• 대한기계학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.798-805
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• 1986

단열 혹은 등온 경계조건 하의 수직평판과, 선열원으로부터 형성되는 열상승류 간의 열적 상호작용을 조사형ㅆ다. 경계층 방정식은 Patankar-Spalding의 유한차분법을 사용하여 계산하였다. 단열평판의 경우에 자유 열상승류로부터 벽 경계층으로 부터의 점진적인 발달 단계를 설명하였다. 등온평판의 경우에는 평판주위에 새롭게 형성되는 열경계층에서의 열전달현상을 자세히 고찰하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.151-158
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• 1994

등분포 열 하중으로 좌굴되고 단순 지지된 준 등방성 직사각형 복합재 평판의 자유진동 해석에 관한 연구를 수행하였다. Von Karman형 비선형 변형도 성분을 1차 전단변형 평판이론에 적용하여 유한요소법으로 후 좌굴 해를 구하였으며 Duhamel-Newman형 탄성이론이 아울러 적용되었다. 후 좌굴 해석으로부터 계산된 변위를 이용하여 좌굴된 평판의 강성을 재평가한 후, 고유치 문제인 자유진동 해석을 수행하였다. 준 등방성 [.+-.45/0/90]s 직사각형 평판의 폭 대 두께비 및 폭 대 길이비를 변화시켜 이들 설계변수가 평판의 자유진동 특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제10권1호
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• pp.48-53
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• 1985

농산물 건조를 위하여 평판형 태양열 집열기를 이용할 경우 가열된 출구공기는 각종 농산물건조적온보다 일반적으로 고온이므로 이의 조절을 위한 출구공기 온도의 예측이 중요시 된다. 본 연구에서는 차원해석법(dimensional analysis)을 이용하여 평판형 집열기의 출구에서 나오는 가열된 공기의 온도를 예측하는 방법이 제시되었으며, 이 방법을 이용하여 집열기의 출구공기온도 예측방정식들이 유량별로 유도되었다. 이 방정식들로부터 구한 출구온도들은 실측한 값들과 잘 일치하였으며($R^2$=0.917~0.957) 또한 집열기의 효율을 나타내는 이론식이 출구공기온도 예측방정식으로 부터 직접 유도되었다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제10권1호
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• pp.24-38
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• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권3호
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• pp.304-309
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• 2007

본 연구에서는 감압법 및 열자극법에 의한 메탄하이드레이트 생산실험을 수행하기 위해 고압의 다중공 평판형 셀기기를 설계 제작하였다. 이 실험장비를 이용하여 고투과성 미고결 시료 공극시스템에서 감압법과 열자극법에 의한 생산실험을 수행하여 생산메카니즘을 분석하였다. 감압법에 의한 생산실험 결과, 일반 가스전과는 달리 하이드레이트 해리에 의한 공극내에서의 소스효과로 인해 일시적으로 압력이 상승하고 또한 흡열반응으로 인해 온도가 하강함을 확인 하였으며, 열자극 생산실험을 수행한 결과에서는 감압법의 경우 열자극법에 비해 해리속도가 느리게 진행되어 가스생산이 낮은 상태로 지속되는 것으로 나타났다. 한편, 열자극법 중 열을 가한 후 곧바로 생산하는 경우, 주입지점 주변에서만 해리되고 또한 그 지역에서만 투과도가 커지는 것으로 나타났으며, 생산초반 이후 해리속도는 soaking까지 시행한 경우에 비해 해리가 느리게 진행됨을 알 수 있다. 한편, 본 연구의 낮은 하이드레이트 포화도를 갖는 미고 결시료 공극시스템에서 열자극법의 적정 soaking 시간 규명실험을 통해 압력과 생산거동을 고찰하였다. 그 결과, 6분간 soaking 한 경우, 온도 하강에 의한 하이드레이트의 재형성으로 2분 및 4분간 soaking한 경우보다 낮은 회수율을 보였다. 본 연구의 실험결과는 향후 높은 하이드레이트 포화도를 갖는 고결 시료 공극시스템에서의 실험을 통해 더욱 확연히 드러날 것으로 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권1호
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• pp.133-140
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• 2009

본 연구에서는 투과도 80 md, 하이드레이트 포화도 30%의 다중공 평판형 시스템에서 열자극 감압법에 의한 생산실험을 수행하여 하이드레이트의 해리양상 및 생산효율을 관측 및 분석하였다. 감압의 크기에 따른 실험결과에서, 운영 압력을 낮게 설정하면 높은 가스회수율을 얻을 수 있지만 생산초기 나타나는 강한 펄스가 생산전 운영에 무리를 줄 수 있다고 판단되었다. 또한 흡열반응에 의한 하이드레이트 재형성으로 오히려 회수율이 감소하는 경우가 발생하였다. 감압법 적용시의 생산거동을 더 상세히 분석하기 위해, 감압크기 140 psi와 320 psi에 대해 각각 4, 6회의 반복실험을 진행하였다. 그 결과, 140 psi로 감압크기를 설정한 경우, 생산초기에 불안정한 거동이 나타나지만, 빠르게 안정화됨을 알 수 있었다. 320 psi의 실험결과에서 불연속적이며 간헐적인 생산거동을 확인할 수 있었다. 열자극 실험은 안정적인 생산거동을 보이며 회수율이 비교적 낮아 열자극의 효과를 잘 관찰할 수 있는 압력차 80 psi를 적정운영 압력으로 설정하여 수행하였다. 열자극감압 혼용기법의 결과로부터 열자극시간이 증가할수록 가스회수율은 증가하였지만, 반면 에너지효율은 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 열을 2분간 가한 후 열흡수 시간을 1분으로 설정한 경우 본 시스템에서는 회수율이 상승하였으며, 에너지효율 또한 증가되는 결과를 얻었다. 하지만, 열흡수 시간이 1분 이상일 경우 오히려 더 낮은 회수율과 에너지효율을 보였는데 이는 긴 열흡수 시간으로 인한 열손실에 기인한 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제10권2호
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• pp.166-175
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• 2001

핀-관 열교환기의 효율을 증대시키기 위하여는 열저항을 결정하는데 있어서 중요한 역할을 하는 공기측 열전달 특성의 향상이 필요하다. 본 연구에서는 슬릿핀과 같은 핀 형상의 개선으로 인한 높은 압력손실을 감소시키기 위하여 타원관형 열교환기를 고려하였으며 이를 자체 개발한 3차원 비압축성 Navier-Stokes 코드를 이용하여 공기측 성능을 해석하였다. 이 코드는 시간항에 스칼라 내재적 근사분해법(scalar implicit approximate factorization)절차, 공간항에 유한체적법과 2차의 풍상차분법을 사용한다. 핀 형상이 평판핀인 타원관에 대하여 세장비가 0.3, 0.5, 0.75인 경우와 핀 형상이 슬릿핀이고 세장비가 0.5인 타원관에 대하여 공기측 유동을 해석하였으며 이를 원관의 성능과 비교하였다. 평판핀의 경우, 압력강하량은 원관과 비교하여 세장비가 작아질수록 감소하는 것을 볼 수 있었으며, 열전달 계수는 고려한 유입속도 범위에서 원관을 기준으로 약 5%이하의 변화로 거의 동일하게 유지되는 것을 볼 수 있었다. 슬릿핀의 경우 역시 문제되는 높은 압력강하량은 타원관을 도입함으로써 효과적으로 낮출 수 있음을 볼 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.685-693
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• 1990

본 연구에서는 복사열전달 효과를 알아보기 위해 에너지 방정식을 수치적으로 풀었으며, 그 결과를 열전달계수 및 온도의 항으로 나타내었다. 수치 해석적 모델의 검증을 위해 여러사람들이 물질전달과정 해석을 위해 사용한 나프타린 승화법(naphth- alene sublimation technique)을 이용하여 실험을 수행하였다. 또한 실험에 사용된 다공질체(ceramic blocks)의 침투율도 측정하였다.

• 에너지공학
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• 제9권4호
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• pp.309-318
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• 2000

핀-관 열교환기의 효율을 증대시키기 위하여는 열저항을 결정하는 데 있어서 중요한 역할을 하는 공기측 열전달 특성의 향상이 필요하다. 본 연구에서는 핀-관 열교환기의 공리측 성능을 해석하기 위해서 3차원 비압축성 Navier-Stokes 코드를 개발하였으며 이 코드는 시간항에 스칼라 내재적 근사분해법(scalar implicit approximate factorization)절차, 공간항에 유한체적법과 2차의 풍상차분법(upwind differencing)을 사용한다. 서로 다른 3개의 핀형상(평판핀, 슬릿핀, 파형핀)을 고려하였고 이들의 유동 및 열전달 특성을 연구하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.727-739
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• 2002

강자성 판의 자기-열-탄성 상호작용을 고찰하기 위하여 자기-열-탄성에 관한 일반화된 변분원리에 기초한 이론적인 모델이 제안되었다. 자탄성 선형화이론과 섭동법을 사용하여, 온도장과 자기장으로 재하된 단순지지 강자성 평판의자-탄성 좌굴과 자기-열-탄성 좌굴거동을 해석하였다. 또한 해석적인 고찰이 어려운 보다 복잡한 강자성 판의 자기-열-탄성 거동을 모사하기 위하여 비선형 유한요소 모형을 개발하였다. 이 유한요소모형을 이용하여 유한한 강자성 판의 자기-열-탄성 ？과 좌굴거동 그리고, 이에대한 온도장과 자기장의 영향에 대하여 고찰하였다.