• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.528-534
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• 2020

판형 열교환기의 초기 개발 및 사용은 19세기 후반 유제품 내 존재하던 각종 바이러스의 살균에 대한 엄격한 법규 대응을 위해 시작되었고, 1920년대가 되어서야 본격적으로 상업화되었다. 이후 판형 열교환기의 기본 컨셉은 지금까지도 거의 변화가 없었지만, 고온, 고압 그리고 대용량 열교환에 적용되기 위해 설계 및 제작 방법들이 혁신적으로 발전하여 지금에 이르게 되었다. 현재의 형태와 같은 쉐브론 타입 주름 전열판의 개발은 1970년대 후반 오일 쇼크 이후 에너지 합리화 및 에너지 효율 향상을 위한 요구들이 강하게 제기되면서 시작되어 지금에 이르고 있다. 판형 열교환기의 개발 트렌드는 전열 효율이 좋으면서 압력강하가 낮고 또한 유체 분배가 잘되는 대형 전열판의 개발과 일치한다. 본 논문에서는 전열판 개발방향을 제시하고자 동일 골깊이와 주름피치를 가진 소형 전열판과 대형 전열판의 열성능을 각 채널(H, M, L type)별로 실험적으로 비교, 분석하였다. 실험결과, 대류열전달계수의 경우, 소형 전열판이 대형 전열판에 비해 H type의 경우 평균 16.5%, M type의 경우 25%, 그리고 L type의 경우 약 40% 정도 더 높았다. 압력강하의 경우는 소형 전열판이 H type의 경우 평균 19%, M type의 경우 46%, 그리고 L type의 경우 약 61% 정도 더 높은 것을 알 수 있었다. 이는 여러 예상되는 요인들 중 두 전열판의 유체분배부 차이에 의한 것으로 판단되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.569-575
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• 2020

본 연구에서는 선박 전원용 연료전지 시스템 모델을 개발하여 순수한 산소를 공급하여 진행한 실험 결과의 비교를 통하여 연료전지 시스템 모델을 검증하였다. 검증된 모델을 활용하여 공기 압축기를 사용하여 공기를 공급할 경우에 대하여 산소를 공급한 경우와의 연료전지 출력 특성을 비교 검토하였다. 또한, 연료전지 시스템의 열물성치 변화가 스택의 출력에 어떠한 영향을 미치는지에 관하여 검토하였다. 그 결과 본 연구의 실험 범위에서 캐소드 공급 가스로 순수한 산소를 공급한 경우의 모델링을 통한 계산 결과와 실험 결과는 전 부하 영역에서 거의 동일한 전압 및 출력을 얻을 수 있었다. 560 A의 일정한 부하에서 캐소드 공급용 산소를 대신하여 공기를 공급한 경우 각각의 스택 전압은 약 14 V, 스택 출력은 약 8 kW, 스택 효율은 약 3 % 및 전체 시스템 효율은 8 % 정도 낮아짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 검토한 열물성치 중에서 스택에 대한 냉각수의 열전달 계수가 스택의 출력에 가장 큰 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.287-297
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• 2020

본 연구는 노후화된 대학 건물의 내부 단열 성능 향상에 대한 것으로, 대학교 건물 내 재실자의 생산성을 높이고 노후화된 건물의 단열효과를 높이기 위해 진행됐다. 본 논문은 한동대학교 느헤미야홀 건물 내 오피스 재실자의 단열 성능 향상에 대한 지속적인 요청에 응답하여 문제해결을 위해 진행된 연구라는 차별성을 가지고 있으며, 내부온도가 인접건물의 내부온도와 비교했을 때 낮음을 확인하여 연구 필요성에 대한 타당성을 검증하였다. 학교라는 건물의 특성을 고려해 내외부 단열 중 내부 단열을 주제로 단열재를 선택했다. 대학교 교수 오피스를 소형화시킨 모형 방을 만들어 시장에서 사용되는 내부 벽면 단열재를 설치해 실험을 진행했다. 실험 결과를 바탕으로 가열 시간과 실제 열전달 계수를 측정하여 단열효과를 분석하는 경제성 평가를 실시했다. 경제성 평가는 실험과 이론에 의해, 겨울철과 여름철 기준으로 각각 실시되었다. 연구결과, 느헤미야홀 60 개의 오피스에 아이소핑크(30 T)를 내 단열재로 도입하였을 때, 한 달에 겨울철에는 최대 총 1,071,600 원을 절약 할 수 있으며, 여름철에는 총 109,200 원을 절약할 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1161-1170
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• 2011

이 논문은 촉매 담체에서 열유동 및 구조해석의 실동경계조건에 대한 역문제 해법을 나타낸다. 촉매 담체의 배기가스 정화효율은 열유동 매개변수와 촉매 성분 등에 영향을 받고 열유동 균일도에 의해 평가된다. 역문제의 정식화-열유동 매개변수(입구 온도, 속도, 반응열, 대류열전달계수)를 얻고-와 직접 문제-주어진 출구 온도 분포로부터 평가-를 설명하였다. 실험계획법과 반응표면 최적화 기법은 제안된 역문제 해결을 위해 이용하였다. 촉매 담체의 온도 분포는 예측된 열유동 매개변수에 대한 열유동해석에 의해 얻었다. 열응력과 내구성 평가는 이 온도 분포에 기반해서 수행하였다. 역문제 접근 방법의 유효성과 정확성은 반응표면모델과 측정된 실차 시험과 좋은 일치를 달성함으로써 설명하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1145-1153
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• 2011

본 연구의 목적은 극저온 열처리를 통해 Al6061 의 열처리 잔류응력을 제거하는 것이다. 이를 위해 유한요소해석을 이용하여 열처리 잔류응력을 예측하였으며, 열처리 조건에 따른 각 단계별 대류 열전달계수를 T6 와 극저온 열처리 실험을 수행하여 결정하였다. 예측된 잔류응력 결과는 X 선회절법(XRD)으로 측정된 잔류응력 결과와 비교하여 유한요소해석 결과의 타당성을 확인하였다. 또한 T6 와 극저온 열처리에 대해 각각 전기 전도도와 경도를 측정하여 기계적 특성을 평가하고 TEM 관찰과 XRD 회절 분석을 통해 석출물의 크기 및 성분을 파악하였다. 이를 통해 Al6061 의 T6 열처리와 비교하여 극저온 열처리를 적용함에 따른 잔류응력, 기계적 특성 및 미세조직변화를 조사하였다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2000년도 추계학술발표논문집
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• pp.132-132
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• 2000

환경오염과 이상기후의 영향으로 인한 수자원의 고갈과 함께 국내의 경우 수자원 개발 계획 및 수요량을 감안할 때 향후 7 년 내에 물부족 현상을 겪을 것이라는 보고가 있 었으며, 환경부담을 줄이기 위해 폐수의 배출기준은 강화되고 있다. 이러한 상황에서 제조 특성상 타 업종에 비해 폐수 발생량이 높은 편인 국내의 제지산업은 여러 해전부터 이에 대 한 방안을 모색하여 왔다. 일반적으로 폐수 수질 관리와 청수 사용량의 절감을 위해 고가의 폐수 처리 장치를 설치하거나 폐수 재활용을 통해 공정을 극도로 폐쇄화하는 방안으로 연구 가 진행되어 왔다. 이 중 용수의 재활용이 가장 경제적인 방법이지만, 재활용이 지속될수록 각종 무기염과 콜로이드성 유기물질이 축적되어 각종 약품의 효능 저하, 탈수속도의 저하 및 생산 제품의 품질 악화 등의 문제를 유발한다고 알려져 있다. 이를 해결하고자 하는 노 력으로 펄프 원료에 따른 공정수 내 용해성 물질의 분석과 재활용 횟수에 따른 각종 SS와 D DS의 축적 정도에 대한 기초 연구가 수행되었으며, 고폐쇄화된 공정에서 성능을 발휘할 수 있는 첨가제의 개발과 적용 방법에 대한 연구도 수행된 바 있다.여러 지종 가운데 골판지 원지는 용수의 재활용률이 상당히 높은 지종이기 때문에 공정수의 재활용이 진행될수록 열악한 저급 원료로부터 각종의 다양한 물질이 용출 혹은 배 출되며, 이러한‘물질은 골판지 원지의 강도 발현에 더욱 악영향을 미칠 것으로 판단되었다. 미세분으로 구성된 SS의 경우 이미 많은 연구를 통해 특성이 파악되었기 때문에 본 연구에 서는 ss를 제외한 공정수를 두 가지로 크게 나누어 고려하였다. 즉, ss로 측정되지 않지만 닥도를 유발할 수 있는 미세 무기물질과, 용해성의 무기염, 첨가제 및 추출물 둥으로 이루어 진 용해성 성분으로 나누어 분석하였으며, 또한 각각이 초지 특성에 미치는 영향을 살펴보 고자 하였다.을 해석코자 하였으며, 그 방법으 로 수치해석기법을 도입하였다. 또 실제 캘린더링 전후의 두께 변화를 측정하여 유리전이온도 의 도달 깊이와 비교하였다. 지필의 압축 정도는 롤의 직경과 닙 폭을 이용하여 MD 방향으 로 함수화하였으며, 열전달 계수로는 겉보기 값을 사용하였다. 이때 지펼은 균질한 것으로 가 정하였다. 함수율은 유리전이온도를 좌우하는 가장 큰 인자이나 본 연구에서는 항온항습처리 를 통해 유입지의 함수율을 고정시켰으며 캘린더링 시 함수율의 변이는 없다고 가정하였다. 그 결과 열침투깊이가 증가할수록 지필은 보다 변형되기 쉬운 상태가 되어 주어진 압력 조건에 대해 소성변형 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 캘린더링 전후에 두께 변화를 측정하여 정량적으로 평가할 수 있었다. 수치해석기법을 통해 같은 압력 조건에서 온도가 증 가함에 따라 혹은 같은 온도 조건에서 압력이 증가함에 따라 지필 내의 유리전이온도의 침투 깊이가 증가함을 알 수 있었으며 이는 캘린더링 전후의 두께 변화의 측정 결과와 일치하였 다. 또 NRT가 증가함에 따라서도 유리전이온도 침투 깊이가 증가하였다.합편에 비해 일부 우수한 양상을 보였지만 본 실험의 범위내에서는 통계적 정량적 차이를 제시할 수는 없었다. 향후 보다 광범위한 동물 실험이 필요할 것으로 사료된다.된다.하고도 완전교정술 도달 확률이 높은 치료전략이라는 사실을 입증하였으며 주대동맥폐동맥혈관부행지의 크기나 숫자가 단일화하기 쉬운 형태학적 특징을 지닌 경우에는 조기에 일단계완전교정술을 시행하여 양호한 결과를 얻을 수 있다는 사실을 발견하였다. 반면 본 환아군 중 단일화술을 먼저 시도한 군에서는 비록 단계적인 단일화를 시도한 군에서 단일화술과 관계된 수술사망율이 약간 낮기는 하였으나 완전교정술까지 완료될 가능성에는 차이가 없었다. 그러나 이 경우 보다 정련된 적응 환자의 선택을 통한 단일화 우선전략의 시도와 장기 추

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.817-822
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• 2017

제동 장치는 기계장치의 사용자나 시스템의 안전관점에서 가장 중요한 요소 중 하나이며, 작동 조건 내에서 신뢰성 있는 제동력이 유지 되어야 한다. 일반적으로 브레이크는 운동에너지를 마찰을 통해 열에너지로 변환하여 회전하는 기계장치를 제동한다. 운동에너지가 열에너지로 전환되는 과정에서 고온의 열이 발생하여 기계적 거동에 영향을 준다. 마찰열은 브레이크 시스템의 열팽창 및 마찰계수 변화 등에 영향을 주고 제어되지 않는 고온은 브레이크 성능을 저하시킨다. 따라서 브레이크의 발열을 예측하고 이를 제어하는 것은 중요하다. 마찰열을 예측하기 위한 다양한 수치해석 연구들이 수행되었지만, 계산의 효율 및 재원의 한계로 수치해석의 경계조건을 다양한 형태로 가정하여 마찰열 예측 연구를 수행하였다. 가정된 마찰열 거동은 실제 열전달 온도 분포 경황과 차이가 있고 이를 이용한 냉각 효과나 열응력 수치해석 결과의 신뢰성이 부족하다. 이러한 한계점을 극복하고 마찰열 예측 시뮬레이션 절차를 정립하기 위하여 본 연구에서는 열-구조 결합 요소를 사용하여 브레이크 시스템의 마찰열 발생을 직접적으로 모사하는 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문은 Finite Element Method(FEM)을 이용하여 브레이크 작동에 따른 마찰열 발생을 모사하고 열분포 특성을 분석하기 위해 브레이크 모델을 대상으로 열-구조 연성요소를 적용한 수치해석 연구를 수행하였다. 이 연구는 마찰열 직접 모사의 필요성을 제안하고 시뮬레이션에 필요한 정보를 제공할 수 있다 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.767-774
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• 2010

수동공기공급형 고분자 전해질 연료전지는 팬을 이용하여 주변의 공기를 스택에 공급한다. 공급된 공기는 연료로 쓰이는 동시에 스택의 냉각에도 사용된다. 이러한 방식은 시스템에서 가습기, 공기 압축기, 냉각수 설비를 제거할 수 있어서 시스템을 단순화 시키고 경량화 시킬 수 있는 반면 냉각성능은 기존의 냉각수를 이용하는 방식에 비하여 떨어진다. 따라서 시스템의 신뢰성 확보를 위하여 최적의 냉각 성능을 낼 수 있도록 스택을 설계하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지 스택의 냉각성능 향상을 위하여 다양한 채널 형상, 공기극의 유량분포, 외부 대류열전달계수의 변화가 스택의 온도분포에 미치는 영향에 대한 전산해석을 수행하였다. 그 결과, 채널의 rib이 두꺼운 경우에 냉각성능이 가장 뛰어났으며 유량을 중앙부에 집중시킨 경우에 고온집중 현상이 감소하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.717-722
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• 2011

본 연구의 목적은 Al6061 의 T6 열처리 시 발생되는 잔류응력의 변화를 예측하는 것이다. Al6061-T6 의 일반적인 열처리 조건인 용체화처리($530^{\circ}C$, 2hr)와 인공시효($175^{\circ}C$, 9hr)에서 인공시효 시간에 따라 잔류응력 변화를 고려하였다. 잔류응력 예측은 열처리 실험을 수행하여 대류 열전달계수를 확보하고, 탄소성 모델로 가정한 유한요소해석을 적용하였다. 또한 인공시효와 같이 재료가 고온에서 장시간 유지되는 경우의 Zener-Wert-Avrami 함수를 적용하여 잔류응력 변화를 확인하였다. 잔류응력의 측정은 X 선 회절법으로 측정하고 측정결과는 예측된 유한요소해석 결과와 비교하여 해석의 신뢰성을 확보하고 해석기법을 확립하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.587-590
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• 2013

N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP)에 포함된 불순물인 2-pyrrolidone을 제거하기 위해 용융결정화가 이용될 수 있으며, 그 기본 연구로써 두 물질의 고-액 상평형을 측정하였다. 시차주사 열량계(DSC)와 결정화기를 이용하여 얻어진 두 실험결과는 비슷한 경향을 보였으며, NVP와 2-pyrrolidone으로 구성된 2성분계 혼합물이 공융계를 형성함을 보였다. 간단한 열역학 식을 이용하여 혼합물의 상평형과 공융점(eutectic point)을 계산하였으며 실험결과와 비교적 잘 일치하였다. 결정화 공정의 설계에 중요한 요소인 결정성장속도를 알기 위해 판형 결정화기를 이용하여 시간에 따른 NVP 결정의 두께를 측정하였다. 냉각온도가 낮을수록 NVP의 결정성장속도가 증가하였다. 실험데이터로부터 상관된 열전달계수는 결정의 성장 거동을 잘 설명하였다.