• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.516-521
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• 2004

In unmanned aerial vehicles (UAV), the high temperature results from friction among the air, combustion of fuel in engine and combustion gas of a nozzle. The high temperature may cause serious damages in UAV structure. The Functionally Graded Material (FGM) is chosen as a material of thc engine duct structure. Thermal stress analysis of FGM is performed in this paper. FGM is composed of two constituent materials that are mixed up according to the specific volume fraction distribution in order to withstand high temperature. Therefore, hoop stress, axial stress and shear stress of duct with 2 layers, 4 layers and 8 layers FGM are compared and analyzed respectively. In addition, the creep behavior of FGM used in duct structure of an engine is analyzed for better understanding of FGM characteristics.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.556-557
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• 2010

본 논문은 하이브리드 자동차의 구동모터용 인버터에 적용되는 수랭 히트싱크의 설계 타당을 수치해석을 통해 검증하는 방법을 제시한다. 전력변환장치의 손실 계산, 발열체 모델링, 히트싱크 형상 모델링, 수랭 조건 입력, 히트싱크상의 열적 분포 해석, 유체 거동 시뮬레이션의 과정을 거치며, 본 논문에서는 650Vdc, 150kW급의 시리즈 하이브리드 차량의 구동 모터용 인버터를 예로 그 과정을 설명하고자한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.121-141
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• 2017

최근 전력구 지중 송전선의 허용 전류용량에 대한 정부규제로 인해 전력구 공사에 현장 되메움재의 열적 거동에 대한 연구가 중요해졌다. 점차 증대되는 고용량 전력공급에 대한 수요와 더불어, 허용 전류용량을 산정하기 위해, 전력 케이블 주변 온도 증가를 유발하는 요인을 예측하고 분석하는 것이 시급하다. 전력구 내부의 과도한 열확산으로 인한 지중 송전선로 주변의 온도 증가는 지중 송전선 자체의 열저항을 증가시켜 절연 파괴 및 열 폭주 현상을 야기한다. 따라서 전력구 설계 및 시공시, 되메움재에 따른 전력구 현장 열거동 메커니즘을 규명하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 현장 시험시공을 기반으로, 전력구내부와 주변지반의 온도 변화 및 열저항을 산정하기 위한 수치해석 모델을 개발하였다. 전력구 열거동 파악을 위한 수치해석은 현장시험 시공시 획득한 4개의 다른 종류의 되메움재의 열적 그리고 물리적 물성치를 기반으로 수행되었다. 또한, 실내 시험을 통해 산정한 각 되메움재의 열저항을 수치해석 모델에 입력변수로 적용했다. 전력구 내부에 일정한 열량이 공급될 때, 되메움재의 단위중량, 함수비, 열적 특성 등 여러 변수를 고려한 열거동 메카니즘을 모사할 수 있도록 열거동 수치해석 모델을 구성하고 1년 동안의 수행된 현장계측값과 비교를 통하여 개발된 수치해석 모델을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권11호
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• pp.26-34
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• 2006

본 연구에서는 외력과 열을 동시에 받는 판구조에 대하여 구조적 강도를 평가하기 위하여 열응력 해석 및 열기계적 실험을 수행하였다. 초음속 비행체의 날개 유사 모델인 판구조에 대한 열 및 외력 환경구현을 위하여 석영램프를 이용한 복사가열기와 하중부가 시스템을 사용하였으며, 소성을 가미한 탄소성 유한요소 해석을 병행하여 열기계적 거동을 파악하였다. 시험은 외력 유지 상태에서 일정 온도 유지환경과 10 ℃/sec의 가열률 환경하에서 이루어졌다. 해석 및 실험에 의한 결과들을 이용하여 가열환경에 따른 구조물의 거동 특성을 파악하였으며, 상온에서의 구조강도 결과와 비교 고찰하였다. 본 연구를 통하여 초음속 비행체와 같이 외력과 열 환경을 경험하는 구조물에 대한 실험 및 해석적 방법을 제시하였고, 획득된 자료들은 비행체 내열 구조 설계시 열적 강도 판단의 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.155-167
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• 2015

본 연구에서는 TOUGH2-FLAC3D 연계해석기법을 이용하여 암반공동에 고온의 열에너지를 30년간 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보았다. 열에너지저장에 따른 암반의 거동 특성 및 환경 영향을 예측하고 이에 대한 제어기준을 수립하기 위한 기초 연구로서, 저장소 주변 암반에서 발생하는 열-수리 흐름과 역학적 거동의 상호작용에 대하여 검토하였다. 기본해석으로서 결정질 암반 내 원통형 공동에$350^{\circ}C$의 대용량 열에너지를 저장하는 경우를 모델링하였으며, 열에너지저장소의 단열성능은 고려하지 않았다. 암반 내 열전달의 주요 메카니즘은 암반의 전도에 의한 것으로 판단되며, 암반의 역학적 거동은 수리적 요소보다는 열적 요소에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반과 지하수 가열에 따른 유효응력 재분포 양상과 열팽창으로 인한 암반 변위 및 지표 융기를 검토하였으며, 주변 암반에서의 전단파괴 위험도를 정량적인 수치를 통해 제시하였다. 암반 가열에 따른 열팽창으로 인하여 지표면에서 수 cm의 융기가 발생하였으며, 저장공동 상부에 인장응력이 크게 발달하면서 전단파괴의 위험도가 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권11호
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• pp.39-45
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• 2011

본 연구는 글라스 비드와 고무 혼합재의 부피비와 상대적인 크기 비에 따른 열적 거동에 관해 다루고 있다. 혼합 물질의 열전도도를 측정하기 위하여 비정상면열원법이 사용되었다. 개별요소법과 열 네트워크 모델을 결합하여 입상체 모사 시료에서 입자 단위의 열전달 매커니즘을 분석하였다. 실험 및 해석의 결과는 다음과 같다. 유효 열전도도는 고무의 부피비가 증가할수록 감소한다. 두 물질의 상대적인 크기는 열 전파경로의 대부분을 결정하는 입자간 접촉상태의 공간적 구성을 지배한다. 같은 부피비를 갖는 혼합물질 중에서, 열이 잘 흐르지 않는 물질(여기에서는 고무)의 입자 크기가 큰 경우 열전달이 더 원활하게 이루어진다. 이상의 실험결과와 입자 단위의 관찰은 물질의 열적 거동이 부피비 뿐 아니라 구성 성분의 공간적인 구성에도 영향을 받음을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.75-83
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• 2011

일반적인 불포화지반의 거동뿐만 아니라, 열과 관련된 분야, 지반환경 분야 등 다양한 분야에서 불포화 다공질 재료의 열적-수리적-역학적으로 결합된 문제들이 대두되면서 이러한 문제들을 해석하기 위한 수치도구 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 거시적 접근법(macroscopic approach)에 근거하여 불포화지반에 대한 열-수리-역학거동의 수식화를 하였다. 흙, 물, 공기에 대한 질량보존의 법칙, 에너지 보존법칙, 그리고 하중평형 조건식으로부터 결합된(coupled) 4개의 지배방정식을 유도하였다. Galerkin 간략화와 시간적분으로부터 주 변수인 변위(u), 가스압($P_g$), 유체압($P_1$), 온도(T)를 Newton의 반복과정을 이용하여 구하는 유한요소 프로그램(FEM)을 작성하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 다공질재료에서 2상 흐름 문제 중 일차원 배수실험(u-$P_g-P_1$), 온도 압밀(u-$P_1$-T), 그리고 지표면 온도변화에 의한 말뚝의 주변지반에 대한 영향(u-$P_1$-T)에 대하여 수치해석을 수행하고 논의하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.45-52
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• 2011

고강도 콘크리트의 폭렬현상을 억제하여 내화 성능을 개선하기 위한 방법으로 고온에서 수증기가 콘크리트 표면으로 이동할 수 있도록 경로를 제공하여 주는 섬유를 혼입하는 방안이 있다. 본 연구에서는 섬유혼입 고강도 콘크리트 기둥에 대한 재하 내화 실험을 수행하였고, 내부 철근의 온도분포 예측을 위한 열전달 모델과 고온에서 콘크리트 기둥의 역학적 거동에 대한 재료모델을 제시하였다. 화재 시 콘크리트 내부의 물리적인 현상과 콘크리트의 열적 특성을 고려하여 선행 연구의 재료모델을 수정하였다. 수정한 모델을 이용한 섬유혼입 고강도 콘크리트의 유한요소 해석을 실행하였고, 재하 내화실험과의 비교를 통하여 재료모델을 제안하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.81-92
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• 2018

최근 천연가스에 대한 수요가 높아지면서 이를 저장하기 위한 LNG 탱크의 건설이 증가하고 있다. LNG는 효율적인 저장을 위해 극저온의 유체로 액화되므로, LNG 탱크의 결함으로 인한 LNG 유출은 막대한 피해를 야기할 수 있다. 많은 연구자들이 다양한 LNG 유출 상황에 대하여 발생가능 한 피해 영향을 평가하였으나, 극저온의 LNG 유체가 유출될 경우 LNG 탱크를 지지하고 있는 지반에 미치는 영향에 대한 연구는 제한적이다. 따라서 본 논문에서는 LNG 탱크 및 지반의 다양한 조건을 고려하여 LNG 유출에 따른 동결 지반의 역학적, 열적 거동 변화에 대한 연구를 수행하였다. 유출 시나리오의 구현을 위해 수치해석을 수행하였으며, 상재하중, 온도 경계조건, 흙의 동결 민감성 변화에 따른 지반과 기초구조물 거동을 조사하고자 하였다. 이를 통해 LNG 유출 이후 지반의 단기 및 장기 온도변화를 평가하였으며, 지반 동결에 따른 간극 및 연직변위 변화를 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.775-780
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• 2013

일반적으로 전기자동차(Electric Vehicle, EV)의 배터리로는 리튬-이온 전지가 많이 사용된다. 리튬-이온 전지는 충전이 가능한 이차 전지의 일종으로 마이크로 스케일의 극판과 분리막이 반복하여 적층된 구조를 가지고 있다. 이와 같은 미세구조로 인해 상세해석모형을 적용하는 것은 지나치게 많은 비용이 소모되는 일이다. 본 연구에서는 리튬-이온 전지를 하나의 등가물성으로 나타내는 방법을 제시하고 있으며, 185.3Ah 전지와 20Ah 전지에 이를 적용하여 그 결과를 이전자료와 비교하고 있다. 또한 집중용량법을 적용한 계산 결과를 함께 제시하여 유한요소법(FEM)이나 유한체적법(FVM)의 사용 없이 손쉽게 전지의 열적 거동을 확인할 수 있는 방법을 제시하였다.