• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권3호
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• pp.201-207
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• 2015

공랭식 응축기(ACC, Air Cooled Condenser)는 공기를 냉매로 이용하여 저압 스팀을 응축하는 설비로써 사막이나 내륙 등 물이 부족한 지역에서 주로 사용된다. 공랭식 응축기의 성능은 풍속이나 대기온도와 같은 외기 조건에 의해 크게 영향을 받으므로 성능 저하 개선을 위해 여러 장치들이 설치된다. 본 연구에서는 풍속에 의한 ACC 성능 변화를 확인하고 윈드 스크린에 의한 성능 개선 효과를 분석하기 위해 CFD 해석을 수행하였다. CFD 는 질량 보존, 운동량 보존 등 미분방정식을 차분방정식으로 변환하여 검사 체적에 대해 속도, 온도 등을 계산하는 기법이다. 풍속이 3m/s 에서 7m/s 로 상승할 때, ACC 에 설치된 팬 공급 유량은 약 15.76% 감소하며 ACC 유입 공기 온도는 $5.55^{\circ}C$ 증가한다. 윈드 스크린을 적절히 설치한 경우, 풍속이 7m/s 이고 윈드 스크린이 설치되지 않은 경우에 비해 팬 공급 유량이 약 5.18% 증가하며 ACC 유입 공기 온도 상승은 $2.08^{\circ}C$ 감소하는 효과가 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.599-604
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• 2008

본 연구에서는 냉방운전 시에 팬코일 유닛에 사용되는 핀-관 열교환기의 공기측 열전달 능력과 압력강하를 실험을 통하여 조사하였다. 실험을 위하여 칼로리미터와 항온수조를 이용하였다. 사용된 핀은 슬릿핀이며 5종 열교환기에 대해 배관회로와 실험조건을 변화하면서 실험하였다. 공기-물 정격유량에서의 냉방능력은 열교환기 공급 물온도가 낮은 조건이 우수하였으며, 배관회로에 따른 냉방능력은 배관 내 물흐름이 U형보다 ㄹ형인 경우에 더 크게 나타났다. 물유량이 증가할수록 냉방능력은 일정비율로 증가하였으며, 열교환기 공급 물 온도가 낮을 때 우수하였다. 공급 물 온도가 낮은 조건에서 많은 응축수가 생성되어 공기측 압력강하는 크게 나타났다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.274-277
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• 2009

본 논문에서는 소형 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지 스택의 BOS(Balance of Stack) 제어에 관하여 논의한다. 별도의 가습 장치가 필요치 않고 BOS의 구성이 비교적 간단한 소형 PEM 연료전지 시스템에서는 팬과 퍼지밸브만의 제어를 통해 스택 내부 수분의 조절과 열 관리가 수행된다. 따라서 본 논문에서는 부하에 따른 최적의 공기유량을 계산하고 요구되는 유량의 공급을 위해 팬을 제어하는 알고리즘을 통해 소형 연료전지 시스템의 과도응답 특성과 안정성을 향상시키는 방법에 관하여 제안한다. 150W급 소형 연료전지 시스템을 꾸미고, 마이크로컨트롤러를 이용한 제어회로를 구현하여 실험함으로써 제안된 알고리즘의 유용함을 검증하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권3호
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• pp.37-43
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• 2019

본 연구에서는 2유체노즐을 이용하여 에탄올 풀화재(Ethanol pool fire) 소화 실험을 수행하였다. 화원 면적이 5.027 × 10^-3 ㎡와 1.131 × 10^-2 ㎡(연료팬 직경은 각각 80 mm와 120 mm)를 대상으로 하였고, 화재 소화 실험 시 2유체노즐로의 공급 유량의 경우 물은 156-483 g/min, 공기는 20-70 L/min 조건이었다. 화원 면적이 증가하면 열방출률도 증가하였고, 화원 면적이 5.027 × 10^-3 ㎡와 1.131 × 10^-2 ㎡일 때의 열방출률은 각각 1.01 kW와 5.51 kW로 측정되었다. 본 실험 영역에서 2가지 화원 면적 조건 모두, 물 공급 유량 조건과는 상관없이 공기 공급 유량이 40 L/min 이상의 조건에서 소화가 가능하였다. 소화 소요 시간 및 물 소모량의 경우 모든 물 공급 유량 조건에서 공기 공급 유량이 증가함에 따라 감소하는 경향이 관찰되었고, 공기 공급 유량이 비교적 많은 영역(예를 들면, 약 50 L/min 이상)에서 소화 소요 시간은 약 23 s, 물 소모량은 약 185 g 이내로 나타났다. 본 연구 결과와 단일유체노즐을 이용한 기존 연구 간 단위 열방출률 당 물 소모량 비교를 통하여, 2유체노즐이 단일유체노즐에 비해 더 적은 물 소모량으로 소화가 가능할 수 있음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권6호
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• pp.555-565
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• 2021

본 연구의 목표는 냉장고 냉동실 냉기순환용으로 사용되는 후향익 원심팬 시스템을 대상으로 익형의 형상을 최적설계 하여 유동성능 및 소음성능을 향상시키는 것이다. 대상 시스템은 전형적인 원심팬 시스템에서 사용되는 스크롤 하우징 형상 없이 두 개의 Volute가 후면 덕트 시스템과 연계하여 냉기를 공급한다는 특성을 가지고 있다. 먼저 팬 시스템의 유동 및 소음성능을 실험적으로 평가하였다. 유동실험에서 팬 성능 시험기를 사용하여 P-Q 곡선을 도출할 수 있었으며, 무향실에서 소음실험을 통해 소음 스펙트럼을 측정하였다. 다음으로, 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식을 전산유체역학을 사용하여 수치해석하여 유동 특성을 분석하였으며, 예측한 유동장을 입력값으로 Ffowcs Willams-Hawkings방정식을 이용해 소음해석을 수행하였다. 수치해석결과는 실험 결과와 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 검증된 수치해석 기법을 기반으로 반응표면법의 2인자 중심합성법을 통해 유량이 최대가 되는 입구각 및 출구각을 도출하였다. 마지막으로 최적화된 팬을 대상으로 시제품을 제작하여 실험한 결과 개선된 유량 성능 및 소음성능을 확인하였다.

• 태양에너지
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• 제15권3호
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• pp.59-73
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• 1995

원활한 전력공급을 위해 지중송전케이블에서 발생된 열을 제거하기 위한 방법으로 전력구트라프간접수냉방식이 적용된 지중송전계통에 대한 각 주요 구성요소의 열해석을 수행하였다. 열해석을 수행한 결과, 주어진 조건에서 냉동기가 채택된 냉동장치에서는 냉각수유량은 $2{\sim}3{\ell}/s/pipe$, 팬에 의한 풍속은 $1{\sim}2m/s/fan$인 경우에 지중송전계통의 원활한 전력공급을 위한 냉각계통의 최적조건으로 계산되었다. 반면에 냉각탑만을 설치한 경우에는 냉각수유량 및 풍속이 각각 $2{\sim}3s/pipe$ 및 6 m/s/fan이 최적조건으로 계산되었다. 그러나 냉각탑만이 설치된 경우에는 풍속이 너무 커져서 용량이 큰 팬의 설치 및 전력구내에서 작업자의 작업조건에 적합하지 않다. 따라서 본 연구의 주어진 조건하에서 지중송전계통의 냉동계통은 냉동기가 설치된 냉동장치가 바람직하다.

• 한국가스학회지
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• 제23권3호
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• pp.1-6
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• 2019

본 연구는 폐기물 소각로에서 질소산화물 저감을 위해 고온의 배기가스를 연소로에서 재순환하여 연소용 공기와 혼합하여 배기가스 재순환을 이용한 방법에서 고온의 배기가스를 별도의 동력 팬이 없이 코안다 노즐을 이용한 배기가스 재순환 장치에 관한 연구이다. 코안다 노즐에서 공기 공급 노즐 간극의 변화와 공기 공급 노즐의 위치에 따른 배기가스 재순환 유량 특성과 혼합 가스의 출구에서 평균온도 변화를 살펴보았다. 공기 공급 노즐의 간극이 3.22, 4.03, 4.84 mm로 변할 때 가장 좁은 3.22 mm일 때가 배기가스 재순환 유량과 공기 공급 유량의 비인 배기가스 재순환 유량비가 2.227로 가장 재순환 유량이 크게 나타났고 혼합가스 평균 온도는 $594.8^{\circ}C$로 나타났다. 공기 공급 노즐의 위치가 코안다 노즐 목의 전방 위치, 목 위치, 확관 위치로 변할 때를 살펴보았으며 전방 위치와 목 위치일 때는 재순환 유량비가 1.843으로 거의 같은 값이고 확관 위치에서는 1.696으로 나타났으며 평균 온도는 $559.8^{\circ}C$와 $544.3^{\circ}C$로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.767-774
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• 2010

수동공기공급형 고분자 전해질 연료전지는 팬을 이용하여 주변의 공기를 스택에 공급한다. 공급된 공기는 연료로 쓰이는 동시에 스택의 냉각에도 사용된다. 이러한 방식은 시스템에서 가습기, 공기 압축기, 냉각수 설비를 제거할 수 있어서 시스템을 단순화 시키고 경량화 시킬 수 있는 반면 냉각성능은 기존의 냉각수를 이용하는 방식에 비하여 떨어진다. 따라서 시스템의 신뢰성 확보를 위하여 최적의 냉각 성능을 낼 수 있도록 스택을 설계하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지 스택의 냉각성능 향상을 위하여 다양한 채널 형상, 공기극의 유량분포, 외부 대류열전달계수의 변화가 스택의 온도분포에 미치는 영향에 대한 전산해석을 수행하였다. 그 결과, 채널의 rib이 두꺼운 경우에 냉각성능이 가장 뛰어났으며 유량을 중앙부에 집중시킨 경우에 고온집중 현상이 감소하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.295-295
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• 2023

물수지 분석은 우리가 사용하는 물의 순환과정을 파악하여 우리 생활에 필요한 물을 안정적으로 공급하고 관리하기 위한 기초 자료이다. 물관리 기본법 제11조에도 유역 간의 물관리는 조화와 균형을 이루고 있는 기본원칙으로 설명되고 있으며 지속가능한 개발, 이용과 보전을 도모하고 물로인해 발생하는 재해를 예방하기 위해서는 유역단위로 관리되어야 함을 원칙으로 두고 있다. 최근 들어 국내에서는 강수량과 유량에 대한 조사가 급격히 발전함에 따라 정확도 높은 관측이 수행되고 있는 반면에 증발산량 같은 경우에는 경험식에 의존하여 측정자료를 산정하고 있는 실정이다. 증발산량은 눈에 보이지 않아 비교적 중요성을 인지하고 있지 못하나 강수량의 약 30~40%를 차지함으로 오차를 무시하기 어려우며 보다 정확한 관측이 필요하다. 실측으로는 증발접시가 있지만 물이 항상 차 있어야 하며, 팬의 가열, 강수 등 관측값 보정이 필요하다. 최근 기술의 발전으로 에디공분산 방법이 장비로 구현할 수 있게 되었으며 이러한 방법은 기존의 장비에서 발생되는 근본적인 문제점을 해결하였다. 특히 증발과 증산을 모두 측정이 가능하며 실제 증발산량 측정이 가능하다. 환경부에서는 에디공분산을 활용한 증발산량 관측소 13개소를 운영하고 있으며 관측소 인근 실제 유량측정하고 있는 지역과 연계하여 실측 기반의 물수지 검토를 수행해보고자 한다.