• 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.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.19-19
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• 2009

최근, 유한한 에너지 자원의 한계와 지구 온난화 등으로 세계의 제조 산업은 새로운 국면을 맞이하고 있으며, 특히, 자동차 산업은 화석연료를 주 에너지원으로 사용한다는 점과 이 연료를 연소시킬 때 발생하는 이산화탄소가 지구 온난화의 주된 원인이 될 수 있다는 점에서 상기 문제들을 해결하기 위한 다양한 방법에 주목하고 있다. 그 중에서 자동차의 생산기술 측면에서 볼 때, 가장 중요한 이슈는 차체 경량화다. 자동차 차체는 자동차를 구성하고 있는 여러 가지 부품 중에서 약 40% 정도의 무게 비율을 차지하고 있기 때문에, 차체 경량화는 연비향상과 이산화탄소 배출가스 감소와 직접적인 관계를 가지고 있다. 다양한 차체 경량화 방법 중에서 가장 쉽게 접근할 수 있는 방법이 경량소재 적용에 의한 경량화 방법이다. 현재, 탄소섬유 강화 플라스틱과 같이 무게 절감 비율을 최대화 할 수 있는 소재들도 개발되어 일부 적용되고 있지만, 일반적으로 차체 경량화 소재로 가장 널리 사용되고 있는 소재는 알루미늄 합금이며, 이에 대한 차체 적용 비율이 점차로 높아지는 추세에 있다. 이에, 본 연구에서는 알루미늄 합금이 차체에 적용되었을 때의 장단점을 살펴보고, 알루미늄 합금을 적용한 차체 생산과정에서 유의해야 될 사항들과 이를 바탕으로 하는 생산성 극대화 방안에 대하여 고찰하였다. 먼저, 기존의 알루미늄 저항 점 용접공법의 단점을 최소화하고 대량생산 체계에 적합하도록 개발된 새로운 개념의 저항 점 용접 시스템에 대해 그 성능과 양산성을 검증하였다. 구리 전극과 알루미늄 피용접물 사이에 프로세스 테이프를 삽입하여 용접하는 이 시스템은 열전도성이 큰 알루미늄 용접부에서 저전류의 조건에서도 효과적으로 균일한 발열현상이 발생하게 하였으며, 전극 팁 드레싱 없이 모든 용접점이 항상 동일한 조건에서 용접이 이루어질 수 있도록 하였다. 용접 조건 설정에 있어서도 용접전류가 통전되는 순간에 전극 가압력을 자유로이 변형시켜 용접부 크랙 발생을 최소화할 수 있음을 확인하였다. 알루미늄의 또 다른 대표적인 접합방법인 아크용접에 있어서는 용접 입열량을 조절하여 용접변형을 최소화 할 수 있는 아크용접 시스템에 대해 양산성과 적용 타당성을 검토하였다. 와이어 송급 방향을 자유자재로 바꿀 수 있는 이 시스템의 특성에 의해 스패터를 최소화하면서 용융금속이 효과적으로 모재에 금속이행 될 수 있음을 확인하였으며, 판재, 압출재, 및 다이캐스팅재 등 다양한 차체 소재에 대한 용접 가능성 및 미그-레이저 하이브리드 용접과의 비교분석을 통하여 차체 박판 용접에서도 최소의 열변형으로 효과적으로 사용될 수 있음을 보였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제29권6호
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• pp.40-44
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• 2015

국내외 유리 외장재에 대한 기준은 풍압 및 단열 성능에만 집중되어 있고, 화재 및 지진과 같은 재난에 대한 기준은 미비한 실정이다. 특히 초고층 건물의 화재 발생 시 유리 외장재의 파손으로 인한 상부층 화재 확산은 재산 및 인명 피해를 극대화한다. 따라서 유리 외장재의 파손으로 인한 화재 확산을 축소하기 위해서는 유리 외장재의 화재 취약성을 검토하고 파손 방지 기술 개발이 필요하다. 초고층 건물의 한정된 소방용수를 사용하여 효과적으로 파손을 막기 위해서는 유리 외장재의 파손 시점을 예측하고 원인 인자를 판단하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 이중 유리 외장재의 열적 특성을 분석하기 위해 복사열 실험을 수행하고, 화염의 고온 고압에 직접적으로 노출이 되지 않았음에도 파단이 일어난 현상을 분석하기 위한 수치해석을 수행하였다. 구체적으로 ISO 9705 Room에 3장의 커튼월 유리 외장재를 설치하고, 방열판을 이용해서 유리 외장재를 복사열에 노출시키며 각 유리의 중요 위치에서 열전대를 이용하여 온도를 측정하였다. 최종적으로 현재 널리 사용되고 있는 이중 유리 외장재에 대한 화재 취약성을 분석하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권3호
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• pp.285-292
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• 2020

본 연구에서는 CFD 시뮬레이션 기법을 이용하여 유리온실의 내부 환경 변화를 예측하는 모델을 개발하였으며, 실험을 통해 확보한 데이터를 이용하여 이를 검증하였다. 주·야간 실험 데이터를 경계조건으로 하는 Case 1, 2, 3의 시뮬레이션 예측값은 실험값 대비 평균 2.62℃ 높게 나타났으며, 최대편차와 균일도는 각각 평균 1.12℃, 2.92%p 높게 나타났다. Case 1에서 Case 3으로 외기온도가 변화함에 따라 조성되는 온실 내부 온도는 평균 0.84℃의 차이를 보였으며, R²는 0.9628로 실험값과 시뮬레이션 예측값 간 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 시뮬레이션 예측 결과 해석대상 온실 내 불균일한 온도분포를 확인하였다. 해석대상 온실의 효율적인 열에너지 관리를 위해 온실 내 방열관과 FCU의 위치 변경, 온실 구조 변경 등이 필요하다고 판단되었다. 추후 현장에서의 적용을 위해 정밀한 분석이 필요하며 이를 위해 온실 내부 작물 및 구조물 미고려, 온실을 완전 밀폐로 가정하는 등 모델 정립을 위한 조건들에 의한 열전달 현상을 고려한 모델의 개선이 필요하다고 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.89-97
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• 2011

본 연구는 RC조 슬래브의 자중을 줄이기 위하여 구조적 역할을 담당하지 않은 상 하부 철근 사이의 중앙부 콘크리트를 제거하고, 중량감소 및 단열성능을 확보할 수 있는 경량 중공체를 적용한 중공슬래브에 대하여 현장 적용을 위한 최소 요구내화성능(1~2시간)을 평가하기 위한 것이다. 이에 피복두께 및 적재하중, 경간길이를 실험인자로 설정하여 실험을 수행하였다. 내화실험을 실시한 결과, 실험인자에 상관없이 모두 목표 내화성능인 120분을 만족하였고 피복두께 보다 적재하중이 내화성능에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 경간길이는 짧을수록 내화성능에 유리한 것으로 나타났다. 기존 RC조 슬래브에 적용되지 않던 경량 중공체로 사용된 발포폴리스티렌(EPS: Expanded Polystyrene)의 고온시 특성을 파악한 결과 $100^{\circ}C$에서 유리천이현상(Glass Transition)으로 인한 온도상승 지연구간이 발생하는 것으로 나타났다. 또한 발포폴리스티렌의 polystyrene는 녹는점이 $185^{\circ}C$로 낮은 온도에서 용융된다. 따라서 낮은 온도에서 중공체가 용융되어 온도센서 주변에서 전도에 의한 열전달 매개체가 사라지게 된다. 이에 중공체의 온도는 철근 및 콘크리트에 비해 낮게 나타나는 것으로 판단된다. 따라서 경량 중공체는 낮은 온도에서 용융되어 중공슬래브의 내화성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권3호
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• pp.83-90
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• 2020

열전도성이 우수한 AlN 기판에 형성되는 Ag계 후막도체의 접착강도에 미치는 기판 표면조도 및 소결 온도의 영향을 연구하였다. 표면조도(R_a)가 0.5인 AlN 기판을 사용하여 제조한 후막도체의 접착강도가 이보다 표면조도가 크거나 또는 작은 기판을 사용하여 제조한 후막도체의 경우보다 높게 나타났다. 표면조도가 0.5보다 작은 기판의 경우 Ag 후막도체와 기판 사이의 접촉면적이 표면조도가 0.5인 기판보다 상대적으로 작아 접착강도가 작게 나타났다. 한편, 표면조도가 0.5보다 큰 기판을 사용한 경우에는 도체막이 기판에 완전히 접착되지 못하는 현상이 나타났고, 이로 인해서 접착강도가 적게 나타남을 알 수 있었다. 또한, 850℃에서 소결하여 얻어진 Ag계 후막도체 막의 표면 평활도가 다른 소결 온도에서 소결하여 얻어진 도체막의 평활도에 비해 가장 우수하였고, 이로 인해 도체막의 접착강도가 가장 높게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국전통조경학회지
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• 제28권3호
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• pp.105-113
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• 2010

본 연구는 전통공간에 대한 보존계획에 있어서, 대상물의 가치평가를 위하여 수행되는 훼손상태조사에 대한 연구이다. 특히, 전통공간에 위치해 있는 전통 건조물의 보존에 대한 관심과 흥미를 체계화하고 있는 전문가 집단에서 가치평가의 주된 요소로써 대상물의 훼손상태는 어떠한 과정과 방법에 의해서 분석될 수 있는가? 에 대한 과정과 방법론에 관한 실험적인 연구이다. 이를 위하여 본 연구에서는 문화재 '진단학(Diagnostic)'에 대한 이해를 바탕으로 수표교에 대한 물리적 특성과 대상지 환경여건에 대한 이해를 바탕으로 수행하였다. 한편, 본 연구는 그 특성상 수표교의 훼손상태를 기록하기 위하여 작성되는 훼손상태 분포도는 사진측량 기법을 적용한 실측도면을 활용하였고, 대상물의 훼손상태를 조사하기 위한 '평가지침'은 이탈리아 정부의 건축문화재 관리지침이라 할 수 있는 'Raccomandazioni Normal'을 기준으로 하였다. 이러한 연구접근은 국외 건축문화재의 훼손상태 조사에 사용되는 표준지침의 국내 문화재로의 적용 가능성에 대한 실험적인 차원에서 이루어졌음을 밝혀둔다. 그 결과, 수표교의 각 부분별 훼손상태는 침전물에 의한 훼손과 부식 등이 주를 이루고 있었으며, 부식을 비롯한 9가지의 훼손유형의 경우에는 그 구성성분의 물리 화학적 특성과 분포상태를 고려할 때, 수표교의 안전성과 관련하여 위협적인 요소로는 작용하지 않는 것으로 판단하였다. 반면에, 경관 향상을 위하여 상판마루와 멍에석, 그리고 교각부분에서 관찰되는 'Thermoclastism(열전화)' 현상의 경우, 교각을 중심으로 넓게 분포하고 있음을 감안할 때, 훼손부위의 제거와 함께 표면강화 작업의 조속한 처리가 요구될 것으로 판단하였다.

• 한국의류학회지
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• 제32권6호
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• pp.991-998
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• 2008

본 연구는 상변화물질의 농도가 의복내 공기충의 온도변화에 미치는 영향을 연구하고자 하였다. 상변화물질로는 노나데칸을 사용하였으며 농도는 아크릴 바인더 대비 10%, 20%, 30%로 조절하여 면직물에 코팅처리하였다. 동적 열전달 측정장치인 Human-Clothing-Environment Simulator을 사용하여 고온에서 저온 이동시 다시 고온이동시의 의복내 온도변화를 측정하였다. 외부 환경온도는 고온은 34도, 저온은 5도와 10도를 하였으며 먼저 34도에서 한시간 동안 컨디셔닝한 후에 5도 또는 10도에 30분 동안 노출시켜 의복내 온도변화를 측정하였고 다시 34도에 노출시켜 30분동안 의복내 공기층에서의 상변화물질의 열적거동을 살펴보았다. 그 결과 상변화물질처리된 직물로 이루어진 의복내 공기층은 고온에서 저온이동시 상변화물질의 발열효과로 인해 미처리 직물보다 높은 온도를 나타내었으며, 저온에서 고온이동시에는 흡열효과로 인해 미처리 직물보다 온도상승이 느리게 나타났다. 농도가 증가할수록 상변화물질에 의한 발열효과는 증가하는 것으로 나타났으며 흡열효과의 경우에는 20%에서 큰 변화를 갖는 것으로 나타났다. 농도변화에 따른 미처리와 처리직물 사이의 차이를 보면, 10%에서 20% 증가시에 나타난 차이가 20%에서 30% 농도변화시에 나타난 차이보다 크게 나타났다. PCM 처리된 모든 직물들이 상변화를 겪는 것은 아니었으며 직물층에 따라 상변화를 하였고 최외곽층의 경우에는 상변화물질에 의한 흡열발열현상외에도 외부로의 열손실을 겪기 때문에 이에 대한고찰이 있어야하는 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.7-13
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• 2019

본 연구에서는 이종경량재료의 마찰교반용접을 모사할 수 있는 유한요소 해석모델을 개발하고, 이를 통해 기초분석과 실용적 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Coupled Eulerian Lagrangian 에 기반한 유한요소모델을 구성하였으며, 해석 모델은 외연적 시간적분을 이용하여 열-온도, 변위-응력 물리계로 이루어진 다중 물리계를 복합적으로 계산하며, 용접툴 표면과 피용접 재료 간 마찰, 극심한 소성변형으로 인한 열에너지 발생, 그리고, 밑면을 통한 열에너지 소산 등 열발생원과 열전달 메카니즘이 모두 고려되었다. Al6061T6와 AZ61 판재의 맞대기용접을 고려하였으며, 주요 용접변수인 용접 속도와 용접툴 회전속도를 변화시킨 세 가지 조건에 대해 해석을 실시하였다. 각 해석은 피용접물의 온도분포, 결함의 분포, 소성변형률 분포가 출력이 가능하였다. 구축한 모델을 이용한 해석 결과 알루미늄보다는 마그네슘부에서 더 높은 온도가 발생하였으며, 회전속도가 커질수록 최대 온도가 증가하기보다는 알루미늄쪽으로 높은 온도가 분산되어 가는 경향을 보였다. 또한, 회전속도가 커질수록 피용접물 재료가 위로 올라오는 플래시 결함의 경향 예측이 가능하였으나, 툴 주변 결함 형성예측은 메시가 세밀하지 못하여 정확한 결과를 산출하기에는 부족하다고 볼 수 있다. 본 모델은 마찰교반용접 중 발생 가능한 여러 물리계의 여러 물리적 현상을 실제에 가깝게 반영하고 있으며, 실험적으로 밝히기 어려운 기초 분석에 응용될 수 있으나, 1달이 넘는 해석소요시간을 감안하면 실용적으로 최적의 용접조건 도출에 응용되기는 어렵다고 판단된다.