• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 추계학술대회 논문집
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• pp.867-868
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• 2010

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1466-1473
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• 2012

소프트 아이스크림은 환형 증발부의 외측에서 증발하는 R-404A에 의해 형성된 얼음을 스크레이퍼로 깍아내어 제조된다. 본 연구에서는 소프트 아이스크림 증발기의 냉매 측 및 아이스크림 측 열전달계수를 도출하였다. 실험 결과 환형부 내 냉매 유동은 격막에 의해 매우 복잡한 양상을 보이고 열전달계수도 위치에 따라 현저히 달랐다. 즉, 유입위치의 열전달 계수가 다른 부분에 비하여 낮게 나타났다. 냉매측 평균 열전달계수는 열유속의 증가에 따라 또한 포화온도의 감소에 따라 증가하였다. 열유속과 포화온도를 변수로 하여 평균 열전달계수를 예측하는 상관식을 도출하였다. 아이스크림 측 열전달계수는 연속적으로 진동하였다. 이는 스크레이퍼에 의해 관벽의 얼음이 주기적으로 탈착되기 때문으로 판단된다. 아이스크림 원액의 단상 열전달계수는 냉각 기간 중 150 W/$m^2K$에서 250 W/$m^2K$로 증가하였다. 아이스크림 제조 시 열전달계수는 대략 280 W/$m^2K$로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.36-36
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• 2000

액체로켓엔진에 사용되는 2000psi이상의 고압 연소실(Combustion Chamber)의 냉각은 내피(Inner Shell)에 기계 가공된 냉각통로(Cooling Channel)로 냉각제를 흘려보내는 재생냉각방식이 널리 사용되며 기계 가공된 냉각 통로는 외피(Outer Shell)에 의해서 지지 밀봉된다. 일반적으로 내피 재료는 순수한 구리보다 강도가 우수하고 열전도도는 유사한 구리합금을 사용하고, 외피는 강도가 우수한 스테인레스 강을 사용하여 브레이징 접합된 구조를 형성한다. 브레이징 공정은 조립품을 약 $450^{\cire}C$ 이상의 액상선을 갖는 삽입금속(Filler Metal)을 사용하여 적당한 온도($450^{\cire}C$ ~ 모재의 고상선)에서 가열하여 접합시키는 방법으로, 용융 금속의 젖음 현상(Wetting Phenomena), 접합 틈새(Joint Clearance)로의 용융 삽입금속의 유입(Capillary Phenomena)과 접합 계면의 반응을 통해서 접합이 이루어진다. 이는 일반적인 접합 공정과 비교하여 모재의 변형이 적고, 이종 금속 간의 접합이 용이하며, 복잡한 부품을 정밀하게 접합할 수 있는 장점이 있으나, 접합될 제품의 표면 상태 및 분위기(Atmosphere), 접합될 부품간의 조립 틈새, 가열 싸이클(Heating Cycle) 등에 대한 공정 확립 및 관리가 매우 중요하다. 재생냉각 구조를 갖는 연소실은 우선 접합면의 형상이 매우 복잡하여 균일한 접합 틈새를 유지하면서 접합시키기가 매우 어려우며, 고온, 고압의 환경에서 작동하므로 일부 접합면이 접합되지 않을 경우 내피의 변형 및 파괴가 발생하고, 브레이징 시 용융된 삽입금속이 냉각통로 내로 유입될 경우 연소 시 이부근에서 재료의 용융이 발생될 수 있다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해서는 진공 분위기 하에서 적절한 접합 틈새를 유지할 수 있는 공정 및 장비의 개발이 필요하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.68-68
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• 2011

본 연구에서는 PV cell이 직달 일사에 노출되는 경우와 집광된 태양광에 조사되는 경우의 성능을 비교하는 한편 집광기의 형태에 따른 열적 성능을 검토하고자 하였다. PV cell은 본질적으로 반도체의 특성을 가지므로 작동온도의 상승에 따라 성능이 저하된다는 사실이 알려져 있으며, 태양조사의 강도 및 밀도 등 특성에 따라서도 성능의 변화를 예상할 수 있다. 그러나 이러한 성능변화에 관련된 인자들과 그 영향의 크기에 대한 정량적인 기술자료가 부족하므로 설치와 이용에 한계가 있는 것이 현실이다. 인공태양 장치(solar simulator)를 이용하여 0.7에서 1.2 sun 범위의 태양 조사 환경에서 결정질 실리콘계 PV cell과 집광형 PV cell의 성능을 검토하였다. 집광에 사용한 PTC는 집광면적의 폭이 500 mm이며, 집광 조사면적이 최소 10 mm인 경우 이론적 최대 집광비가 50이었다. PTC의 축방향으로는 균일한 태양조사가 있게된다는 것을 가정하여 모델의 길이는 간편한 실험을 위해 150에서 500 mm의 범위에서 제작하였다. 수평으로 놓인 PTC의 상부 초점 위치로부터 집광면이 아래 쪽에 위치할수록 집광 조사 면적이 증가하므로 PV cell의 크기에 따라 PTC 초점의 위치로부터 거리를 결정하였다. 한편, PTC 자체의 성능도 촛점거리와 집광면 폭의 비에 따라 달라질 수 있다는 가정 하에, 포물면의 최저 위치로부터 촛점거리는 각각 300, 400 및 500 mm가 되도록 세가지 형태를 제작하여 사용하였다. 동일한 형태의 PTC에서 PV cell의 동일한 설치 위치에서도 최고 $110^{\circ}C$ 범위의 PV cell의 작동 (표면) 온도에 따른 성능의 차이를 관찰하기 위해 셀의 후면을 냉각시키는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. PV cell의 표면 온도 측정을 위해서, 후면의 온도와 같이 광선 차단 효과의 우려가 없는 경우에는 열전대를 설치하였으며, 셀의 전면 온도 측정을 위해서는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하였다. 냉각 방법으로는 공기를 이용한 자연대류와 액체를 사용하는 강제대류의 경우를 고려하였으며, 필요에 따라 적절히 설계된 히트싱크를 설치하여 비교 실험을 진행하였다. 강제대류 냉각의 경우는 항온조를 사용하여 순환하는 냉각수의 유량과 공급온도를 변화시킴으로써 PV cell의 작동온도를 조절하고, 이에 따른 발전 성능의 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 도출한 실험 및 분석 결과는 PV cell의 설치 환경과 작동온도의 변화에 따라 그 성능 변화를 예측할 수 있는 기술적 자료를 제공함으로써 에너지 이용의 합리화를 도모하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 동력기계공학회지
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• 제15권3호
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• pp.25-30
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• 2011

A shell-and-tube oil cooler with plate fins was suggested to improve the defect of the conventional shell-and-tube oil cooler. Experiments were conducted to evaluate the heat transfer performance on the shell side of shell-and-plate finned tube oil cooler with three different tube numbers(9, 13 and 19). Oil flowing on the shell side was cooled by cold water flowing inside the tubes. A shell-and-tube heat exchanger of an oil cooler consisted of one shell pass and two tube passes with the inner tube diameter of 8.82 mm and the tube length of 575 mm. From the experiment of shell-and-tube oil cooler, it was found that the heat transfer coefficient of oil cooler with 9 tubes, as oil flow rate was increased, was approximately 140% and 250% higher than that of 13 and 19 tubes, respectively. The heat transfer coefficient at the water flow rate of $3m^3/h$, also was 120% and 140% higher than that of 2.4 and $1.8m^3/h$, respectively.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제23권2호
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• pp.153-160
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• 2006

이 논문에서는 적외선 우주관측을 위한 냉각시스템 시험모델(PSICS, Protomodel Space Infrared Cryogenic System)의 설계를 위해 수행된 열해석 및 열설계 내용을 논의한다. 이 냉각시스템은 장래 진행될 위성 탑제용 적외선 우주 망원경의 냉각시스템 계발을 위한 예비연구를 위한 시스템이며, 테스트는 지상에서의 관측을 통해 수행된다. 냉각목표 온도는 80K이고, 80K에서 500mW의 냉각능력을 갖는 스터링 냉동기 1대가 냉각에 사용된다. 저열침입과 열부하의 바른 예측을 위해 냉각시스템의 전도, 복사 등의 각 열전달 모드에 대해 열부하를 산출하였고, 총 열부하는 복사열 차단 정도에 따라 $42{\sim}149mW$임을 알았다. 또한 냉각박스 표면의 온도분포는 0.12K 이하의 균일한 온도분포로 유지될 수 있음을 알았다. 이를 통해 80K에서 500mW의 냉동기를 이용하여 충분히 냉각시킬 수 있음을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제19권9호
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• pp.640-646
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• 2007

The cooling heat transfer coefficient of $CO_2$ (R-744) for tube and coil diameter (CD), inclined angle of tube and coil pitch of inclined helical coil type copper tubes were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45 and 4.55 mm inner diameter (ID). The refrigerant mass flukes were varied from 200 to 800 [$kg/m^2s$] and the inlet pressures of gas cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in inclined helical coil tube with 2.45 mm ID are $5{\sim}10.3%$ higher than those of 4.55 mm. The heat transfer coefficients of 41.35 mm CD are $8{\sim}32.4%$ higher than those of 26.75 mm CD. Comparison between $45^{\circ}\;and\;90^{\circ}$ of coil angle, the heat transfer coefficients of $45^{\circ}$ are higher than those of $90^{\circ}$. For coil pitch of gas cooler, the heat transfer coefficients of inclined helical coil gas cooler with coil pitch of 5 mm are similar to those of 10 and 15 mm.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1217-1225
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• 2010

소듐을 냉각재로 사용하는 고속로의 증기발생기에서는 소듐과 물의 화학적 반응을 최소화하는 것이 중요한 문제이다. 소듐과 물의 반응 가능성을 줄여 증기발생기의 신뢰성을 향상시키기 위한 한가지 방안으로 이중벽관을 전열관으로 사용하는 증기발생기를 개발하고 있다. 이 증기발생기에서 중요한 현안은 이중벽관에서의 열전달 성능을 향상시키는 문제와 원자로 운전 중에 소듐과 물 반응사고가 일어나기 전에 전열관의 파손을 감지하는 기술을 개발하는 것이다. 이 논문에서는 이 현안을 극복할 수 있는 방안을 제시하였고, 이 기술을 활용하여 증기발생기의 개념을 설계하였다. 또한 이 개념에 적용되는 이중벽관을 설계 및 예비 제작하여 기계적 시험을 수행하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권2호
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• pp.259-266
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• 2010

다중관식 헬리컬 코일형 가스냉각기내 $CO_2$의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고 그 결과를 실험값과 비교하였다. $CO_2$와 냉각수의 유량은 각각 0.06~0.075 kg/s이고, 가스냉각기의 냉각압력은 8~10 MPa이다. 초임계 $CO_2$의 냉각시의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고, 이때 냉매측 열전달과 압력강하식은 각각 Gnielinski와 Dittus-Boelter 식을 사용하였다. LMTD법으로 예측한 값과 실험값을 비교한 결과, $CO_2$의 열유량과 압력강하는 상대적으로 좋은 일치를 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.391-391
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• 2010

초전도 가속공동기의 소재는 순수 Nb로 제작하는 것이 일반적이다. 그러나 극저온 (2-4.5K)에서 열전도도가 낮아서 순간적인 Normal zone이 발생되면 이를 원활이 냉각되지 못하여 Quench로 발생 가능성이 높다. 초전도 가속공동기는 약 3 mm 두께의 Nb 판을 이용하는데, 500 MHz 공동기의 전자기장의 침투깊이가 불과 수 nm에 불과해서 나머지 부분은 사실상 불필요한 부분이다. 따라서 이 경우 매우 비싼 초전도 공동기 소재의 낭비가 매우 심하다. 또 Nb 판으로 공동기를 제작할 경우 매우 비싸고 시간이 많이 소요되는 전자빔용접을 해야 하고 또 제작 후 표면처리가 매우 번거롭고 장시간을 요한다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 구리판으로 성형가공법을 이용하여 공동기를 제작하고, 내부의 RF 표면에 수 ${\mu}m$ 두께의 Nb 코팅을 한 공동기를 개발하여 CERN의 LEP에 설치하여 실용화하였다. 이렇게 하여 소재비용을 포함한 초전도 공동기 제작, 표면처리 비용 절감은 만족할 만한 결과를 얻었다. 구리의 높은 열전도에 의한 고 가속전기장의 기대와 달리 가속전기장이 최고 약 7 MV/m 정도로 제한되었다. 그후 꾸준히 연구개발을 진행하여 현재 약 22 MV/m 까지 기록하고 있으나, 순수 Nb 공동기의 약 50 MV/m에 비하면 현저히 낮은 수준이다. 본 연구는 Nb 코팅법을 이용하여 Nb 코팅 초전도 공동기의 한계를 넓히기 위한 것이다. 본 발표는 "Sputtering 법에 의한 초전도 Nb coating 소재의 RF 한계 극복 연구"의 기초연구 결과를 보고하고자 한다.