• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.309-316
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• 1999

본 연구에서는 오리멀젼을 연료로 하는 가스화기를 대상으로 전산유체역학 방법론을 적용하여 연료의 가스화 반응 특성을 파악하고자 하였다. 특히, 산화제의 양에 따른 가스화기내 생성 가스의 농도 분포를 예측해 보고, 분무되는 오리멀젼 액적의 직경 및 분사 각도, 그리고 연료 주입구에서의 유입 속도 변화등 연료의 유입 조건에 따른 반응장의 유동 특성을 고찰해 보았다. 본 연구에서는 산화제와 오리멀젼의 비가 0.88일 때 가스화 반응이 가장 활발히 진행되어 연료로서 효용 가치가 있는 CO, H$_2$의 농도가 출구에서 높게 나타났으며, 오리멀젼 액적의 직경이 작을수록 반응성이 좋았고, 분무 각도가 45$^{\circ}$로 유입될때 혼합 효과가 증대되었다. 따라서, 액적을 연료로하는 가스화기 운전시 유입되는 액적의 직경은 수십$\mu\textrm{m}$로 무화시켜 반응시키고, 벽면쪽으로 액적이 치우치지 않도록 적절한 각도로 분무시켜주는 것이 전체시스템의 효율을 항상시킬 수 있는 방안이라고 판단되었다. 또한 선행된 해석 결과를 토대로 100톤/일급 고온.고압 플랜트에 대한 해석을 수행하여 봄으로써 적절한 오리멀젼 가스화기 운전 조건의 기본 자료를 확보하고자 하였다.

• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.188-194
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• 2010

DCFC는 가스 터빈이나 엔진과 달리 탄소를 사용하여 전기화학반응을 통해 직접 전기를 생산하는 연료전지이며, 주요 특징으로 기존의 발전설비 보다 높은 효율과 낮은 배기 배출물을 발생한다. 본 연구에서는 간단한 열역학 평형 해석을 통해 CO와 $CO_2$가 이론 기전력에 미치는 영향을 확인하였으며, 2차원 CFD 해석 방법을 이용하여 온도에 따른 반응 생성물 변화를 살펴보았다. 그 결과, CO 생성 반응(Boudouard 반응)을 동시에 고려한 이론 기전력 값은 $CO_2$ 생성 반응만 고려한 값(약 1.02 V)보다 크며, 특히 온도가 증가할수록 그 값이 증가함을 보여주었다. 2차원 수치해석 결과를 통하여서 Boudouard 반응이 고온으로 갈수록 중요하며, 비활성 기체로 인하여 Boudouard 반응이 지연됨을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제26권6호
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• pp.819-823
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• 1994

쌀전분을 이용한 지방대체소제의 개발을 목적으로 ${\alpha}-amylase$를 이용하여 가수분해도가 낮은 rice maltodex-trin을 제조하고 이의 일반적인 특성과 유동특성을 검토하였다. 쌀전분을 고온에서 호화시킨 후 내열성 ${\alpha}-amylase$로 가수분해 시킨 rice maltodextrin의 평균 중합도는 D.E. 값이 3,4,5,6일 때 각각 72.8, 64.7, 56.3, 48.7이었으며, 상당히 한정된 중합도 분포를 나타내었다. D.E. $3{\sim}6$의 maltodextrin의 찬물에 대한 용해도는 D.E. 값의 중가에 따라 473%에서 71.5%로 현저하제 증가되었다. Rice maltodextrin 8%(w/v) 용액은 의가소성 유체거동을 보였으며, D.E. 값이 증가함에 따라 유동거동지수 n가 강소하였구 곁보기 점도는 $2{\sim}7\;mPa{\cdot}s$ 범위의 값을 가졌다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권2호
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• pp.92-97
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• 2008

일반적으로 해수가 강으로 침입하거나 담수가 해양으로 유입을 하면 두 유체간의 밀도차에 의한 밀도류의 성질을 가진다. 하지만, 염분과 온도가 동시에 밀도의 차를 결정하는 경우, 특히 이 중 하나가 중력과 불안정한 수직 분포를 갖게되면 이중확산이 혼합을 결정하는 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 고온, 고염의 수괴가 저온, 저염의 수괴로 진입할 때 기계적 혼합과 이중확산에 의한 대류가 혼합에 미치는 상대적 영향을 비교 연구하였다. 실험실에서 차갑고 염도가 없는 주 흐름에 온도가 높고 염분이 높은 밀도류를 조심스럽게 방류시켜 정상상태의 염수침입 형태를 유지하였다. 수평방향으로 따라 밀도율(Turner 1979)이 15정도 되면 온도와 염분의 유출입량비율이 가파르게 변화하였고, 전체적으로 방출구 부분에서 이중확산의 영향이 강하게 나타나게 되며 이 경우에는 총 방출량도 함께 증가하였다. 아울러 밀도율이 낮은 경우 밀도율이 높은 경우에 비해서 약 $6{\times}10$배의 높은 혼합율을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.907-915
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• 2008

하이드라진(N2H4) 아크젯 추력기의 열화학 유동장 해석을 위한 전산유체해석을 수행하였다. 열복사와 전기장이 고려된 압축성 유동해석을 위해서 RANS 방정식을 수정하여 사용하였다. 로렌츠 힘과 Ohm 가열효과를 고려한 Maxwell 방정식이 유동방정식과 결합되어 전기 방전으로 인한 전기장해석을 위해 이용되었다. 아크젯 추력기 내부에서 유동장은 충분히 고온상태이기에 화학평형 해석이 이용되었으며, 광학 두께를 이용한 열복사 모델이 유동방정식에 적용되었다. 계산 결과들은 아크젯 추력기유동이 동결유동에 비해 추력은 180%증가되며, 비추력은 200%가까이 상승됨을 보여준다. 또한 유동장 해석 결과들은 아크젯 추력기 내부의 열적 물리적 특성에 대한 이해를 돕는다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제29권2호
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• pp.141-150
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• 2004

우리가 소비하는 가공 식품은 위생상 안전하도록 살균처리가 이루어진다. 식품 내에 존재할 수 있는 유해 세균은 일정 살균온도에서 살균에 필요한 시간 동안 노출되면 사멸하며, 일반적으로 살균온도가 높을수록 살균에 필요한 시간은 단축된다. 연속살균장치는 혼합 및 저장탱크에 담겨진 식품을 점프로 이동시키면서 가열 열교환기에서 살균온도로 가열하고 단열관을 거치는 동안 살균온도를 유지시켜 살균을 완료한다. 또한 살균된 식품은 냉각용 열교환기에서 상온으로 냉각되며 이 과정에서 회수되는 열은 저장탱크에서 유입되는 식품의 예열에 사용되어 에너지 효율을 제고하는데 사용되기도 한다. 이와 같이 관을 이동하면서 가열되는 살균장치는 기존의 배치식 살균방법에 비하여 균일하게 가열이 이루어지므로 130C의 고온으로 살균할 수 있어서 살균에 필요한 시간을 수초에서 수십초 정도로 단축시킬 수가 있고 그에 따라 열손상을 크게 줄일 수 있다. 또한, 상온으로 냉각된 식품을 포장함으로써 저렴한 가격의 포장용기를 사용할 수 있고 상온에서 저장할 수 있으므로 저장비용이 저렴한 장점이 있다. 그러나, 가공식품에 고기나 야채와 같은 고체 상태의 식품이 함유된 경우에는 액상 식품이 열 교환기에서 순간 가열되며, 고상 식품은 액상식품과의 대류에 의한 열전달로 가열된다. 이 과정에서 고상식품은 이동관 내벽이나 다른 고상식품과 부딪치거나 회전하면서 이동관 내부에서 자유롭게 운동하게 된다. 이 과정에서 액상식품과의 상대이동 속도가 발생하여 이것이 대류열전달에 영향을 미치게 된다. 이 상대이동속도에 따른 대류 열전달계수는 고상식품의 내부온도 결정에 사용되는 연속살균장치의 중요한 설계인자이다. 대류열전달계수는 연속살균장치에서 자유로이 이동하는 고상식품의 중심부의 온도를 측정하여 결정할 수 있으나 이는 현실적으로 어렵다. 따라서 본 연구에서는 고정된 고상식품에 액상식품을 이동시켜 상대속도를 재현하고 액상식품의 온도와 고상식품의 중심온도를 측정하는 장치를 개발하였으며, 각 상대속도와 액상식품의 점도 별 대류열전달계수를 결정하는 프로그램을 유한차분법을 이용하여 개발하였다. 이 장치를 분당 15, 30, 40 리터의 유량에서 유체의 점도를 0에서 15 centipoise 사이의 세 수준에서 정육면체 소고기를 모델 고상식품으로 내부 온도분포를 측정하였으며, 유한차분법 프로그램으로 대류열전달계수를 결정하였다. 대류열전달계수는 792에서 2,107 W/m$^2$로 분석되었다. 대류열전달 계수는 액상식품과의 상대속도가 증가함에 따라서 증가하였고, 점도가 증가함에 따라서는 감소하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권12호
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• pp.109-116
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• 2005

재생냉각형 액체로켓 연소기의 냉각채널 설계에 대한 탄-소성 구조설계를 수행하였다. 구조해석에 필요한 데이터를 얻기 위하여 여러 가지 온도에서 재생냉각 챔버 제작에 사용하는 구리합금의 단축인장시험을 수행하였다. 재료시험 결과 구리합금은 브레이징 공정 후에 연화되어 강도 값이 매우 저하되며 온도가 증가함에 따라 유동 응력 값이 더 작게 나타났다. 재료시험 데이터를 이용하여 냉각채널의 구조해석을 수행한 결과 채널 내부 냉각유체에 의한 내부압력보다 고온의 연소가스에 의한 열 하중에 의하여 채널의 변형이 심하게 발생함을 확인하였다. 따라서 기계적인 하중을 견딜 수 있는 한도 내에서 냉각채널의 두께를 감소시켜 열 하중을 최소화함으로서 연소기의 무게 감소, 냉각성능 향상, 그리고 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권7호
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• pp.652-659
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• 2011

항공기 IR(Infrared; 적외선) 피탐지성 감소 연구를 위해 후방동체 주위 열유동장과 IR 신호를 예측하는 시스템을 구축하였다. 아음속 무인전투기(UCAV)를 대상 항공기로 고려하여 가상 임무 설정 및 성능해석을 통해 가상 엔진을 선정하였다. 또한 각 임무를 만족시키는 노즐을 설계한 후, 고속 고온 열유동장 CFD 해석코드를 이용하여 최대 출력에서의 노즐 내부 유동을 해석하였다. 예측된 노즐 표면 및 후방 동체의 온도는 고체표면 복사 열교환 및 신호 예측코드와 연계시키는 시스템과 연동시켜 최종적으로 IR 신호를 계산하였다. IR 밴드 및 관찰 각도에 대한 IR 신호의 변화를 분석하여 IR 감소설계를 위한 정성적 정보를 도출하였다.

• 한국음향학회지
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• 제22권7호
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• pp.545-553
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• 2003

압전 변환기를 사용하는 초음파유량계에서 고온의 유체로부터 압전 변환기를 보호하기 위하여 도파관을 사용하면서 종진동 초음파 전파성능을 향상시키기 위한 연구를 하였다. 도파관을 따라 전달되는 열을 효율적으로 차단하는 도파관 재질을 선정하였고, 압전 변환기를 보호할 수 있는 도파관의 최소 길이를 파악하였다. 균일한 원형 봉의 종진동 가진 응답을 구하여 진폭을 최대로 하는 도파관 길이를 선정하였다. 원추형 테이퍼 봉의 가진 응답을 구하여 도파관의 단면 크기가 길이방향으로 작은 쪽에서 파동이 증폭됨을 확인하였다. 균일한 도파관에서 단면 반지름이 작을수록 펄스 파 분산이 줄어듬을 파악하고, 단일 봉 도파관을 사용한 실험으로 이를 입증하였다. 실용적 도파관으로서 철심 조합형 도파관을 제시하고 제작과 평가를 통하여 파동 전파의 우수성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.116-121
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• 2006

액체로켓 추진시스템에서 가압시스템은 발사체 추진제 탱크의 얼리지 공간에 제어된 가스를 공급하는 것이다 가압시스템에서 고온 가스 열교환기를 적용하는 데는 가압제의 비용적을 증가시켜 전체 발사체 시스템의 중량을 감소시키는 장점이 있다. 그러므로 가압시스템 성능에 있어서 주목할 만한 개선점은 특히 극저온 시스템에서 얻어질 수 있다. 본 연구에서는 외부 유체와 가압제로 공기와 $CN_2$를 각각 적용하였다. 가압제 토출 특성에 관한 수치 해석은 PTF에서 수행된 실험 결과와 비교되었다. 해석과 실험 결과의 오차는 약 ${\pm}15%$ 이내로 나타났다. 이러한 해석적 접근을 사용하면 액체산소에 잠겨진 극저온 가압제의 온도강하율을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.