion of porous concrete has not defined yet. Therefore, the object of this study is to investigate the frost resistance of porous concrete and this investigation attempts to address this concern by comparing 4 kinds of specified freezing and thawing tests methods (JIS A1148 procedure A/B and RILEM CIF/CDF test) in consideration of actual environment. RILEM freeze-thaw tests are different from JIS A1148 freeze-thaw tests, which are widely adopted for evaluating the frost resistance of conventional concrete in Japan, in water absorption, cooling rate, length of freezing and thawing period, and number of freezing and thawing cycles. RILEM CIF test measures internal damage and is primarily applicable for pure frost attack. CDF test is appropriate for freeze-thaw and de-icing salt attack. JIS A1148 procedure A/B showed extremely low frost resistance of porous concrete if the large continuous voids were filled with water and the ice expansion in the large continuous voids set in during cooling. Frost resistance of porous concrete was improved by mixing coarse aggregate (G7) which particle size is smaller and fine aggregate in JIS freezing and thawing tests. RILEM CIF/CDF test showed that freeze-thaw and de-icing resistance of porous concrete was seems to be superior in that of conventional concrete.