• 대한기계학회논문집B
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• 제36권7호
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• pp.711-719
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• 2012

유기 랜킨 사이클(ORC)을 이용한 선박 주기관 폐열 회수 시스템의 열역학적 분석을 수행하고 적용 가능성 및 효과를 검토하였다. 이론 해석에서는 ORC 와 ORC 에 열을 전달하기 위한 열전달 루프, 냉각수 공급 펌프를 모두 고려하여 전체 효율을 예측하였다. ORC 사이클의 성능은 증발기와 응축기의 특성과 열전달 루프의 온도 조건을 달리하여 평가되었으며 그 특성을 사이클 효율과 시스템 효율 관점에서 비교하였다. 수에즈막스 유조선에 대하여 ORC 사이클은 $250^{\circ}C$ 이하의 폐열 조건에 대하여 약 10%정도의 열효율을 보였다. ORC 이용하여 엔진 폐열로부터 주기관 출력의 3~4%에 해당하는 전력을 생산할 수 있으며 수에즈막스 유조선에 적용 시, 정상 운항시 필요한 전력의 59~69%를 ORC 생산 전력으로 대체하여 운항 중 연료 소모량을 절감시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.442-453
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• 2013

본 연구에서는 FLAC3D를 이용해 대용량 고온 열에너지저장소가 암반공동과 지상에 위치하는 경우를 각각 모델링하고 운영기간 5년 동안의 비정상상태해석을 수행하여 저장소 외벽을 통한 열손실을 비교 분석하였다. 두 저장모델의 운영 조건 및 입력물성은 모두 동일하나, 암반공동 열에너지저장소는 주변 암반의 전도 열전달에 의해서만 열손실이 발생하고, 지상 저장소는 대기의 대류 열전달에 의해서 열손실이 발생하는 것으로 가정하였다. 열에너지의 반복적인 주입과 토출에 따른 저장온도의 변화를 고려하여 수치해석모델을 작성하였으며, 단열재 두께에 따른 열손실 특성을 함께 검토하였다. 해석 결과, 지상식 저장시설은 운영 기간이 경과하더라도 일정한 열손실률을 보이는 반면 암반공동 저장시설의 열손실률은 운영 초기 단계에서 급격히 감소하여 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보였다. 이러한 열손실의 감소는 시간 경과에 따라 주변 암반의 온도가 상승함으로써 저장소외벽에서의 열유속이 감소하기 때문으로 판단할 수 있다. 운영 후 5년 경과 시 암반공동 열에너지저장소의 누적열손실량은 지상저장소에 비해 약 72.7%로 나타났으며, 암반공동 저장시설의 열손실 특성은 주변 암반의 히팅 효과로 인해 지상식 저장시설에 비해 단열재 두께에 대한 민감도 및 의존도가 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.497-508
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• 2013

이 논문에서는 화재 발생에 따른 구조물의 성능 변화를 평가하기 위한 철근콘크리트 부재의 수치해석모델이 제안되었다. 화재 발생 시 유발되는 전도, 대류 및 복사열의 효과를 고려한 비정상 열전달 해석을 수행하였으며 이를 통해 단면 내 온도분포를 결정하였다. 또한, 적층섬유단면을 적용하여 온도증가로 인해 단면 내 위치에 따라 달라지는 재료의 비선형성을 고려하였다. 이 때, 온도변화에 따라 유발되는 열팽창 변형률, 비정상상태 변형률, 크리프 변형률 등의 비역학적 변형특성을 단면 내 각 섬유에 대해 고려함으로써 화재 발생 시의 극심한 온도증가를 고려한 비선형 해석을 수행하였다. 제안된 해석모델의 타당성을 입증하기 위하여 철근콘크리트부재의 표준화재실험으로부터 얻어진 실험결과와 해석결과를 비교하였으며, 특히, 화재 시간에 따른 저항능력의 변화를 살펴봄으로써, 철근콘크리트 부재의 거동특성을 평가하고 이를 설계규준에서 제시하는 단면 및 저항능력과 비교하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제16권1호
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• pp.83-89
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• 1984

김치로부터 김치액(液)만을 분리(分離)하여 가열살균(加熱殺菌)한후 고형물(固形物)과 재혼합(再混合)하는 살균방식(殺菌方式)을 공업적(工業的) 김치생산(生産)에 적용(適用)시키기위해 pilot scale 연속식(連速式) 살균장치(殺菌裝置)를 설계(設計) 제작(製作)하여 설계기준(設計基準) 및 제작방법(製作方法)을 제시(提示)하였고 장치(裝置)의 열수지분석(熱收支分析)을 통해 장치(裝置)의 적정설계(適正設計) 및 제작(製作) 여부(與否)를 검토(檢討)하였다. 살균장치(殺菌裝置)는 김치액분리(液分離) 혼합부(混合部), 여열부(予熱部), 살균부(殺菌部), 여냉부(予冷部) 및 냉각부(冷却部)의 5개부(個部)로 구성(構成)하였다. 살균장치내(殺菌裝置內) 열교환부(熱交換部)의 소요관(所要菅)길이는 김치액(液)의 유속(流速) 5 kg/min, 총괄열전달계수(總括熱傳達係數) $1,000Kcal/m^2{\cdot}h{\cdot}^{\circ}C$로 가정(假定))하여 다음식(式) $W{\;}C_p{\Delta}T=U{\;}(2{\pi}RL){\Delta}T_m$에 의해 결정(決定)하였다. 관내(管內)에서의 물의 유속(流速)이 41/min일때 여열부(予熱部), 살균부(殺菌部), 여냉부(予冷部), 냉각부(冷却部)에서의 총괄열전달계수(總括熱傳達係數)는 각각(各各) 875, 1,398, 2,036, $288Kcal/min{\cdot}h{\cdot}^{\circ}C$이었으며 장치(裝置)의 설계온도(設計溫度)와 실제(實際) 실험치(實驗値)가 비교적 잘 일치(一致)하였다. 무우김치를 시료(試料)로 사용해 본(本) 장치(裝置)의 살균효과(殺菌效果)를 조사해본 결과 $25^{\circ}C$에서 김치 저장기간(貯藏期間)을 비살균구(非殺菌區勾)에 비해 현저히 연장(延長)할 수 있었다.

• 접착 및 계면
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• 제9권3호
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• pp.7-13
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• 2008

열전도도가 유사한 입자형 필러인 silicon carbide (SiC)와 섬유형 필러인 carbon fiber (CF)를 polyetheretherketone (PEEK) 고분자에 첨가하여 복합재료의 열확산도에 미치는 영향을 연구하였다. 전자현미경을 통해 얻은 단면사진으로부터 SiC와 CF가 PEEK 매트릭스 안에 균일하게 분산되어 있고 필러들이 부분적으로 서로 네트워크를 형성한 것을 관찰하였다. 레이저 섬광법을 이용하여 상온에서 $200^{\circ}C$까지 PEEK/SiC와 PEEK/CF 복합재료의 열확산도를 측정하였으며, 열확산도는 온도가 상승함에 따라 PEEK-필러와 필러-필러 계면에서의 포논산란 증가에 의하여 감소하였다. 필러함량이 증가함에 따라 복합재료의 열확산도가 증가하였으며, 2상계에 대하여 유도된 Maxwell 및 Nielson 예측식을 실험값과 비교함으로써 매트릭스 내의 필러 분포, 방향성, 종횡비 및 필러간의 상호작용 등을 유추할 수 있었다. Nielson 예측식은 PEEK/SiC 복합재료에 대하여 열전도도를 잘 예측하였다. 입자형 필러인 SiC에 비하여 섬유형 필러인 탄소섬유가 동일한 함량에서 열확산에 기여하는 필러 네트워크를 효과적으로 형성하여 높은 열확산도를 가지는 것으로 추정된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제40권1호
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• pp.7-14
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• 2016

구명 조끼는 익수자의 부력을 유지시키는 기능을 가지며, 낮은 해수 온도에서 저체온증에 빠지는 시간을 단축 시킬 수 있는 역할을 할 수 있다. 본 논문은 서멀 마네킹 실험과 수치적 방법을 적용하여 단열성능을 향상 시키기 위해서 개발된 팽창형 구명 조끼와 폼형 구명 조끼의 단열성능 및 저체온증 방지 효과를 평가하였다. 단열성능 평가를 위해서 서멀마네킨을 이용하여 열유속 및 열저항을 계측하였으며, 본 연구에서 제시된 구명 조끼의 단열성능을 기존의 제품과 비교하여 검토하였다. 또한 저체온증에 빠지는 정도를 상대적으로 파악하기 위해서 유한요소해석을 이용하여 구명 조끼의 종류에 따른 체온 저감 시간을 예측하고 이를 비교 평가하였다. 저체온증 예측모델은 Pennes의 신체 열전달 해석 모델을 기반으로 작성되었으며, 실험으로부터 계측한 열저항 값을 이용하여 대류 열전달 조건을 환산하여 계산되었다. 그 결과 본 연구에서 단열성능을 향상시키기 위해서 제시된 하는 구명 조끼가 기존 제품에 비해 단열성능이 우수하게 평가됨을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.157-164
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• 2008

종래의 수화열 저감 공법에서 문제가 되었던 시공성, 공기, 공사비 등의 효율성을 높이기 위해 새로운 공법을 개발하였다. 개발된 공법의 원리는 히트파이프라는 열전달 매체를 콘크리트에 매입하고, 이 히트파이프의 빠른 열전달을 통해 매스콘크리트 내부에서 발생된 수화열을 콘크리트 외부로 발산시켜 내부 수화열을 저감시키는 공법이다. 현장 실험을 통한 연구 결과를 요약하면, 기존의 수화열저감공법 적용 시 최고온도 도달시간이 2$\sim$4일 정도 소요되지만, 본 연구의 히트파이프를 사용할 경우 24시간 이내로 단축시키는 효과를 얻을 수 있었다. 또한 본 연구에서 개발된 히트파이프를 사용하는 공법으로 온도균열지수를 산정해 본 결과 균열발생을 제한할 수 있는 수준인 1.2 이상으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발된 히트파이프를 이용한 수화열 제어공법을 적용할 경우 시공성 및 공기단축뿐만 아니라 경제성도 뛰어날 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.13-19
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• 2021

n형 SiC 반도체에서 적층 결함이 열전 물성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. ��-SiC 분말 성형체를 질소 분위기에서 1600~2100 ℃, 20~120분간 열처리해서 30~42 %의 기공률을 갖는 다공질 SiC 반도체를 제작하였다. X선 회절 분석으로 적층 결함량, 격자 스트레인 및 격자 상수를 산출하였고, 미세 구조 분석을 위해서 기공률 및 비표면적 측정과 함께, 주사 전자현미경 (SEM), 투과 전자현미경 (TEM) 및 고분해능 전자현미경 (HREM) 등을 관찰하였다. Ar 분위기 550~900 ℃에서 도전율과 Seebeck 계수를 측정 및 산출하였다. 열처리 온도가 높을수록, 처리 시간이 길어질수록 캐리어 농도 증가 및 입자와 입자간의 연결성 향상에 의해 도전율이 향상되었다. 도너로 작용하는 질소의 고용으로 Seebeck 계수는 음(-)의 값을 나타내었고, 도전율과 마찬가지로 열처리 온도 및 시간이 상승함에 따라 Seebeck 계수의 절대 값이 증가하였다. 이는 적층 결함의 감소, 즉 입자 및 결정 성장과 함께 적층 결함 밀도의 감소에 의해 포논의 평균 자유 행정이 증가해서 결과적으로 포논-드랙 효과에 의한 Seebeck 계수의 향상으로 나타난 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.551-558
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• 2005

이 연구에서는 외기와의 열전달을 나타내는 외기대류계수에 관한 실험을 실시하였다. 외기대류계수에 관한 기존의 모델에서 나타났던 문제점을 해결하기 위해 실험 변수로 풍속외에 양생 조건의 종류(양생포, 양생포+비닐), 외기온도, 비등효과를 선정하였다. 실험 결과를 이용하여 외기대류계수를 산정하고자 열평형 방정식을 이용한 수치해법을 사용하였으며, 이론적인 고찰을 통해 각 양생 조건별로 풍속에 따른 외기대류계수의 변화를 예측할 수 있는 모델식을 제안하였다. 열평형 방정식을 이용한 수치해법에서 초기에 외기대류계수가 과잉평가되는 문제점을 해결하기 위해 비등효과에 의한 증발량을 고려하여 수정 열평형 방정식을 제안하였다. 양생 조건을 고려한 제안된 모델식에 의하면, 모든 경우에 풍속에 따라 외기대류계수가 증가하는 경향을 보였으나 양생 재료의 사용여부나 양생 조건에 따라 다른 양상을 보이는 것을 알 수 있었다. 이러한 양상의 차이는 양생 재료의 열 특성에 의해 결정되는 것으로 외기대류계수는 양생 재료가 없는 경우, 양생포를 사용한 경우, 양생포+비닐을 사용한 경우의 순으로 풍속의 영향을 받는 것으로 나타났다. 제안된 모델식을 이용하면 수화열에 의한 콘크리트 구조물의 온도해석시 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료되며, 향후 이러한 열특성계수에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 접착 및 계면
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• 제25권2호
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• pp.69-74
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• 2024

소프트 액추에이터는 구성 재료 자체가 가지는 유연성과 부드러운 움직임으로 인해 의료 산업과 제조업 등 다양한 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 자극감응성 하이드로젤은 유연하며 다양한 주위 자극에 의해 큰 부피 변화를 보일 수 있는 물질로서 소프트 액추에이터 재료로서 적합하다. 하지만, 자극감응성 하이드로젤의 부피 변화는 온도 변화의 속도 및 용매의 확산 속도에 기인하여 대부분의 작동 조건에서 느린 속도로 진행되며 이는 액추에이터의 반응속도를 제한한다. 본 연구에서는 온도감응성 하이드로젤인 polydiethylacrylamide에 광열효과를 가지는 공액고분자를 도입하여 빛에 의해 구동되는 소프트 액추에이터를 구현하였고, 공액고분자의 광열효과에 의한 반응속도의 개선효과를 조사하였다. 공액고분자의 도입에 의해 반응시간이 41% 개선됨을 확인하였고 이는 열전달 효율의 개선에 의한 것으로 짐작할 수 있다. 최종적으로 이러한 개선된 반응속도의 하이드로젤이 적용된 소프트 그리퍼를 제작하였고 반응속도를 조사하였다.