• 한국연소학회지
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• 제19권2호
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• pp.8-14
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• 2014

Experiments were conducted to clarify role of the outermost edge flame on low-strain-rate flame extinction in buoyancy-suppressed non-premixed methane flames diluted with He and $N_2$. The use of He curtain flow produced a microgravity level of $10^{-2}-10^{-3}g$ in $N_2$- and He-diluted non-premixed counterflow flame experiments. The critical He and $N_2$ mole fractions at extinction with a global strain rate were examined at various burner diameters (10, 20, and 25 mm). The results showed that the extinction curves differed appreciably with burner diameter. Before the turning point along the extinction curve, low-strain-rate flames were extinguished via shrinkage of the outermost edge flame with and without self-excitation. High-strain-rate flames were extinguished via a flame hole while the outermost edge flame was stationary. These characteristics could be identified by the behavior of the outermost edge flame. The results also showed that the outermost edge flame was not influenced by radiative heat loss but by convective heat addition and conductive heat losses to the ambient He curtain flow. The numerical results were discussed in detail. The self-excitation before the extinction of a low-strain-rate flame was well described by a dependency of the Strouhal number on global strain rate and normalized nozzle exit velocity.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.581-591
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• 2016

최근 사회기반시설의 투자효율성을 높이기 위하여 평상 시 도로터널로 운영되지만 홍수 시 수로로 이용되는 수로 도로 다목적 터널의 계획이 시도되고 있다. 이러한 다목적 터널은 수로터널로의 이용이 한시적이기 때문에 내수압과 지하수위가 일정하지 않아 터널 내부와 외부의 압력변화가 상당할 수 있다. 특히 지하수위 아래에 건설 된 다목적 터널의 경우 장기간 운영 중에 발생하는 계절적 압력변화는 터널에 반복하중으로 작용하여 구조물과 인접지반의 열화로 이어질 가능성이 있다. 본 연구에서는 다목적 터널의 외부 및 내부 수위조건에 따라 발생할 수 있는 구조물의 거동특성을 모형실험 및 수치해석을 통하여 조사하였다. 그 결과 수위변화로 인한 터널 거동의 주 원인은 부력이며, 터널 내부 및 외부의 반복적인 수위변화는 터널 주변지반의 이완영역을 확대시키는 것으로 나타났다. 따라서 다목적 터널의 설계 시 수위변화에 따른 영향검토가 필요하며 경우에 따라 저항성을 유지시킬 수 있는 대책의 검토가 필요하다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.551-560
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• 1988

본 연구에서는 해석하려는 시스템의 유동 및 열전달 현상의 개념도를 Fig.1 에 나타내었다. 고체 입자는 윗부분 홈으로부터 분사되어, 선택적 투과면을 통해서 입사되는 복사열을 흡수 하며, 기체는 아래 또는 위의 홈 부분으로부터 들어와서 고체 입자와의 대류열전달로 가열이 된다. 기차게 아래 홈에서부터 분사되는 경우 대류에 의해 가열된 기체가 역성층화로 인해 부력을 받게 되어, 고체 입자의 하강 속도가 감 소할 때 입자의 체류 시간의 증가에 따른 복사열의 흡수효과에 대하여 고찰하였으며 입자의 크기, 투사 복사량, 분사속도, 입자의 질량유량 등을 파라미터로 하여 이들의 변화에 따른 영향을 규명하였다. 2-방연계를 고려한 2-방정식 모델을 구성하고 고체 입자에 대하여는 Lagrangian 방법으로 기술하였으며 수치해석에 있어 유한차분법을 도 입하고 두 상간의 상호연계는 PSI-Cell 방법을 이용하였고 복사 열유속은 2-유속 모델 (two-flux model)을 도입하여 계산하였다.

• 한국해양학회지
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• 제30권5호
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• pp.512-521
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• 1995

표면혼합층의 단기(2시간~24시간)변화를 조사하기 위하여 대한해협의 한 정점에 서 1983년 10월 12일에서 10월 14일까지 48시간 동안 주로 1시간 간격으로 해양과 기 상에 대한 관측을 실시하였다. 표면혼합층의 깊이와 수온을 시간당 변동률이 평균적으 로 각각 5.2 m/hour, 0.2$^{\circ}C$/hour로 해표면에서의 바람 응력, 부력속과의 상관관계가 매우 적다. 표면 혼합층은 표면혼합층의 수온와 염분이 높을 때 깊고, 낮을 때 얕다. 한편, 표면혼합층 수온의 급격한 하강 또는 상승이 관측되었다. 인공위성 자료와 XBT 자료 분석에 의하면 표면혼합층 수온의 급격한 상승은 고온의 해수의 이류에 의한 일 어남을 알 수 있었다. 위의 결과들은 해류가 비교적 강하고 해수물성이 서로 다른 수 괴가 존재하는 가을철 대한해협에서는 해수의 이류가 표면혼합층의 단기변화에 크게 영향을 준다는 것을 나타낸다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권2호
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• pp.624-631
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• 1996

가솔린 화재의 소화과정을 규명하기 위하여 부력과 순수확산에 의해서만 연료와 산화제가 혼합되는 순수확산화염을 대항으로 수분무에 의한 소화실험을 체계적으로 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 수분무는 특정 조건에서 수분무가 없을 때인 자연연소상태에 비하여 더 높은 값의 연소율을 가지게 되어, 오히려 화재의 연소를 촉진하게 된다. 2) 수분무시 연소율은 자연연소상태보다 더 높은 값으로 증가하다가 어느 순간 연료표면의 냉각조건이 충분히 이루어지면 소화기 일어나게 된다. 30 수분무에 의해 유입되는 공기는 분무 자체와 함쎄 화염을 반경방향으로 흐트러지게 함으로써 연료와 공기와의 접촉면적을 증대시켜 연소를 촉진하는 반면, 분무수가 연료 표면에 쉽게 도달할 수 있도록하여 연료표면을 보다 잘 냉각시키게 된다. 즉 주위공기의 유입은 연소율의 증가 및 감소에 영향을 미친다. 4) 본 실험조건에서는 분무수의 입경이 약 40.mu.m 이하인 액적들은 화염구역내에서 증발하거나 그 경로가 바뀌어 연료 표면에 도달되지 못함을 발견하였다. 5) 본 연구와 같이 주로 냉각작용에 의하여 화염이 소화되는 경우에는, 화염자체의 냉각효과 보다는 연료표면의 냉각에 의한 효과가 지배적임을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1035-1042
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• 2010

HCCI 엔진연소에서 열적성층화 효과는 노킹을 회피하는 수단으로서 생각되고 있다. 본 연구에서는 DME 와 n-Butane 을 연료로 하는 HCCI 엔진연소의 열적성층화 효과를 조사하였다. 예혼합기가 연소실내부에 투입되고 부력의 효과를 이용하여 연소실 내부에 열적성층화를 형성한다. 그 뒤에 피스톤의 압축에 의해서 단열압축 시킨 후 연소실압력과 2 차원화학발광법을 계측하여 해석하였다. 열적성층화가 존재하는 경우에는, 저온산화반응과 고온산화반응의 시작시기가 균질한 경우에 비해서 진각되었고 연소기간은 길어졌다. 발광의 시작은 온도가 높은 곳에서부터 시작하여 온도가 낮은 곳으로 전파 되는 것을 확인하였고 발광기간도 길어짐을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.17-17
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• 1998

연소반응을 가지는 후류(wake)는 가스터빈 연소실의 flame holder 등에서 발생한다. 후류유동의 안정성 혹은 불안정성은 이러한 유동에 있어서 많은 영향을 끼치므로 상당히 중요하다. 본 연구는 위와 같이 연소 반응에 의한 밀도구배를 가지는 후류유동에 대하여 불안정성 해석을 수행하였다. 교란에 대한 지배방정식은 Navier-Stokes 방정식에서 점성항을 제외한 Euler 방정식을 고려하였다. 충류유동의 압력은 일정하다고 가정하였다. 교란 방정식을 유도하기 위하여 충류 유동이 평행하여 유동 방향에 수직한 방향의 구배만이 존재한다고 가정하였다. 모든 변수들은 충류 유동의 값과 움직이는 파장의 형태를 가지는 작은 교란의 합으로 생각하여 압력에 대한 교란방정식을 구하며, shooting법과 Newton-Raphson법에 근거를 두는 반복법을 사용하여 풀었다. 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 비압축성의 경우 우선 Gaussian Profile 가정함과 동시에 연소반응을 포함하는 유동장을 보다 정확히 구하기 위하여 Navier-Stokes 방정식으로부터 구한 결과를 사용하였다. 연소반응을 포함하는 유동장을 구할 때에는 해석상 편의를 위해 예혼합물질은 이상기체로, 화학반응은 1단계의 비가역반응으로 가정하였으며, 반응열로 인한 부력의 효과는 무시하였다. 위와 같은 유동장을 가지고 불안정성 해석을 수행한 결과 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous 모드와 varicose모드의 두 개의 불안정성 모드가 있음을 보였다. 밀도 변화가 있는 경우나 밀도 변화가 없는 경우 모두 sinuous 모드의 가장 불안정한 모드가 varicose 모드의 가장 불안정한 모드보다 더 불안정함을 보여주어 후류 유동은 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배될 것임을 예측할 수 있다. 연소반응이 완전연소에 가까울수록 그리고 압축성 효과가 클수록 유동내부의 온도가 증가하고 점성 또한 증가하여 후류유동은 안정됨을 알 수 있었다 유동변수들의 contour로부터 유동의 특성을 예측한 결과 baroclinic 항이 dilatational 항보다 상대적으로 크며, 중심선 상하에 생기는 vortex를 더욱 성장시킬 것으로 생각된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.35-47
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• 2017

지반의 열적 거동은 대부분 열전도에 국한되어 연구가 진행되었으며, 자연대류 현상에 대한 연구는 매우 미비한 실정이다. 지반의 온도증가는 간극수의 밀도변화에 따른 부력을 유발하여 자연대류를 발생시키게 된다. 유체역학 관점에서 다공질 재료내의 자연대류 해석의 제약조건에 대하여 논의하고, 거시적 관점에서 완전 결합된 열-수리-역학적인 지배방정식을 이용한 대류현상에 대한 수치해석 기법을 제시하였다. 실내 열전도도 측정을 위한 탐침기 실험에 대한 수치실험은 자연대류를 무시하고 평가된 열전도도의 불확실성에 대하여 논의하고, 모델식과의 오류를 최소화하기 위한 적정한 실험조건을 제시하였다. 해저 전력선의 매설은 해저면 0.2m 깊이에서의 온도상승을 $2^{\circ}C$로 제한하고 있으나, 투수성이 큰 지반재료에 대한 수치해석결과는 기준온도를 초과하는 것으로 나타났다. 해저면의 온도와 열-수리-역학적 물성은 전력선의 매설설계에 중요한 설계인자이며 자연대류의 영향을 고려하여야 한다. 특히, 큰 투수성을 갖는 지반내에 열원이 존재하는 경우, 간극수의 밀도변화에 따른 자연대류가 중요한 열전달의 인자가 되므로 이를 고려한 해석을 수행하여야 한다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.69-79
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• 2023

유수분리는 석유 생산, 폐수 처리 및 식품 가공을 포함한 다양한 산업 응용 분야와 해양 기름 유출과 같은 환경 분야에서 중요한 과정이다. 물-기름 혼합물의 분리 효율은 혼합물의 유형, 기름과 물의 상태, 적용하고자 하는 기술을 포함한 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있으며, 수년에 걸쳐 물리적, 화학적 및 생물학적 방법으로 물과 기름을 분리하기 위한 다양한 기술이 개발되어 오고 있다. 본 논문은 중력에 의한 분리, 원심 분리, 흡착재, 필터 등을 이용한 유수분리를 포함하여 물-기름 분리에 사용할 수 있는 다양한 방법과 기술에 대해 개략적으로 설명하고자 한다. 각 방법의 장점과 한계를 최근 연구 동향 및 향후 전망과 함께 논의한다. 또한 본 논문에서는 지속 가능하고 환경 친화적인 접근 방식에 특히 중점을 두고 유수분리 분야의 향후 연구와 산업 적용을 위한 방향성을 제시하고자 한다. 결론적으로 본 논문에서는 유수분리 분야의 연구자 및 산업 종사자에게 유용할 수 있는 최근 유수 분리 기술에 대한 포괄적인 개요를 제공하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권1호
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• pp.55-64
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• 2017

본 연구에서는 ULTIMATE 기법을 이용하여 밀도류 층적분 모형의 해석을 위한 수치모형을 제시하였다. 개발된 모형을 경사부와 평탄부로 이루어진 실내 실험에 적용하여 경사부에 유입된 부유사 밀도류의 전파 특성에 대해 분석하였다. ULTIMATE 기법의 범용제한자로 인하여 밀도류의 선단부가 수치진동 없이 비교적 급한 형태로 전파되는 것을 모의하였다. 그리고 사류로 전파되고 수로 끝에서부터 상류로 변화되는 밀도류의 내부 도수 발생 과정을 재현하였다. 이러한 내부 도수는 ULTIMATE 제한자를 사용하면 Courant 수가 1 미만일 때 안정적으로 모의되는 것을 확인하였다. 또한 밀도류의 전파 속도에 영향을 주는 인자에 대하여 분석하였다. 입자의 크기는 $9{\mu}m$ 이하일 때 밀도류의 전파 속도에 큰 영향을 주지 않는 반면, 부력 흐름률은 확연한 영향을 주는 것을 확인하였다. 마지막으로 부유사 밀도류에 의한 하상변동에 대해 검토하였다. 수치모형으로 부유사 밀도류의 전파에 의한 하상변동을 정량적으로 적절히 모의하였으며, 도수로 인한 부유사 연행의 차이와 이로 인한 하상의 불연속적인 형태를 관찰할 수 있었다.