• 제목/요약/키워드: 유한화학반응

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콘크리트 구조물의 염화물이온 침투거동 해석 (The Analysis of Chloride Ions Intrusion into Concrete Structure)

  • 김은겸;신치범;이윤한
    • 콘크리트학회지
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    • 제9권6호
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    • pp.233-241
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    • 1997
  • 최근 해안환경하에 있는 콘크리트구조물의 철근부식은 구조물의 내구성 저하 및 유지관리라는 차원에서 커다란 문제점을 가지고 있다. 이와 같은 현상은 해양구조물의 건설이 날로 증가하고 있고, 또 콘크리트 제조시 잔골재의 일부를 염분이 함유된 해사를 사용함으로써 더욱 심각해지고 있다. 본 연구에서는 콘크리트 표면으로부터 침투해 들어오는 침입염분의 거동을 모델화하였으며, 콘크리트 세공속의 수용액상에 있은 염화물이온의 확산을 포함하는 물리 화학적 진행, 시멘트 수화물에 고정되는 염분의 흡착과 탈착 및 고정염과의 화학반응 등의 현상을 유한요소법에 의해 해석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 콘크리트 내부의 철근 발청시기의 예측, 해안환경하에 있는 콘크리트 구조물의 침투 염분에 의한 콘크리트 덮개의 결정, 콘크리트 구조물의 염화물이온의 허용치 설정을 비롯하여 내구년수를 예측하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

구획실 내 가스연료 화재의 CO 농도에 대한 FDS 연소모델의 예측성능 평가 (Evaluation of the Prediction Performance of FDS Combustion Models for the CO Concentration of Gas Fires in a Compartment)

  • 백빛나;오창보;황철홍;윤홍석
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제32권1호
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    • pp.7-15
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    • 2018
  • 구획실 내 프로판 가스화재에 대해 Fire Dynamics Simulator (FDS)를 이용한 수치계산을 수행하고 실험과의 비교를 통해 적용된 연소모델 예측성능을 평가하였다. 검토된 연소모델은 FDS v5.5.3의 혼합분율 연소모델과 FDS v6.6.3의 Eddy Dissipation Concept (EDC) 모델이며, EDC 모델에서 화학반응기구는 1-step Mixing Controlled, 2-step Mixing Controlled, 3-step Mixing Controlled 및 Mixing Controlled 반응과 유한화학반응이 혼합된 3-step Mixed 반응을 적용하였다. 구획실 내부의 온도에 대해서는 각 연소모델들 간의 예측성능 차이는 그다지 크지 않음을 확인하였다. 연소모델 차이에 의한 $O_2$$CO_2$ 농도에 대한 예측성능 차이보다는 CO에 대한 예측결과 차이가 크게 나타났다. CO 농도에 대해서는 EDC 3-step Mixing Controlled 모델이 가장 높게 예측하며 혼합분율 연소모델은 실험보다는 낮게 예측하였다. EDC 3-step Mixed 모델이 가장 예측성능이 좋았지만 EDC 2-step Mixing Controlled 모델도 충분히 합리적인 수준으로 예측하고 있음을 확인하였다. EDC 1-step Mixing Controlled 모델에 기존에 제안된 CO 수율을 적용할 경우 CO 농도에 대해서 너무 과소 예측하며 CO 예측 정확도를 높이기 위해 수율을 높이면 $CO_2$ 농도에 대한 합리적인 예측이 어려워지는 문제점이 있었다.

반무한 확산모델을 이용한 순환전위법의 전산모사에 관한 연구 (A Study on the Computational Simulation of Cyclic Voltammetry using Semi-infinite Diffusion Model)

  • 조하나;김태용;윤도영
    • 전기화학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.138-144
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    • 2011
  • 본 연구에서는 순환전위법으로 발생되는 전기화학적 신호를 모사하기 위한 전산프로그램을 구현하여, 전극주변에서 발생하는 전자 및 이온의 전달현상을 해석하였다. 물질확산이 지배적인 계에 대하여 반무한 확산모델과 전극반응만을 고려하여 지배방정식과 경계조건을 설정하였다. 순환전위법의 수치해를 구하기 위하여 양함수 유한차분법을 적용하였으며, MATLAB을 이용하여 프로그램을 작성하였다. 10 mM의 $K_3Fe(CN)_6$와 0.1 M KCl 전기화학계를 이용하여 ITO glass 전극에서 순환전위법을 실시하여 실험의 결과와 수치해를 비교하였다. 본 연구에서 구현된 프로그램은 실험 결과를 전반적으로 잘 예측하고 있으며, 특히 주사속도가 낮을수록 실험결과들이 수치해에 보다 근접하고 있었다. 주사속도에 부가하여 순환전위법에서 전극면적, 전극반응속도상수 그리고 전자이동수의 영향들을 정량적으로 고려할 수 있었다.

고율 방전용 리튬 전지의 한계 방전 전류 예측을 위한 전기화학 시뮬레이션 (Electrochemical Simulation for Limited-Discharge Current Prediction of Li-ion Secondary Cell Using High-Rate Discharge)

  • 김성종;이영신
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권8호
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    • pp.807-812
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    • 2015
  • 리튬 전지는 에너지 밀도가 높고, 소형화 및 경량화가 가능한 이차전지로서 저장된 화학 에너지를 전기화학적 반응을 통해 전기 에너지로 변환하는 장치로 노트북, 휴대폰, 파워-툴 및 자동차 등에 널리 사용되고 있는 에너지원이다. 특히, 파워-툴이나 자동차와 같은 응용분야에서는 고율 충방전을 필요로 하는데, 본 논문에서는 리튬 전지의 고율 방전 특성에 대해서 상용 유한요소 해석 프로그램을 이용하여 전기화학 시뮬레이션을 진행하여 실험 결과와 유사한 전기화학 모델을 완성하게 되었다. 또한, 이러한 전기화학적 해석 모델을 이용하여 고율 방전용 리튬 전지의 한계 방전 전류가 63A 정도라는 것을 해석적으로 예측 할 수 있었고, 이를 바탕으로 고율 방전 시 리튬 전지의 거동에 대해서 이해할 수 있게 되었다.

Eddy Dissipation Concept 연소모델을 적용한 백드래프트 대와동모사 연구 (Large Eddy Simulation of Backdraft Using the Eddy Dissipation Concept Combustion Model)

  • 하수임;오창보
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제33권5호
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    • pp.48-54
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    • 2019
  • 본 연구에서는 Eddy Dissipation Concept (EDC) 1-step 연소모델을 이용하여 백드래프트에 대한 대와동모사를 성공적으로 수행하였다. 기존 연구와는 달리 EDC 1-step의 유한화학반응에서 활성화에너지를 적절히 조절함으로써 백드래프트에 대한 예측이 가능하였다. EDC 1-step 연소모델을 이용한 예측결과는 Mixing-Controlled Fast Chemistry(MCFC) 연소모델의 예측결과와 비교 검토되었다. 얻어진 결과에서는 백드래프트 발생 시점을 제외하면 EDC 1-step과 MCFC 결과들은 매우 유사한 것을 확인하였고, 실험에서 얻어진 최고 압력값에 대해서도 합리적인 수준에서 예측하는 것은 알 수 있었다. 그러나 EDC 1-step 연소모델도 MCFC와 마찬가지로 백드래프트 전개과정의 첫 번째 압력 피크에 대해서는 예측하지 못하는 한계를 확인할 수 있었다.

고사리삼 지하경에서 유한 유관속 형성층의 미세구조 및 조직화학 (Ultrastructure and Histochemisty of Deteminate Vascular Cambium in Rhizome of Botrycnium tematum)

  • 소웅영
    • Journal of Plant Biology
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    • 제38권1호
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    • pp.115-119
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    • 1995
  • 고사리삼 지하경 형성층의 활성과 연령의 관계를 확인하기 위하여 경정부로부터 제6절간 및 제10절간의 형성층세포를 미세구조 및 조직화학적으로 비교하였다. 제6절간의 형성층은 규칙적으로 2-4세포의 방사배열을 하고 방사방향으로 납작한 구조와 얇은 접선벽을 가지고 있다. 미세구조 관찰에서 형성층 세포는 중앙부에 커다란 액포가 발달되어 있고 미토콘드리아, 소포체 및 딕티오좀이 분포되어 있는 반면에 전분립 등의 저장물질은 관찰되지 않았다. 한편 제10절간 형성층의 세포들은 방사방향으로 약간 확장되어 있고 방사배열을 보이지 않았다. 미세구조에서는 약간의 미토콘드리아 이외에는 세포소기관이 관찰되지 않았고 세포질에 많은 지질과립 및 전분과립과 작고 수많은 액포가 분포되어 있었다. 또한 제6절간 형성층은 강한 acid phosphatase 활성을 띠고 있으나 제10절간에서는 활성반응이 나타나지 않았다. 이상과 같은 결가로부터 제6절간 형성층은 활성을 가지고 있으나 제10절간 형성층은 휴면상태에 있는 것이 확실하므로 고사리삼의 지하경은 한시적인 형성층을 가지고 있다는 결론에 도달하게 되었다.

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액체로켓엔진을 이용한 Graphite 노즐의 삭마 거동 연구 (A Study on Ablation Behavior of Graphite Nozzle using Liquid Rocket Engine)

  • 조남춘;박희호;금영탁
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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    • pp.119-122
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    • 2005
  • 고온과 고속의 열악한 환경 속에서 발생하는 비행체의 삭마현상은 일반적으로 상변화를 수반하는 유체의 유동, 에너지 전달, 질량전달, 화학반응이 수반되기 때문에 해석과정이 복잡하다. 본 연구에서는 액체로켓엔진의 흑연노즐에 대하여 1차원적으로 삭마현상을 수치해석하고, 실험을 통하여 이를 비교 검토하였다. 낮은 연소압력과 산화제/연료비에서는 삭마가 거의 이루어지지 않았으며, 연소압력과 혼합비가 낮은 경우에는 해석결과의 신뢰도는 낮고 정상작동 구간에서의 해석결과와 실험결과가 차이가 많은 것으로 보아 화학적 삭마 외에 기계적 삭마도 상당하다.

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CVD 반응로 내부 회전 원판 주위의 유동 특성 연구 (A Study on the Flow Characteristics over the Rotating Susceptor in CVD Reactor)

  • 차관;김윤제;부진효
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.213-218
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    • 2001
  • The characteristics of the fluid flow and mass transfer in a vertical atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) are numerically studied. In order to get the optimal process parameters for the uniformity of deposition on a substrate, Navier-Stokes and energy equations have been solved for the pressure, mass-flow rate and temperature distribution in a CVD reactor. Results show that the thermal boundary condition at the reactor wall has an important effect in the formation of buoyancy-driven secondary cell when radiation effect is considered. Results also show that reduction of the buoyancy effect on the heated reactor improves the uniformity of deposition.

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초음속 연소기에서의 혼합과 연소현상에 관한 수치해석 (Numerical Simulation of Mixing and Combustion in a Normal Injection of the Scramjet)

  • 문수연;이충원;손창현
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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    • pp.475-480
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    • 2001
  • The flowfield of transverse jet in a supersonic air stream subjected to shock wave turbulent boundary layer interactions is simulated numerically by Generalized Taylor Galerkin(GTG) finite element methods. Effects of turbulence are taken into account with a two-equation $(k-\varepsilon)$ model with a compressibility correction. Injection pressures and slot widths are varied in the present study. Pressure, separation extents, and penetration heights are compared with experimental data. Favorable comparisons with experimental measurements are demonstrated.

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초음속 유동장 내의 확산 화염에 관한 수치 연구 (A Numerical Study of Diffusion Flames in Supersonic Flow)

  • 김지호;윤영빈;정인석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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    • pp.17-17
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    • 1997
  • 극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

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