• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.129-135
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• 2008

30톤급 액체로켓엔진용으로 개발된 일체형 재생냉각 연소기는 연료를 확대노즐부의 중간에서 공급하는 방식으로 설계되었으며, 노즐 끝단에서 공급되는 방식에 비해 냉각유로는 복잡해지지만 열유속이 상대적으로 낮은 확대노즐부의 냉각유량을 줄임으로서 압력손실을 감소시키는 동시에 공급라인을 포함한 연소기 전체 외경이 줄어들어 엔진 구성에 유리한 장점을 있다. 본 연구에서는 이와 관련한 연료링과 양 방향 냉각 채널, 그리고 연결/분기 유로에 대해 수치해석을 통한 세밀한 설계검토를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.67-72
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• 2004

경험식을 이용한 1차원 해석에 의하여 30톤급 재생냉각 연소기의 냉각 유로 설계를 수행하였다. 1차원 해석에 의한 벽온도는 3차원 CFD 해석과 비교하여 약 100 K의 온도차이를 보였다. 동일한 냉각성능을 유지하면서 냉각 채널의 최대 폭이 4mm 와 2mm인 두 가지 설계안을 제시하였다. 냉각유체의 압력강하는 20% 증가할 것으로 예측되었다. 열차 폐 코팅과 탄소 침착물의 열저항을 고려한 경우, 최대 벽온도는 700K로 예측되었다. 본 연구에서 제시한 냉각 방법은 용량이 부족한 것으로 판단되는 바 막냉각이 추가적으로 적용되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.111-117
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• 2004

케로신과 액체산소를 추진제로 하며, 10톤을 설계 추력으로 하는 우주 발사체의 2단용 액체로켓엔진의 재생 냉각 특성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 또한 보조적인 냉각 방법으로서 노즐 확장부에는 대기로의 복사 방열에 의한 냉각을 적용하였다. 본 연구를 통해, 케로신을 연료로 하는 10톤 추력의 2단용 액체로켓엔진에서 재생냉각과 복사 냉각에 의한 냉각 기구만으로는 소재의 열 및 열구조적인 불안정성과 냉각채널에서의 과다한 압력강하에 의해 적합하지 않다는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권3호
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• pp.161-169
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• 2017

터빈 블레이드의 내부냉각 설계 강화를 위해 설치된 경사요철과 가이드 베인에 대한 연구를 진행하였다. 채널의 입구로 들어오는 공기와 요철이 만나는 각도를 기준으로, 서로 상반된 두 가지 요철배열을 전연면과 후연면에 평행하게 배치하였다. 채널의 종횡비(AR)는 5:1이고, 요철의 각도는 $60^{\circ}$, 요철의 높이와 요철간 간격 비($e/D_h$)는 0.075이다. 레이놀즈 수는 10,000으로 고정하였다. 요철배열에 따른 2차 유동과 딘 와류의 상호작용이 곡관부와 전체 채널의 열전달 결과와 유동특성에 어떠한 영향을 미치는지 확인할 수 있었다. 결론적으로 첫 번째 유로의 요철배열이 팁 면의 열전달 분포에 지배적인 요인이며, 곡관부에서 유동의 분포에도 영향을 미쳤다. 또한 U자 형상 가이드 베인을 사용하였을 때 모든 요철에서 팁 면의 열전달 값이 상승하였으며, 특히 공기와 요철의 충돌각도가 양의각도일 때 가장 높은 냉각성능계수를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3403-3409
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• 2014

동축 와류형 분사기 19개로 구성된 연소기 헤드와 냉각채널을 갖는 연소실을 이용하여 연소시험을 수행하였다. 추진제로는 액체산소와 케로신(Jet A-1)이 사용되었으며, 연소시험은 연소실 압력 59~82 bar, 혼합비 2.0~3.0 영역에서 수행되었다. 냉각채널 연소실의 냉각 유체로는 물이 사용되었으며, 냉각채널 입구와 출구에서의 물의 온도를 측정하여 열유속 값을 계산하였다. 본 연구에서는 연소불안정에 따른 열전달 영향을 살펴보는 것을 목표로 하였으며, 이를 위해 냉각수의 온도 변화를 계측하였다. 몇 번의 연소시험에서 연소불안정 현상이 발생하였으며, 이때 열유속이 5~20% 정도 증가하는 결과가 나타났다. 또한 열유속은 연소불안정이 발생하는 초기 시점에서 최대가 되는 것을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.34-40
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• 2006

연소기 노즐은 고온 고압의 연소가스를 화학에너지에서 운동에너지로 변환시켜 추력을 발생시킨다. 따라서 노즐 내부 벽면은 고온 고압의 연소가스에 노출되며, 특히 노즐 목에서는 최대 열하중을 받는 구간으로서 열구조적으로 안정성을 확보한 냉각 시스템 설계가 이루어져야 한다. 본 연소기 노즐은 수냉 방식으로서 열전달 효율을 높이기 위해 냉각 채널 구조로 되어 있다. 본 연구에서는 연소기 노즐을 위한 냉각 채널 구조의 기본 설계안에 대해 유동 해석을 수행하고 공급 압력 및 유량 변화에 따른 입/출구 사이의 압력 강하량을 예측하여 초기 형상안에 대한 압력 손실 및 설계 유량 공급을 위한 압력 조건에 대해서 평가하고자 하였다. 최종 선정안에 대해서는 내부 열전달 및 유동장 해석을 수행하여 흐름 및 열구조 안정성을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.1-8
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• 2014

본 연구에서는 2차원 파형 채널의 여러 형상($0.5{\leq}{\in}{\leq}1.5$, $0.1{\leq}{\gamma}{\leq}0.4$)에 대한 층류 열유동 수치해석을 수행하고, 형상변화에 따른 열유동특성을 비교 분석하였다. 전자장비 냉각용으로 적용되고 있는 PAO(Polyalphaolefin)를 작동유체로 고려하였고, 균일한 물성치와 주기적으로 발달한 유동 및 채널벽면에서의 등온 조건을 가정하였다. 층류유량조건($1{\leq}Re{\leq}1000$)에서 레이놀즈수에 따른 유선 및 온도 분포, 등온 Fanning 마찰계수, Colburn 계수를 제시하였고, 분석 결과 낮은 레이놀즈(Re<50) 구간에서는 채널주름비가 크고 채널간격비가 작을수록, 높은 레이놀즈($Re{\geq}50$) 구간에서는 채널주름비와 채널간격비가 모두 클수록 열전달이 향상되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권6호
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• pp.403-408
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• 2016

리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 안정적인 충전/방전 특성을 내재하고 있어 하이드리드 및 전기자동차에 보편적으로 사용된다. 리튬 이온 배터리의 효율은 배터리 자체의 온도 특성에 직접적인 영향을 받으므로, 열을 효율적으로 냉각하는 기술이 요구된다. 본 논문에서는 수냉식 배터리 냉각 시스템의 냉각 성능과 펌프 소모동력에 관한 전산유체해석을 수행하였다. 이를 위해 배터리 셀의 냉각수 유량 및 냉각 채널의 특성에 따른 냉각 성능을 수치적으로 예측하였다. 이를 바탕으로 250개 배터리 셀을 기준으로 유량 및 차압에 의한 소모동력을 계산하였다. 이러한 연구는 차세대 하이브리드 및 전기자동차의 시간에 따른 배터리의 온도 변화 및 충/방전 효율 최적화 기술에 적용할 수 있는 기초 연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권2호
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• pp.61-67
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• 2017

소자의 트랜지스터 밀도가 급속히 높아짐에 따라 소자 내부에서 발생하는 열 유속(heat flux) 또한 빠르게 증가하고 있다. 소자의 고열 문제는 소자의 성능과 신뢰성 감소에 크게 영향을 미친다. 기존의 냉각방법들은 이러한 고열문제를 해결하기 위해선 한계점에 다다랐고, 그 대안으로 liquid heat pipe, thermoelectric cooler, thermal Si via, 등 여러 냉각방법이 연구되고 있다. 본 실험에서는 직선형 마이크로채널과 TSV(through Si via)를 이용한 액체 냉각시스템을 연구하였다. 두 종류의 냉매(DI water와 ethylene glycol(70 wt%))와 3 종류의 금속 범프(Ag, Cu, Cr/Au/Cu)의 영향을 분석하였으며, 대류, 복사 및 액체 냉각으로 인한 총 열 유속을 계산하여 비교하였다. 냉각 전후의 냉각시스템의 표면온도는 적외선현미경을 통해 측정하였고, 마이크로채널 내 액체 흐름은 형광현미경을 이용하여 측정하였다. 총 열 유속은 ethylene glycol(70 wt%)의 경우 가열 온도 $200^{\circ}C$에서 $2.42W/cm^2$로 나타났으며 대부분 액체 냉각 효과에 의한 결과로 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.78-82
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• 2003

우주발사체의 2단용 엔진으로 10톤급 케로신 재생 냉각 방식의 액체로켓엔진에 대한 보조 냉각 기구로서, 막냉각을 고려한 냉각특성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 연소기내에서 연소가스의 유동이 축방향으로 층류화되어 있다는 개념하에, 엔진 단면을 서로 독립적인 중심부와 외곽부로 나누며, 외곽부에는 여분의 연료를 분무시킴으로써 연소가스 온도를 낮추어 냉각채널로 전달되는 열유속량과 벽면 온도를 감소시킬 수 있었으며, 엔진의 열적 안정성을 향상시킬 수 있었다.