• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.116-120
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• 2010

국내 집단에너지 사업의 대표적인 지역난방시스템은 전체 배관망이 약 3,000 km에 이르고 있다. 이러한 장거리 배관망을 통한 열수송에서는 마찰 저항으로 인해 많은 펌프동력이 필요하게 된다. 효율적인 장거리 열수송을 위한 연구로서 대표적인 방법 중 하나가 마찰저감제를 투입하는 것이다. 이러한 마찰저감제는 파이프내 표면의 마찰저항을 감소시킴으로써 유체의 유동을 향상시키게 되는 것이다. 본 연구에서는 친환경 계면활성제인 Amine Oxide $C_{18}$을 이용하여 $80{\sim}110^{\circ}C$의 온도범위에서 단기간 동안에 마찰저감 특성을 비교하고, 장기간 동안 퇴화현상을 비교 평가함으로써 향후 지역난방 시스템에서 적용 가능성을 평가하기 위하여 지역 난방시스템을 축소하여 실험장치를 제작하였다. 마찰저감제를 첨가하지 않은 파이프내의 차압과 마찰저감제를 첨가하였을때의 차압을 비교하여 마찰저감율을 측정하였다. 단기성능 실험결과 마찰저감제는 온도의 영향을 받아 유체의 온도가 높아질수록 마찰저감율이 낮게 나타났다. $80^{\circ}C$의 실험에서 최대 30%의 마찰저감율이 나타났으며, $100^{\circ}C$ 이상에서는 마찰저감율이 감소하여 약 15%의 마찰저감율을 보였다. 장기성능 실험결과 $80^{\circ}C$의 실험에서는 1000 ppm 0.8 m/s의 유속에서 마찰저감율의 지속시간이 155시간동안 유지되었으며 온도가 높아질수록 지속시간이 감소하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권3호
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• pp.143-153
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• 2015

탄화수소 생산에서 화학공법은 폴리머 용액을 저류층에 주입함으로써 탄화수소의 생산량을 증대시키는 방법이다. 화학공법의 유용성을 파악하기 위해서는 저류층 내 폴리머 용액의 거동 양상을 모니터링하는 것이 매우 중요하다. 저류층 내 폴리머 용액과 유체 변화에 대한 모니터링의 가능성을 확인하기 위해, 저류층을 구성하고 있는 암석 및 유체의 종류, 포화도 등의 매개변수에 따른 탄성파 및 전기비저항 암석물리모델을 구성하고, 폴리머 주입에 따른 탄성파 및 EM 토모그래피의 반응을 계산하였다. 특히 전기비저항 암석물리모델 구성에서는 순수사암, 셰일질 사암, 사암셰일박리층 3가지의 서로 다른 저류층 암석을 고려하였다. 폴리머 용액의 농도는 가장 일반적으로 이용되는 2 wt%로 하고 담수를 이용한 경우와 염수를 이용한 경우로 나누어 분석하였다. 더 나아가, 화학공법에 대한 중성자검층 민감도 분석을 수행하였다. 이 논문에서 다루는 기법들은 탄화수소 저류층뿐만 아니라 지열 저류층 등의 모니터링에 있어서도 중요하게 적용될 것이다.

• 수산해양기술연구
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• 제24권1호
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• pp.22-29
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• 1988

실제로 어선에서 사용하고 있는 외끌이 기선저인망어구를 표본 조사하여 Tauti의 비교법칙에 따라 1/35 크기로 축소하여 제작한 그물과 이 그물어구의 천장망과 얾은장에 범포를 부착한 모형그물을 써서 유속의 변화와 얾은장 끝의 전개간격의 변화에 따른 유체저항, 망고 및 망폭을 측정한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 유체저항은 모형그물에 비해 천장망에 범포를 부착한 그물에서 최대 30% 증가하였고, 얾은장에 범포를 부착한 그물에서 35%증가하였다. 2. 망고는 모형그물에 비해 천장망에 범포를 부착한 그물에서 최대 12% 증가 하였고, 얾은장에 범포를 부착한 그물에서 최대 5.8%감소하였다. 3. 망폭은 모형그물에 비해 천장망에 범포를 부착한 그물에서 최대 4% 감소하였고, 얾은장에 범포를 부착한 그물에서 최대 8.4% 증가하였다. 4. 망구투영면적은 모형그물에 비해 천장망에 범포를 부착한 그물에서 최대 13.6% 증가하였고, 얾은장에 범포를 부착한 그물에서 최대 11.8% 증가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권12호
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• pp.1923-1930
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• 2004

This paper presents digital microflow controllers(DMFC), where a fluidic digital-to-analog converter(DAC) is used to achieve high-linearity, fine-level flow control for applications to precision biomedical dosing systems. The fluidic DAC, composed of binary-weighted flow resistance, controls the flow-rate based on the ratio of the flow resistance to achieve high-precision flow-rate control. The binary-weighted flow resistance has been specified by a serial or a parallel connection of an identical flow resistor to improve the linearity of the flow-rate control, thereby making the flow-resistance ratio insensitive to the size uncertainty in flow resistors due to micromachining errors. We have designed and fabricated three different types of 4-digit DMFC: Prototype S and P are composed of the serial and the parallel combinations of an identical flow resistor, while Prototype V is based on the width-varied flow resistors. In the experimental study, we perform a static test for DMFC at the forward and backward flow conditions as well as a dynamic tests at pulsating flow conditions. The fabricated DMFC shows the nonlinearity of 5.0% and the flow-rate levels of 16(2$^{N}$) for the digital control of 4(N) valves. Among the 4-digit DMFC fabricated with micromachining errors, Prototypes S and P show 27.2% and 27.6% of the flow-rate deviation measured from Prototype V, respectively; thus verifying that Prototypes S and P are less sensitive to the micromachining error than Prototype V.V.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권4호
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• pp.419-427
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• 2011

고온수증기전기분해(HTSE) 장치의 수소생산 및 열 화학적 특성을 파악하고자 COMSOL $^Multiphysics^{(R)}$를 사용해 2차원 정상상태 수치해석을 실시하였다. 계산을 위한 주요 파라메터로는 작동전압, ASR(Area-specific Resistance) 및 유입가스의 온도와 압력 등이다. 해석결과 1.2454 V에서 Thermal-neutral Voltage가 나타나고, 작동 전압이 증가함에 따라 Cell의 내부 온도가 단조 증가하는 것이 아니라 Thermal-neutral Voltage를 기준으로 낮은 전압에서는 Cell의 온도가 감소하고, 높은 전압에서는 Cell의 온도가 증가하였다. 또한, ASR 값이 증가함에 따라 Cell 내부의 온도는 하강하고, 수소생산율도 낮아지는 경향을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.55-65
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• 2014

최근 토석류의 이동 메커니즘에 대한 연구와 거동 예측을 위한 해석 프로그램의 개발이 활발히 진행중이다. 하지만, 토석류를 유체이동으로 간주하는 기존의 프로그램들은 수치적인 안정성과 모델링 그리고 다양한 경계조건의 적용에 대한 제약이 있다. 본 연구에서는 토석류의 유동현상에 대한 연속방정식과 힘평형 방정식에 대하여 깊이적분을 수행하였다. 토체의 두께 h, x와 y 흐름방향의 평균속도 $\bar{u}$, $\bar{v}$를 주변수로 채택하여 흐름이 없는 해석영역에 대한 수치적인 안정성을 확보하였다. DG기법에 의한 가중행렬을 산정하고 유동방향을 고려한 불연속 시험함수를 이용하여 Petrov-Galerkin 수식화를 수행하였다. 그리고 토석류의 유체 및 토립자의 특성을 동시에 고려할 수 있는 역학적 구성모델을 제시하였다. 단일경사 사면에서 사면경사, 토사 유발량, 저면 마찰 저항이 토석류 흐름특성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 그리고 수치해석을 통하여 사면 하부에 설치된 제방의 영향을 분석하였다. 개발된 해석프로그램을 활용하여 토석류 발생예상 지역의 다양한 위험인자에 대한 평가를 수행하고, 피해를 최소화하기 위한 시설물의 설계방안을 제안할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권2호
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• pp.112-119
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• 2016

NEXTSat-1 is the next-generation small-size artificial satellite system planed by the Satellite Technology Research Center(SatTReC) in Korea Advanced Institute of Science and Technology(KAIST). For the control of attitude and transition of the orbit, the system has adopted a RHM(Resisto-jet Head Module), which has a very simple geometry with a reasonable efficiency. An axisymmetric model is devised with two coil-resistance heaters using xenon(Xe) gas, and the minimum required specific impulse is 60 seconds under the thrust more than 30 milli-Newton. To design the module, seven basic parameters should be decided: the nozzle shape, the power distribution of heater, the pressure drop of filter, the diameter of nozzle throat, the slant length and the angle of nozzle, and the size of reservoir, etc. After quasi one-dimensional analysis, a theoretical value of specific impulse is calculated, and the optima of parameters are found out from the baseline with a series of multi-physical numerical simulations based on the compressible Navier-Stokes equations for gas and the heat conduction energy equation for solid. A commercial code, COMSOL Multiphysics is used for the computation with a FEM (finite element method) based numerical scheme. The final values of design parameters indicate 5.8% better performance than those of baseline design after the verification with all the tuned parameters. The present method should be effective to reduce the time cost of trial and error in the development of RHM, the thruster of NEXTSat-1.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권7호
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• pp.709-716
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• 2013

팬 필터 유닛 (FFU)은 청정실 천정에 설치되어 정화된 공기를 공급하는 장치이다. FFU가 대형화되면서 출구면에서 속도가 불균일해지고 결과적으로 청정실에서 생산되는 제품의 품질 또는 생산성을 떨어뜨리게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 가이드 베인이 설치되는데 가이드 베인은 속도를 균일하게 하지만 유동저항을 유발하여 동력이 일정하게 주어진 경우 공급되는 유량을 감소시킨다. 따라서 속도 균일성을 확보하면서 유량 감소를 최소화하는 최적설계가 요구된다. 본 연구에서는 FFU의 외벽과 중앙에 설치된 가이드 베인의 각도와 길이를 변경하면서 수치해석을 수행하여 가이드 베인의 성능 개선 방안을 도출하였다. 외벽에 설치된 가이드 베인의 경우, 형상을 변경하여 유량이 1.5% 감소하는 조건에서 속도 균일도를 3.7% 향상시킬 수 있었다. 중앙 가이드 베인의 경우 유량이 0.7% 감소하는 조건에서 속도 균일도를 2.9% 향상시킬 수 있었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.5-14
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• 2017

A fan-motor assembly in a vacuum cleaner is analyzed through system-level analysis method. This system consisted of three components, a fan, motor, and the flow resistance of the motor, or of the vacuum cleaner. System-level analysis method is characterized by the combination of torque matching at a constant throttling condition between the fan and the motor and the pressure drop at a constant flow rate due to the flow resistance of the motor, or of the vacuum cleaner. The performance characteristics of the fan-motor assembly and the vacuum cleaner system could be predicted over the whole range of operation, based on the characteristics of each component. The predicted performance of the vacuum cleaner system through system-level analysis agreed well with the experimental results within 4.5% difference of pressure and 6% difference of the efficiency. The effect of flow resistance of a motor is investigated and it is found that the efficiency decrease of fan-motor assembly at the constant flow rate due to the flow resistance of a motor is determined by the flow resistance ratio(FRR), which is defined as a ratio of flow resistance of motor and the flow resistance of a constant throttling condition of a given point. The fan-motor assembly(S2 model) was modified to reduce the FRR from 9.0% to 2.4% and the experimental result shows that the efficiency of S2 model was improved by about 3% at best efficiency point.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.432-436
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• 2015

본 연구에서는 해수를 활용하여 수동적으로 냉각되는 폴리머 히트싱크의 열성능을 전산적으로 탐구한다. 폴리머 히트싱크는 폐열회수를 위한 열전생성기의 저온면의 냉각모듈로 제안되었고, 상세한 수치연구를 위해 3차원 전산유체역학 모델링이 수행되었다. 폴리머 히트싱크의 기본 소재로 polyphenylene sulfide (PPS)와 pyrolytic graphite (PG)가 선택되었고, 전산연구는 다양한 휜 수와 휜 두께에서 PPS와 PG 히트싱크의 성능을 결정하고, 이 결과는 알루미늄 (Al)과 티타늄 (Ti) 히트싱크와 비교된다. 연구결과는 PG 히트싱크가 Ti 히트싱크 보다 3~4배 열성능이 우수함을 보이는데, 이 결과는 Ti 히트싱크보다 더 우수한 PG 히트싱크의 열확산에 기인한 것으로 보인다. 연구결과에 의하면 PG 히트싱크의 열성능에 대한 휜 수 증가의 효과가 PPS와 Ti 히트싱크 경우와는 상반됨을 보이는데, 이는 휜 수 증가에 대한 열확산, 표면적 증대, 유동저항의 상관관계로 설명이 가능하다.