• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.2
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• pp.103-109
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• 2013

In this study, we performed a numerical study of hydrogen/air combustion in the combustion chamber of an ultra micro gas turbine. The supply flow rate and equivalence ratio are used as variables, and the commercial computational fluid dynamic program (STAR-CCM) is used for the numerical study of the combustion. The flow rate significantly affects the flame position, flame temperature, and pressure ratio between the inlet and the outlet. The flame position is close to the outlet in the combustion chamber, and the flame temperature and pressure ratio monotonously increases with the supply flow rate. The change in the equivalence ratio does not affect the flame position. The maximum flame temperature occurs under stoichiometric conditions.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.12
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• pp.801-807
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• 2016

This paper aims to compare and study the cooling performance of a battery system in accordance with the inlet and outlet geometry of the air passage in an EV. The arrangement and the heat source of the battery module were fixed, and the inlet/outlet area and its geometry were varied with the analysis of the cooling performance. The results of this study provide suggestions for the air flow stream line inside of a battery, the velocity field, and the temperature distributions. It was confirmed that the volume flow rate of air should be over $400m^3/h$, in order to satisfy conditions under $50^{\circ}C$, which is the limit condition for stable operation. It was also revealed that the diffuser outlet geometry can improve the cooling performance of battery system.

• Journal of Power System Engineering
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• v.11 no.2
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• pp.12-19
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• 2007

현재, 육지에서 필요한 천연 가스 (NG)의 얻기 위한 방법으로 공기 가열식 기화기의 사용이 증가하고 있다. 특히, 파이프라인에 의해 도달될 수 없는 거리가 멀리 떨어진 소외된 지역까지 보낼 수 있기 때문에 소형 위성기지의 역할은 대단히 중요하다고 할 수 있다. 소형 위성기지의 LNG는 인수기지에서 탱크로리를 이용하여 배달되고 그 후에 위성기지에서 기화과정을 통하여 각 수요처로 보내어진다. 공기 가열식 기화기는 LNG 인수기지 외의 소형 위성기지 단위에서 최근 많이 개발되고 사용되고 있는 기화기의 종류 중 하나라고 할 수 있다1). 효율적인 공기 가열식 기화기를 개발하기 위하여, 핀이 없는 경우와 핀이 8개이고 핀의 길이가 55 mm인 공기 가열식 기화기를 사용하여 실험을 진행하였고 그리고 나서 두 가지 유형의 기화기를 비교하였다. 실험조건은 기화기의 길이 변화와 여러 가지 주위 조건(온도, 습도, 풍속)을 변화하였다. 실험에 적용된 주위 온도는 각 계절별 온도와 동일한 온도를 적용하였다. 본 실험에서 나타내고자 한 공기가열식 기화기의 주요 특성은 각 계절별 조건에 따른 입구 측과 출구 측의 온도차를 비교하는 것이다. 액화천연가스(LNG)를 가지고 실험을 하는 것은 위험성이 있어 특성이 비슷하면서 안전한 $LN_2$를 사용하여 실험을 진행하여 핀을 가지는 기화기가 핀이 없는 기화기보다는 좋다는 결과를 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2007.11a
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• pp.305-306
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• 2007

ACP(Advanced Spent Fuel Conditioning Process)의 금속전환로에 $U_3O_8$을 공급하기 위하여 20 kgHM/batch의 $UO_2$ 펠릿(pellets)을 처리할 수 있는 건식분말화 장치가 개발되고있다. 건식분말화 장치는 500 $^{\circ}C$온도에서 공기를 공급하여 일정한 입도범위의 균질한 $U_3O_8$을 만든다. 이런 건식 분말화 장치의 효율을 높이기 위해서는 반웅로에 불어 넣어주는 공기의 유량을 증가시킬 필요가 있다. 하지만 공기와 반응하여 생성되는 $U_3O_8$ 입자는 그 크기가 최소 3 ${\mu}$m 정도로 매우 미세하여，반응로 출구를 통해 외부로 빠져나갈 가능성 이있다. 이를 방지하기 위해 분말화 장치 출구 바깥에는 필터가 설치되어 있으나 공기와 함께 $U_3O_8$ 입자가 계속해서 빠져 나갈 경우 입자로 인해 필터가 막혀 제 기능을 할 수 없게 된다. 따라서 건식 분말화 장치는 미세한 $U_3O_8$ 입자가 반응로 밖으로 빠져나가지 않도록 입구에서의 공기 유량을 일정 수준 이하로 조절해주는 것이 필요하다. 이 연구의 목적은 초기 유량으로부터 유량을 점점 증가시키면서 시간변화에 따른 입자 거동 특성을 해석하며， 결과로부터 주어진 크기의 타원입자에 대해 최대 허용 공기 유량을 결정하고자한다. 이 해석을 위해 유동과 입자를 동시에 해석할 수 있는 ANSYS-CFX 5.7.1과 ANSYS-CFX 10.0 두 가지의 소프트웨어가 사용되었다. 해석 결과를 바탕으로 좀더 정확한 유량 한계치 계산을 위해 추가로 수행되어야 할 해석에 대해 제안하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.30 no.2
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• pp.320-332
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• 2013

The feed air to MSW incinerator influences on the residence time of combustion gas, removal of unburnt ash and exiting gas temperature. Thus the secondary air volume could present sufficient residence time which can maintain the exiting temperature over $850^{\circ}C$. The secondary air also relates directly with the turbulence in the inside of combustion chamber, which finally provide the stable combustion condition. The present study designed a modern incinerator for a field scale, and evaluation of the potential amount of primary air based on the daily combustible quantity. From the evaluated primary air volume, the secondary air flow rate could be estimated, and its dynamic behavior was verified. In addition, the obtained air volume enables to find an optimum operation condition of the combustion. As a result of the CFD simulation, the air ratio 75 : 25 between primary and secondary air amount was optimum ratio than design criteria 72 : 28. And the flow velocity ratio of front-back of secondary air jet nozzle was found excellent at 1 : 3. In addition, the result of applied to the plant, the removal efficiency of NOx and CO generation would concentration of CO.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.6
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• pp.696-701
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• 2018

The nitrogen oxides generated during combustion reactions have a great influence on the generation of acid rain and fine dust. As an NOx reduction method, exhaust gas recirculation combustion using Coanda nozzles capable of recirculating a large amount of exhaust gas with a small amount of air has recently been utilized. In this study, for the burner outlet with dual end opening, the use of a recirculation burner was investigated for the distribution of the pressure, streamline, temperature, combustion reaction rate and nitrogen oxides using computational fluid analysis. The gas mixed with the combustion air and the recirculated exhaust gas flow in the tangential direction of the circular cylinder burner, so that there is a region with low pressure in the vicinity of the fuel nozzle exit. As a result, a reverse flow is formed in the central portion of the burner near the center of the circular cylinder burner and the exhaust gas is discharged to the outside region of the circular cylinder burner. The combustion reaction occurs on the right side of the burner and the temperature and NOx distribution are relatively higher than those on the left side of the burner. It was found that the average NOx production decreased from an air flow ratio of 1.0 to 1.5. When the air flow ratio is 1.8, the NOx production increases abruptly. It is considered that the NOx production reaction increases exponentially with temperature when the air ratio is more than 1.5 and the NOx production reaction rate increases rapidly on the right-hand side of the burner.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2002.02a
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• pp.151-157
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• 2002

화석에너지에 대한 경제적 부담과 환경오염문제를 줄이기 위하여 열펌프의 성능계수향상을 위하여 냉온 공기열교환기(HEEVA)를 고안하였고, 이 열교환기의 열특성과 성능계수향상에 미치는 영향을 분석하기 위하여 냉.난방 실험을 수행하였다. HEEVA에 의한 찬 공기와 더운 공기의 온도변화, 전열량 및 냉온 공기열교환기 효율, 총열전달계수등을 측정분석하였고, 냉난방시 외기온에 따른 열펌프의 성능계수, 소비전력, 응축기.증발기 출구 공기토출 온도 변화를 측정 분석함으로서 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 외기온이 -4~11$^{\circ}C$로 변할 때 열펌프의 난방과정에서 HEEVA 찬공기 입출구 온도차는 4.5$^{\circ}C$에서 9.$0^{\circ}C$로 증가하였으며, HEEVA에 의한 영향으로 2~6$^{\circ}C$상승된 공기가 증발기 입구로 유입되어 냉매증발을 촉진하였다. 2. 실온이 4~22$^{\circ}C$일 때 HEEVA 더운공기 입출구 온도차는 3$^{\circ}C$에서 7$^{\circ}C$로 증가하였으며, 응축기에 유입되는 공기온도를 3~8$^{\circ}C$낮게 함으로서 압축기 소모전력을 감소시켜 COP 상승 효과를 나타냈다. 3. 외기온과 실온변화에 따라 풍량 346m$^3$/hr의 찬 공기가 받은 열량과 풍량 747m$^3$/hr의 더운 공기가 준 열량간의 차는 50~150kcal/hr로 나타났으며, 더운 공기가 준열량과 찬 공기가 받은 열량의 비가 83~98% 이었으므로 HEEVA의 열 교환율은 91% 을 보였다. 4. 총합열전달계수는 이론값이 실험 값보다 1~3W/m$^2$K 크게 나타났으며, 이 결과는 두 값 사이에 10% 내.외의 편차로서 Nusselt수를 구하기 위한 Petukhov상관식의 자체오차 15%에 비해 크지 않은 오차범주에 속하며, 이론상의 총합열전달계수 유도식의 타당성을 입증한 것이라 하겠다. 5. HEEVA를 작동함으로서 난방시 COP가 HEEVA를 작동하지 않았을 경우보다 0.3~0.5 향상된 것으로 나타났다. 이것은 HEEVA가 겨울철 난방에 효율을 높일수 있는 것으로 판단된다.

• Journal of Practical Agriculture & Fisheries Research
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• v.4 no.1
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• pp.128-137
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• 2002

This study was conducted to develop the heat exchanger by utilizing the heat energy of underground water(15℃), which might be used for cooling and heating system of the agricultural facilities. We developed the heat exchanger by using the parallel type plat fin tube made of Aluminum(Al 6063), which was named Aloo-Heat(No. 0247164, offered by Korean Intellectual property Office). The trial manufactures were made from Aloo-heat which was 600mm, 700mm length respectively, and It were welded to the end "U" type in order to direct flow of the underground water. The performance test was carried out under the condition of open space and room temperature with the change of flow rate of the underground water and air. The results are as follows. 1. The trial manufactures had convection heat value from 33 to 156 W/m²℃, and It was coincided with design assumption. 2. The amount of energy transfer was increased with the increment of the area of heat transfer, the air flow, the gap of temperature inlet & outlet the underground water and the air. 3. The heat value was 6,825W when the air flow was 6,000m³/h and the gap of temperature between inlet and outlet of the underground water was 6℃, and It dropped from 25.8℃ to 23.2℃(-2.6℃ difference). The convection heat value was 88.5W/m²℃. 4. The heat value was 2.625W when the air flow was 4,000m³/h and the gap of temperature between inlet and outlet the underground water was 2℃, and It dropped from 27℃ to 22.5℃(-4.5℃ difference). The convection heat value was 33.6W/m²℃. 5. Correlation values(R²) of the testing heat values of the trial manufacture type I, II, and III were 0.9141, 0.8935, and 0.9323 respectively, and correlation values(R²) of the amount of the air flow 6,000m³/h, 5,000m³/h, 4,000m³/h were 0.9513, 0.9414, and 0.9003 respectively.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.14-14
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• 1999

비활성 가스제너레이터는 가스터빈 추진기관 및 기타 열기관을 이용하여 연소가 되지 않는 저온의 공기를 생산하는 기계장치를 말하며 이러한 저온의 비활성 기체를 화재 지역에 분사하는 경우 기존의 소방수를 이용한 화재 진압방식보다 매우 효율적으로 화재진압에 사용되어 질 수 있다. 일반적으로 민항기 등의 가스터빈 추진 기관에서 배기되는 기체내에는 터빈입구온도(TIT : Turbine Inlet Temperature)및 초과공기지수(Excess Air Coefficient)에 따라 다르게 나타나지만 TIT가 1500$^{\circ}$K인 경우 약 13-14%정도의 산소가 잔존하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 가스터빈 및 열교환 시스템 그리고 터빈 1단 등의 시스템 조합율을 통하여 대기 중의 기체의 온도를 영하 2$0^{\circ}C$ 및 산소함유량을 약 5%수준까지 낮춤으로서 이를 대형 화재 진압에 사용하기 위한 연구이다. 비활성 가스제너레이터에 사용하는 연료로는 Kerosene 및 CNG(Compressed Natural Gas)등이 사용될 수 있으며, 유량이 8.1kg/sec인 터보축 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 18750㎥ 부피의 비활성기체를 생산하는데 Kerosene 연료가 약 1톤(200＄ 이하)이 필요한 것으로 계산되며 이에 소요되는 시간도 약 52분에 지나지 않는 것으로 계산되었다. 만일 50kg/sec의 보다 큰 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 약 9분 정도가 필요한 것으로 계산되었다. 사용되는 가스터빈은 압축비가 15, 열교환기의 효율이 $\varepsilon$=0. 그리고 최종 터빈 1단의 팽창비가 1.25가 적합한 것으로 계산된다. 연구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.2
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• pp.1375-1380
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• 2015

Nowadays, the technique to deal with the waste gas of perfluorinated compounds using plasma has been developed. As the effective decomposition techniques at many research centers and companies were investigated at home and abroad, the products have been improved with various methods. This study aims to guess the distributions of pressure and temperature through the thermal and fluid analyses inside the decomposition equipment model of waste gas. As the analysis result, the maximum pressure and the minimum pressure are 0.975Pa and -1.037Pa individually on the whole. It is shown that the pressure of air decreases gradually as the air flows from inlet to plane 1 and the pressure increases as the air flows from plane 1 to outlet. And the maximum temperature and the mimum temperature are $1718^{\circ}C$와 $26.07^{\circ}C$ individually on the whole. It is shown that the temperature of air increases gradually as the air flows from inlet to plane 4 and the temperature decreases as the air flows until outlet. It is thought that the data necessary to develop the real system can be applied by using the thermal and fluid analyses.