• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.2
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• pp.638-643
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• 2021

Oil is used in various industries, including the agricultural sector, food industry, and functional cosmetics. These oils are chemically unstable and prone to oxidation when exposed to oxygen, light, moisture, or high temperatures. Therefore, various attempts have been made to encapsulate them so that they are not exposed to such environments. When oil is injected into a refrigerant with greater density, the oil can be encapsulated as it rises due to buoyancy caused by the density difference. In this study, oil encapsulation was simulated to find the optimal conditions for operating equipment using computational fluid dynamics (CFD) for multiphase flows. Water or serum can be used as a refrigerant. The viscosity of water is relatively small, and if it is used as a refrigerant, oil droplets can be produced well even if oil and water are continuously injected in the equipment. However, the viscosity of serum is very high, and if it is used, the oil is stretched out and does not leave the nozzle. The results show that when using serum as a cooling medium, oil encapsulation is possible if the injection is stopped for some time after instantaneous injection at high speed.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.2
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• pp.743-750
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• 2017

It is important to ensure a uniform temperature distribution in greenhouses for the mushroom cultivation. The air temperature of the mushroom cultivation greenhouse is made uniform by supplying a constant air temperature with the underground air. The mushroom cultivation array in a greenhouse in seven columns and four rows can make smooth air flows between the rows and prevent air differences between the top and bottom. The buoyancy effect in the entering air of 0.5m/s based on following density difference depending on initial internal temperature needs to be considered. The locations of the Fan Coil Unit (FCU) and fan were defined through flow analysis in a greenhouse to distribute the optimal uniform temperature. In this study, the air conditioning system of a greenhouse with a sandwich heat insulting panel shape which is composed of a FCU and fan was designed by flow analysis. A relatively uniform temperature distribution can be formed because the circulation path of air becomes longer in the different locations of the FCU (inlet) and fan (outlet) through the internal temperature and flow analysis. The cultivation and quality uniformity of the mushrooms could be promoted through these environmental improvements.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.29 no.11 s.242
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• pp.1265-1276
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• 2005

The elliptic conceptual second moment models for turbulent heat fluxes, which are proposed on the basis of elliptic-blending and elliptic-relaxation equations, are applied to calculate the combined forced and natural turbulent convection in a vertical plane channel. The models satisfy the near-wall balance between viscous diffusion, viscous dissipation and temperature-pressure gradient correlation, and also have the characteristics of approaching its respective conventional high Reynolds number model far away from the wall. Also the models are closely linked to the elliptic blending model which is used for the prediction of Reynolds stress. In order to calibrate the heat flux models, firstly, the distributions of mean temperature and scala flux in fully developed channel flow with constant wall difference temperature are solved by the present models. The buoyancy effect on the turbulent characteristics including the mean velocity and temperature, the Reynolds stress tensor, and the turbulent heat flux vector are examined. In the opposing flow, the turbulent transport is greatly enhanced with both the Reynolds stresses and the turbulent heat fluxes being remarkably increased; whereas, in the aiding flow, the opposite change is observed. The results of prediction are directly compared to the DNS to assess the performance of the model predictions and show that the behaviors of the turbulent heat transfer in the whole flow region are well captured by the present models.

• Fire Science and Engineering
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• v.15 no.1
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• pp.1-6
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• 2001

In this study, reduced-scale experiments were conducted to understand smoke movements in tunnel fires with the natural ventilation. The 1/20 scale experiments were conducted under the Froude scaling since the smoke movement in tunnels is governed by buoyancy force. Three cases of experiments, in which a natural vent location varied from 1 m, 2 m and 3 m from the fire source symmetrically, were conducted in order to evaluate the effect of the position of ventilation systems on smoke movement. In case of a poo1 whose diameter is 4.36 cm, the temperature of smoke layer passed through the vent was maintained 7~$8^{\circ}c$ less than that of smoke layer without a vent. In case of a pool whose diameter is 5.23 cm, the average velocity passed through the vent was decreased when it was close to the fire source. And the maximum delay time was 3.86s. In CASE 1, the ceiling temperature was decreased by approximately 8$^{\circ}C$ and the vertical temperature was decreased by approximately $7^{\circ}c$. In CASE 2, both ceiling and vertical temperature wert decreased by $3^{\circ}c$ and in CASE 3, they were decreased by $2^{\circ}c$ each. It was confirmed that the thickness of smoke layer was maintained uniformly under the 25% height of tunnel through the visualized smoke flow by a laser sheet and the digital camcoder.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.2 no.2
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• pp.98-105
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• 1999

In the present study, buoyant force and its stabilizing effects in an electrostatic field were examined systematically in order to reduce the effect of natural convection with thermal stratification in a horizontal fluid-saturated porous layer. The correlation of ionic mass transport induced by double-diffusive convection in a horizontal porous layer has been derived theoretically. And the theoretical model was examined by electrochemical experiments. The theoretical correlation for mass transport which is satisfying Forchheimer's flow equation and based on the micro-turbulence model is derived as a function of soltual Darcy-Rayleigh number, thermal Darcy-Rayleigh number and Lewis number. In the experiment, the mass transport of copper ions in $CuSO_4-H_2SO_4$ solution is measured by electrochemical technique. By assembling theoretical correlation and experimental results, the mass transport correlation induced by double-diffusive convection is proposed as $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ The present correlation looks flirty reasonable with comparing experimental results, and very promising for the applications of its prototype into various systems involving heat transfer as well as mass transfer, in order to control the effects of natural convection effectively.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.4
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• pp.619-625
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• 2019

It is difficult to design because of the plug-holing phenomenon in which the amount of smoke discharged from the vertical vent is smaller than the designed amount of smoke. In this study, the effect of cross-sectional area ratio of tunnel and natural ventilation and heat release rate of fire source on plug-holing phenomenon occurring in natural ventilation system was experimentally analyzed. In the experiment model reduced to 1/20 size, the aspect ratio of the tunnel and the vertical vent was fixed, and the influence on the plug-holing phenomenon was confirmed by varying the sectional area ratio of the tunnel and the vertical vent. Experimental results show that the plug-holing phenomenon is caused by the comparison of the smoke boundary layer temperature with the temperature in the vertical vents, and the flow and temperature distribution characteristics under the vertical vents are changed as the cross-sectional area ratio of the tunnel and vertical vents increases. The plug-holing phenomenon is affected by the cross-sectional area ratio between the tunnel and the vertical ventilation. The greater the cross-sectional area ratio, the greater the probability of plug-holing.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.245-245
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• 2022

최근 국내 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 인한 시간당 강우량의 증가로 도로부 유출량의 증가와 배수관거에서의 내수배제 불량에 따른 도심지 내수침수 피해가 증가함에 따라 이를 해결하기 위한 우수유출저감시설이 설치되고 있다. 그러나 대단위의 지하 저류시설의 지속적인 설치는 과밀화된 도심지에서 설치 지하공간의 구조적인 한계 및 적정 설치 위치의 미확보 등의 다양한 문제가 발생하여 저류시설의 침수저감 효과에 대한 추가적이고 새로운 저류시설에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 내수 침수 저감 및 배수 능력 향상을 위한 도로 배수시설과 연계된 도로 측구부 저류시스템 구축이 필요하다. 이를 위해 역류 방지 및 노면수 저류 빗물받이에 적용되는 부력식 역류차단장치를 개발하였으며, 역류차단장치의 최적 형상 개발을 위해서 기존 빗물받이 연결관과의 통수능 비교 및 분석이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 빗물받이 연결관 및 연결관 내에 역류차단장치가 적용된 역류차단 빗물받이의 흐름분석을 위해 Fluent 모형을 이용하여 3차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의 구성으로는 전체 형상을 40×50cm의 빗물받이 유입부와 50×50cm의 빗물받이로 결정하고 격자는 빗물받이 내부의 복잡한 3차원 흐름을 모의하기 위해 1.2~2mm 크기로 생성하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 SST k-𝜔모형을 적용하였다. 해석조건으로는 김정수(2021) 등이 제시한 4차선 기준 설계빈도별(5~30년) 빗물받이 유입유량을 산정하여 빗물받이 유입조건으로 선정하였으며, 빗물받이와 연결관에서의 통수능력 분석 조건으로는 빗물받이에 기존 연결관이 부착된 조건과 연결관 내에 역류차단장치가 설치되어 역류차단장치가 개방된 조건에서의 통수능을 비교하였으며, 역류상황을 가정한 연결관에서의 통수능을 비교하기 위하여 역류차단장치의 개폐정도를 15도(통수단면 33%감소) 닫힌 상태 및 30도(통수단면 67% 감소) 닫힌 상태 조건을 대상으로 빗물받이와 연결관에서의 흐름을 모의하였다. 수치모의 결과 역류차단장치의 계폐조건에 상관없이 5년 빈도유입량 조건에서는 완전 배수가 되었으며, 개폐조건 15도에서는 10년 빈도의 유입량에서는 완전 배수가 되었으나 20년 빈도 이상의 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로의 역류가 발생하였으며, 개폐조건 30도에서는 5년 빈도 이상 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로 역류가 발생하는 것으로 나타났다. 특히, 30년 빈도 이상의 유입량부터는 빗물받이 연결관 내에 역류차단장치 개페조건과 관계없이 빗물받이 유입부로의 역류로 인한 도로 침수가 발생하기 때문에 유휴공간인 도로 측구부를 저류공간으로 활용할 수 있는 도로 측구부 저류시스템의 구축은 필수적이라고 판단되며, 유량 조건에 따른 빗물받이 내부 와 흐름과 유출부에서의 유속 변화 특성을 확인하였다. 그러므로 측구 저류조 개발 형상과 연결한 3차원 흐름의 구현 및 분석에 Fluent 모형의 적용이 가능하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.50-50
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• 2022

한국농어촌공사 산하의 농업용저수지 중 3786개소에 대한 수질조사를 '19년도에 실시한 결과, TOC 기준 4등급 초과 저수지 비율은 약 20%로써, 도심 근교 저수지에서 녹조현상 빈발로 인해 수질, 악취, 미관 등의 환경문제 개선 민원이 다수 발생하고 있다. 현재 녹조 발생 사후관리를 위해 주로 사용되고 있는 대형 조류제거선은 저수심 수변부에서의 적용성에 한계가 있고, Al 기반의 응집제를 사용하여 조류를 수거해서 폐기하고 있는 실정이다. (주)이엔이티는 농어촌연구원, (주)코레드, (주)삼호인넷과 함께 호소나 정체하천의 수변지역에 적용될 수 있는 저에너지형 유해조류 포집시스템 개발과, 수거된 조류부산물을 무독화하여 농업재료로 재활용하는 방안을 연구하고 있다. 저수지나 정체수역의 녹조는 바람, 수면유동 등에 의해 수변에 집적되는 특성이 있어, 인공지능 기술로 녹조현상을 감시하여 조류 밀집구간에 접근할 수 있는 자율이동식 수상이동장치를 개발 중이다. 수상이동장치는 조류포집장치를 탑재하기 위한 부력체, 원격 운전이 가능한 무인항법장치, 수변식생대 및 저수심지역 이동을 고려한 수차방식 추진체, 전체 장치의 전원 공급을 위한 고성능 배터리 등으로 구성하여 상세 도면 설계를 진행하고 있다. 조류포집장치에는 표층에 주로 분포하는 남조류를 선택 흡입하는 포집 부표를 적용하였고, Al계 응집제 사용을 배제한 분리막 실험을 통해 침지형 막분리조 및 가압형 농축조를 설계하였다. 유해조류 포집 및 농축은 수상에서 이동체에 탑재하여 이뤄지고, 육상에서는 자원 회수가 가능하도록 회분식 응집공정으로 구분하였다. 조류 밀집지역에서 수거된 조류의 무독화 및 농업재료 자원화 타당성 평가를 위해 특용 버섯균주를 활용한 시료별 분석항목을 선정하고 실험 매트릭스에 따라 실증실험을 수행하였다. 수거조류를 전처리하여 성분 및 발열량을 분석하고 버섯재배 전후의 마이크로시스틴 독소(LR, RR, LR)를 포함한 성분 분석을 수행하여, 고체연료, 비료 및 사료로 활용방안을 검토하였다. 무인자율이동 조류포집장치는 실증화 규모로 제작하여 기선정된 테스트베드에서 현장적용성 평가를 수행할 예정이다. 본 연구를 통해 개발된 유해조류 포집 시스템은 기존의 녹조제거 방안을 보완하여 정체수역의 생태계 복원 및 친수공간의 환경개선 등에 적용되며, 무독화가 입증된 유해조류의 농업재료 자원화 기술은 고부가 상품 개발 및 환경폐기물 감축에 활용될 것이다.