• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.3708-3713
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• 2015

본 연구의 목적은 연료전지 자동차의 스택 시스템의 열적 특성을 파악하기 위하여 상용 수치 해석 프로그램을 이용하여 열전달 성능을 해석적으로 고찰하였다. 이를 위하여 연료전지 자동차가 일반도로 및 등판도로 등 주행 특성에 따른 스택 열관리 시스템의 냉각 특성과 에어컨의 작동 여부 등 운전 특성에 따른 스택 열관리 시스템의 냉각 특성을 고찰하였다. 스택 라디에이터로 유입되는 공기 유속이 증가함에 따라 모든 냉각수 유량조건에서 열전달 성능은 향상되었다. 공기 유속이 2 m/s에서 10 m/s로 증가함에 따라 스택 라디에이터의 열전달 성능은 냉각수 유량 20 l/min에서 105.3% 증가하였고, 냉각수 유량 120 l/min에서 221.3% 증가하였다. 스택 라디에이터는 가혹조건인 등판 각도 8% 및 속도 50 km/h에서 냉각수 입구 온도차 $9.45^{\circ}C$로 일반조건인 등판 각도 0% 및 속도 120 km/h에서 냉각수 입구 온도차인 $5.1^{\circ}C$보다 85.3% 증가했다. 또한, 연료전지 자동차가 가혹조건인 등판 주행시 에어컨 시스템을 작동할 경우 스택의 안정적 작동을 허용하는 한계 온도인 $70^{\circ}C$를 초과할 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.20-28
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• 2007

압축기의 써지 현상을 관찰하는 가장 쉬운 방법의 하나로는 부분품의 성능특성도상에 정적 그리고 동적 운용 특성을 나타내는 것이 될 수 있다. 이 경우 엔진의 작동범위가 써지 범위에 의하여 제한될 것이고 따라서 엔진은 엔진의 정적 또는 과도 성능의 전 과정에 걸쳐 일정한 써지 한계를 갖도록 요구되고 있다. 로터의 극관성 모멘트, 닥트 내 공기/가스의 용적 그리고 열전달 효과 등은 엔진의 작동이 정적 특성으로부터 일탈하게 되는 주요 요소들이다. 시스템 내에서 열교환기가 존재하는 경우처럼 큰 용적의 경우 그것은 동적 작동 특성에 상당한 영향을 주게 될 것인데 본 논문에서는 보조동력기관으로 사용되는 마이크로터빈의 예를 들어 엔진의 과도성능 특성에 압축기의 출구에서 추출되는 냉각공기가 미치는 영향을 조사코자 하였다. 질량 및 일 그리고 회전수 일치 법칙에 근거하여 터빈을 흐르는 가스 유량, 압력비, 회전 속도, 동력 그리고 모멘트가 계산되었다. 본 연구의 결과는 제어시스템 설계를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 이러한 과도 성능을 계산하기 위한 프로그램을 개발을 위해서 상업용 MathCAD 소프트웨어를 사용하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2001년도 제16회 학술발표회 논문초록집
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• pp.86-89
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• 2001

본 연구는 화재를 효과적으로 진압하기 위한 비활성가스제너레이터의 성능 해석 및 실험에 관한 연구의 내용을 담고 있다. 비활성가스제너레이터는 가스터빈을 이용하여 화재를 진압하기 위한 비활성가스를 제조한다. 일반적으로 연소화합물 속에 산소함유량이 낮을수록 화재진압이 용이한 것으로 알려져 있다. 비활성가스제너레이터 시스템에 급수 노즐을 설치하여 물을 분사하는 경우 화재진압에 필요한 냉각 및 질식효과를 갖는 다는 점에서 유리하다. 비활성가스제너레이터 성능에 미치는 몇몇 중요한 인자인 압축비, 과급 공기지수, 연소기 입출구 온도, 공기 유량 및 급수량에 관한 영향을 조사하였다.

• 설비공학논문집
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• 제11권5호
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• pp.692-699
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• 1999

The vortex tube is a sample device for separating a compressed gaseous fluid stream into two flows of high and low temperature without any chemical reactions. The phenomena of energy separation through the vortex tube were investigated experimentally, to see the effects of the number of nozzle holes on the energy separation. The experiment was carried out with the number of nozzle holes from 1 to 10 by varying inlet pressure and cold mass fraction. The experimental results were indicated that the effective number of nozzle holes for the best cooling performance was found as 4. Also, to find effective use in a given operation conditions, the temperature difference of cold air and the cooling capacity of vortex tube was compared. The result is that cooling capacity was more important than temperature difference of cold air.

• 전력전자학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.469-475
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• 2008

본 논문에서는 소형 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지 스택의 마이크로프로세서를 이용한 제어에 관하여 소개한다. 연료전지 제어의 핵심 기술인 스택 내부의 수분 관리는 부하에 의해 요구되는 연료와 온도에 따른 냉각용 공기의 유량을 적절하게 조절하고, 잉여수분을 스택으로부터 배출시킴으로써 성취된다. 이러한 주변장치(BOS: Balance of Stack)의 제어는 시스템의 안정적인 운전을 좌우하는 중요한 요소이기 때문에 이를 정확하게 제어하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 최적 운전조건에서 공기유량과 퍼지주기를 측정하고 이를 바탕으로 BOS를 제어함으로써 BOS의 소비전력을 최소화하여 연료 효율을 향상시킬 수 있었으며, 이를 실험을 통해 검증하였다. 마이크로프로세서를 이용하여 개발된 제어기는 시스템의 운전 안정성을 향상시켜 소형 연료전지 스택의 제어에 널리 사용될 것으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제25권2호
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• pp.86-93
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• 2016

화력발전소 터빈 본관 내부는 고온의 스팀 배관, 탈기기, 스팀 저장 탱크, 수증기 차단 밸브 등의 존재로 터빈 본관 작업 공간의 공기가 고온으로 올라가서 작업자가 장시간 작업하기 곤란한 경우가 발생한다. 터빈 빌딩 작업공간의 공기를 냉각하기 위해 터빈 빌딩 창문을 개방하여 외부의 찬 공기로 냉각하고 상부에 환풍기를 설치하여 외부로 배출한다. 이렇게 한 경우에도 국부적으로 고온의 영역이 존재하여 작업 공간의 냉각을 위한 추가적인 환풍기 설치가 필요하고, 이 경우 환풍기의 위치와 유량에 대한 최적화가 필요하다. 본 연구는 여러 가지 경우의 열 유동 해석을 통해 쾌적한 작업환경을 위한 추가적인 환풍기의 위치와 용량을 최적화한 방안을 제시 하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구를 통해 기존 환풍기 위치와 용량을 기준으로 터빈 본관 내부의 고온 영역인 탈기기 영역근처의 열원을 배출하는 환풍기를 추가로 설치하는 것이 전체온도를 $3.0^{\circ}C$, 가장 고온의 영역인 탈기기영역의 온도를 $4.2^{\circ}C$ 저감할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1091-1097
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• 2017

상용(Commercial type) 냉각 팬이 적용된 방산용 전자장비는 생산 기간 중 팬 단종이 빈번하게 발생된다. 팬 단종 문제의 해결을 위해서는 대체 팬 선정이 필요하며, 고온 동작 시험 등의 장비 성능 및 신뢰성 검증이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 생산 과정에서 활용 가능한 효과적인 대체 팬 선정 및 검증 방안에 대해 연구하였다. 먼저, 장비 냉각에 필요한 유량 및 압력을 계산하여 대체 팬을 선정하였고, 신뢰성을 확보한 CFD 방열 해석 모델을 활용해 팬 선정의 타당성을 검증하였다. 이후 대체 팬을 장비에 적용하여 고온 운용 시험을 수행하였다. 그 결과 장비는 고온 환경에서 정상적인 기능을 발휘하였으며, 주요 부품 및 내부 공기 온도는 열적으로 안정된 상태임을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.424-426
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• 2008

초소형 가스터빈에 사용되는 소형 고속 구름베어링의 연료윤활 특성을 실험적으로 조사하였다. 윤활유로는 항공용 가스터빈에서 사용되는 MIL-PRF-7808 터빈오일과 항공용 가스터빈의 추진연료로 사용되는 JP-8 연료를 사용하여 운용특성을 비교하였고, 시험용 베어링으로는 내경 17 mm의 깊은 홈(deep groove) ball bearing과 내경 20 mm의 원통형(cylindrical) roller bearing을 사용하였다. 베어링의 연료윤활에 따른 특성을 비교하기 위하여 오일 및 연료를 공급하며 고속베어링 시험을 수행할 수 있는 시험 장치를 개발하여 하중, 냉각공기 온도, 윤활유량 및 회전속도를 변화시키면서 시험을 수행하였다. 30,000 rpm에서 70,000 rpm까지 회전속도를 변화시키면서 시험한 결과 깊은 홈 볼베어링은 축하중과 회전속도가 증가하는 경우 베어링 케이지에 마모가 발생하였으며 마모상태는 오일윤활보다 연료윤활시 마모가 더 많이 발생하였고 본 베어링의 속도한계인 59,000 rpm까지는 연료 윤활로 운용이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 연료윤활의 경우가 오일윤활의 경우보다 베어링 온도가 더 낮은 것을 알 수 있었는데 이는 베어링의 냉각특성이 연료윤활인 경우가 오일윤활의 경우보다 더 좋기 때문이라 판단된다. 본 실험을 통하여 소형 항공용 가스터빈의 주축 베어링 윤활방식으로 연료윤활 방식이 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권4호
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• pp.319-327
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• 2010

공학적 안전설비 공기정화계통과 관련된 실험 수행을 위해 원자력등급 ESF 공기정화계통 시뮬레이터를 설계, 제작, 검증하였다. 영광 5,6호기 주제어실 공기정화계통의 공급자 정보, 도면 등을 기준으로 실사를 통해 치수를 확인하여 3D CAD 모델을 작성하였다. 모델과 현장 계통의 실측 유량을 기준으로 CFD 분석을 수행하였다. 공기정화계통으로 유입되는 공기는 $30^{\circ}C$, 유동형태는 균일한 것으로 가정하고, 검사 기록지에 의한 주제어실 ESF 공기정화계통의 유량이 12,986 CFM이고, $610{\times}610mm^2$의 HEPA 필터가 9개 설치되어 있으므로 HEPA 필터 단면를 지나는 유속은 1.83 m/s이다. 주제어실 공기정화계통 모델링시 공기 유동이 흐르지 않는 필터 테두리 지지대를 고려하여 현장과 유사한 유동현상을 모사하였다. 약 8 m/s로 기록된 활성탄 흡착기 하단의 공기유동은 별도의 분석을 통해 7 m/s 이상의 유속이 모사되도록 CFD 분석하였다. 연료건물 비상배기계통 및 비상노심냉각계통 기기실 배기정화계통의 공기정화계통에 대해서도 CFD 분석한 결과, 시뮬레이터의 유속을 조절하면 세가지 ESF 공기정화계통을 모두 모사할 수 있음을 확인하였다. CFD 분석 후 시뮬레이터를 원자력등급으로 제작하였고, 본 실험에 착수하기 전에 공기유동 분포도실험을 통해 시뮬레이터의 신뢰도를 검증하였다. 검증결과 중급 필터를 장착한 상태에서 시뮬레이터의 필터 지지대 부분을 제외한 내부에서 공기유동이 고르게 분포함을 확인하였고, 제작된 시뮬레이터는 Reg. Guide 1.52(Rev.3) 개정 내용 확인을 위한 실험에 사용되었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.243-246
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• 2010

최근 정보량의 급격한 증가로 데이터센터는 점차 대형화되고 있으며, 통합적으로 관리/운영되기 위해서는 전산실내 적절한 온도와 습도의 유지가 필수적이므로, 전산실내 에너지의 사용 효율을 극대화하기 위한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 이 연구에서는 국내 공공부문의 대형 전산실을 모델로 선정하여 전산실 내 서버의 위치, 용량 그리고 냉각시스템 등을 고려하여 전산실내 열/유동특성을 수치적으로 규명함으로써, 에너지 효율 극대화를 추구하고 전력을 절감하여 저탄소 녹색성장과 그린IT 환경을 구축 하고자 한다. 이를 위하여 실제 측정한 환경 데이터를 바탕으로 전산유체역학(CFD)을 이용하여 3차원 비압축성, 정상상태의 열/유동특성을 예측한다. 또한 기존 및 개선된 전산실에 대한 비교결과를 바탕으로 새로운 열/유동조건을 도출하며, 이를 통하여 전산실 운영에 필요한 에너지 효율향상 방안을 제안하고자 한다. 연구 결과, 전산실 천장의 냉기유입부분과 열기배출부분으로 나뉘어 냉복도와 온복도를 형성하며, 내부 서버와 기타 각종 장비들의 발열 등으로 부분적인 열섬(Thermal island)현상이 나타났다. 이러한 열섬현상을 줄이고, 전산실내 환경을 최적화하기 위하여 찬공기 유입부분의 속도, 배출구의 유량, 그리고 냉/온 복도의 역할 변경 등 여러 가지 가능한 매개변수에 대한 연구가 필수적이다. 또한, 서버에서 발생한 고온의 공기를 배출하는 것이 전산실 내 적절한 온도구현에 효과적이며, 열섬현상을 방지하기 위해서는 이 부분에 차가운 공기의 유입이 필요하다는 것을 알 수 있었다.