• 한국항해항만학회지
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• 제40권4호
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• pp.173-181
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• 2016

2016년부터 배출통제지역(ECA : Emission Control Atea)을 운항하는 선박에 대하여 배출되는 NOx(질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량 감소규제가 강화되었다. 상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 탈질장비 중 선택적 촉매 환원(SCR : Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 효율이 높고 상업적으로 많이 활용되고 있으나, 높은 온도에서 요소수가 활성화되는 단점이 있다. 이에 초미세기포를 이용하여 낮은 온도에서도 반응할 수 있는 요소수 및 요소수 활성화 기기를 개발하여 상기의 문제점들을 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 SCR 시스템의 효율성을 향상시키는 방안을 마련하기 위하여, ANSYS-CFX package를 이용한 전산유체역학(CFD : Computational fluid dynamics)기법을 사용하였다. Navier-Stokes 방정식을 해석의 지배방정식으로 적용하여 SCR 시스템의 점성유동해석 시뮬레이션을 수행하였다. SCR 시스템의 형상은 CATIA V5를 사용하여 3D 모델링을 하였고, SCR 시스템의 효율성을 비교하기 위해 요소수 분사 노즐의 위치를 요소수 분사 노즐은 배기관의 입구로부터 1/3, 1/2, 2/3로 변경하며 확인하였다. 또한, 노즐의 분사구 수가 SCR 시스템의 효율에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분사구 수가 4, 6, 8개일 경우를 시뮬레이션 하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 배기관 입구에 가까울수록, 분사구 수가 많을수록 효율이 향상됨을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.48-56
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• 2002

KRISO 3600 TEU 컨테이너 모형선의 반류 유동을 PIV 기법을 이용하여 측정하였다. 본 실험은 시험부의 크기가 $1.0^W{\times}1.0^H{\times}4.5^L(m)$인 회류수조에서 수행되었는데, 선박 반류의 종단면과 횡단면에서 속도장을 측정함으로써 반류의 유동특성을 해석하였다. 실험시 횡단면 측정은 반류영역인 Station -0.5767, -1, -3의 3단면에서 수행하였고, 종단면의 경우 배의 중심 평면에서 우현방향으로 Z/(B/2)=0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6의 5단면에서 속도장을 측정하였다. 자유흐름속도는 $U_O=0.6m/s$로 고정하였는데, 수선간 길이 $L_{PP}=1.5m$에 기초한 레이놀즈수는 약 $Re=9{\times}10^5$이다. 각각의 측정 단면에서 순간속도장 400장을 구하고, 이들을 앙상블(ensemble) 평균하여 평균속도장, 난류운동 에너지 및 와도의 공간분포를 구하였다. 반류영역에는 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 longitudinal 보오텍스가 존재하며 수선 근처에 반대방향으로 회전하는 2차 와류가 발생하였다. 하류로 나아감에 따라 longitudinal 보오텍스와 2차 와류는 난류확산과 점성소산에 의하여 강도가 약화되지만 반류영역은 점차 확장된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.60-68
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• 1991

비압축성 유체유동에 대한 Navier-Stokes 방정식과 충돌 접촉면 조건으로 특징지어지는 강체-유체 충돌문제를 Lagrangian 유한요소법에 의해 해석하였으며, 계산의 편의상, 속도장을 점성및 중력항과 압력항으로 나누어 수행하는 소위 fractional step method를 도입하였다. 유체영역은 4절점의 4각형 요소로 분할하였으며, 충분히 작은 시간간격의 도입을 전제로 하여 explicit time marching법으로 수치해석하였다. 매 시간 step의 초기에 우선 운동량-충격량 법칙으로 강체의 수면충돌후 속도를 구했으며, 그 속도로 표현되는 충돌 접촉면의 경계조건과 완전한 형태의 자유표면조건 그리고 운동방정식 및 연속 방정식을 모두 만족하는 속도장을 구하였다. 본 논문에서 제시하는 수치해석법에 의하면, 유체충격문제에 있어 매우 중요하다고 알려져 있는 tip splash를 포함하는 자유표면의 형상을 쉽게 추적해 갈 수 있다. Lagrangian 유한요소법의 적용의 타당성을 확인하기 위하여 대칭형 2차원 쐐기 모양의 강체가 수면충돌하는 경우를 예로하여 시간의 경과에 따른 충격수압의 분포 및 충격외력 등을 추정한 결과, 본 방법의 적용의 유효성과 아울러 몇가지 유용한 결론을 유도할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.35-44
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• 2013

본 연구에서는 토사 유동과 같은 대변형 해석을 위해 기존 유한요소법이나 유한차분법과 달리 격자를 사용하지 않는 입자법을 사용하였으며, 입자법은 구배, 발산, 라플라시안과 같은 미분연산자에 대응하는 입자간 상호작용모델을 이용하여 연속체의 지배방정식을 이산화하였다. 외부 하중이나 함수비 증가에 따라 고체에서 유체 상태로 변하는 흙의 3차원 대변형 거동을 해석하기 위해 기존 입자법에 흙의 파괴상태를 고려할 수 있는 Mohr-Coulomb 파괴기준을 도입하였으며, 흙의 파괴 이전의 항복이나 경화현상으로 인한 대변형은 흙을 점성 유체로 가정하여 해석하였다. 개발된 입자법은 먼저 구속압이 작용하지 않고 강도가 0인 모래기둥 붕괴실험 결과를 이용하여 검증한 다음, 점착력을 가지고 자립이 가능한 점토기둥 붕괴실험을 실시하여 흙의 항복이나 파괴로 인한 대변형을 시뮬레이션하였다. 개발된 입자법은 모래와 점토의 3차원 대변형 거동을 유사하게 잘 예측하였으며, 파괴 이전에 발생하는 흙의 항복으로 인한 소성변형에 따른 흙기둥 내의 수직 및 전단응력 변화도 계산할 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.70-76
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• 2000

2차원 순환 제어 날개 주위의 점성 유동을 수치적으로 해석하여 선박 해양 분야에 적용하기 위한 기초적 연구를 수행하였다. 지배 방정식으로는 2차원 비 압축성 RANS 방정식과 연속 방정식을 사용하였으며, 유한 차분법과 MAC법을 이용하여 이를 차분화 하였다. 또한, 압력 Poisson 방정식은 SOR 법을 이용하여 계산하였고, 모든 물리량이 격자점에 위치하도록 하였으며, 슬롯의 형상을 잘 표현하기 위해 격자계가 엇갈린 O형 비교차 중첩 격자계를 도입하였다. 코앤다 효과는 주로 난류 영역에서 나타나므로 수정된 Baldwin-Lomax 난류 모델을 도입하였다. 본 연구에서는 이러한 수치 계산 조직을 활용하여 뒷날이 원형으로 변형된 20% 두께의 타원 날개에 대한 코앤다 효과를 조사하기 위하여 분사 모멘텀을 달리 하며 시간에 따른 양 항력 특성의 변화를 계산하고, 그 결과를 실험치와 비교하여 잘 일치함을 보였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제14권4호
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• pp.339-345
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• 2008

기름과 가스 수송 라인 및 선박 내에 설비된 유체 기계들에 관련된 파이프 내에 층상류 흐름이 존재할 수 있다. 이 때문에 수평 혹은 작은 경사 파이프 내에 발생할 수 있는 층상류 흐름을 예측하기 위한 많은 이론과 상관식이 제시되었다. 기존 연구들은 각 상의 물성, 점성, 밀도 및 파이프의 기하학적 형상 등이 층상류 흐름에 주는 효과에 관한 것이 대부분이고, 중력의 크기 및 파이프의 큰 경사 기울기에 관한 연구성과는 매우 드문 실정이다. 따라서 본 연구에는 중력크기 및 파이프 경사도 변화가 층상류 발생 조건에 미치는 영향에 대해 이론적 연구가 수행되었다. 또한 본 해석을 통하여 0.17g 및 0.33g 조건에서는 비록 수직상향 흐름일지라도 매우 낮은 액체상의 유량조건에서는 층상류 흐름이 존재할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.599-607
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• 2015

본 연구에서는 나노유체의 유동학 특성을 반영한 히트파이프 열적특성을 연구하였다. $Al_2O_3$와 CuO 나노입자를 적용한 나노유체를 작동유체로 하여 나노입자 부피비와 응집도에 대한 히트파이프 성능을 확인하였다. 나노입자의 부피비와 응집도가 증가할수록 점성과 열전도도는 증가하는 것으로 나타났으며 두 인자는 히트파이프 성능에 영향을 주었다. 나노입자응집이 없는 경우에는 나노입자의 부피비 증가가 모세관압력한계 성능을 향상시켰지만 응집도가 증가하면 입자부피비가 증가해도 모세관압력한계가 감소했다. 그리고 나노입자의 열전도도, 부피비, 응집도에 대한 히트파이프 열저항을 분석하였다. 히트파이프의 투과율이 높을수록 최대열수송량은 입자부피비에 미치는 영향이 컸으며 3차원 그래프를 통해 윅 특성에 대한 최적화된 나노입자부피비를 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권9호
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• pp.791-798
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• 2016

본 연구에서는 상용 점성 유동 해석 소프트웨어인 Star-CCM+를 이용하여 110m급 해양작업지원선의 빌지킬 효과에 따른 횡동요 성능에 관한 연구를 수행하였다. 해양작업지원선에 관한 연구에 앞서 DTMB 5512 선형에 대한 수치 시뮬레이션을 통해 실험과 비교 검증하였다. 검증된 결과를 바탕으로 빌지킬 유무에 따른 해양작업지원선의 자유 횡동요 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 각각의 무차원 감쇠 계수와 횡동요 응답진폭함수를 산출하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.1032-1043
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• 1989

본 연구에서는 해석적으로 열적 입구 길이를 규명하는데 필요한 와류 열확산 계수를 실험 결과를 이용하여 결정하고, 시험관 입구의 형상 변화가 열전달 특성에 미치는 영향을 실험적으로 결정하며, 열적 입구 길이 영역에서 국소 열전달 계수를 표시할 수 있는 실험식을 제시하고, 유체의 전단율에 따른 점성 계수의 실험 결과와 점탄성 유체의 특성시간을 이용한 새로운 무차원 수인 Weissenberg수를 결정하여 퇴화 현상을 분석하고저 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.559-573
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• 2008

Navier-Stokes식, Gaussian 분포형 용출함수를 이용한 내부조파, energy absorbing layer로 삼차원 파랑모형을 새롭게 구성하였다. Navier-Stokes식의 수치적분에는 정교한 수치기법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)가 활용된다. 제안된 파랑모형의 검증은 삼차원 포물형 용기에서의 sloshing현상과 Thacker(1981)의 해석해를 토대로 수행되었다. 초기 수면 형상이 Gaussian hump인 경우와 일방향으로 경사진 경우에 대해 수치모의 하였다. 수치모의 결과 수면이 융기되도록 구속한 외부조건이 해제되면서 시작되는 자유진동의 정성적 거동은 비교적 정확히 모의되었으나 시간이 경과될수록 위상차, 침수선이 퇴각하는 등 초기 수면과는 상당히 다른 결과를 보였다. 최종적인 검증은 쐐기모양 해안에서의 비선형 천수, 굴절거동의 수치모의를 토대로 진행되었다. 수치모의 결과 굴절되는 양이 Hamiltonian ray theory가 제공하는 수치보다 전반적으로 작게 나타났다. 이러한 현상은 이상유체와 선형 이론에 기초한 Hamiltonian ray theory에서 간과된 비선형성, 점성으로 인한 양안과 저면에서의 에너지 감쇄, 쇄파 과정에 유동계에 도입되는 에너지 감쇄, 선행파랑에 의한 down-rush와 조우시 발생하는 도수 등에 기인하는 것으로 판단된다.