• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.10-10
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• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기 중에 부유되어 있는 입자 또는 연소 생성물들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 및 터빈 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 확산 지역을 통과하는 항공기나 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각 통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어진다. 특히 항공기용 추진 기관은 엔진 입구에 유입 공기를 정화하기 위한 여과장치의 설치가 불가능하며, 자동차용 가스터빈 엔진의 경우는 여과 장치를 부착하여도 미세한 입자들이 여과 장치에 여과되지 않고 엔진 내부로 침투하게 되므로 치명적인 손상이 예상된다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Lagangian방법을 적용하여 압축기 날개위의 부유 입자 충돌 부위를 예측하고, 설계 시 이를 보완할 수 있는 기준을 제시하였다. 아울러 설계 입구각과 크게 벗어난 유동의 유입시에 발생되는 박리 현상과 이에 따른 입자의 유동 및 날개의 입자 접착 부위를 예측하였다. 본 연구에서는 여러 크기의 입자(다양한 Stokes 수)들을 주어진 속도에서 유선을 따라 압축기 입구에서 압축기 유로로 여러 위치에서 부유 시켜서 그 입자들의 궤적 및 충돌, 점착 위지를 고찰하고, 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 알아보았다. 이러한 예측을 통하여 압축기 날개 표면의 충돌 부위를 예측하고, 날개의 표면을 코팅하는 등 보호 개선책을 제시할 수 있고, 연소의 반응물 입자가 터빈 날개에 충돌하여 발생되는 날개 표면의 파손, 냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.30-30
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• 2015

가전 전자 제품의 대형화 추세와 함께 사용 금형 역시 정밀대형화가 추진되고 있다. 금형의 대형화로 인해 금형표면에 대한 경화 및 내마모 표면처리에 대한 중요성이 더욱 증대되고 있는 상황인 바, 본 연구에서는 고밀도 이온에 의한 플라즈마 질화처리 기술을 활용하여 금형 사용에 있어 충분한 내구성의 확보와 열 변형 최소화, 후 가공비용의 절감, 기타 금형용 상용화 질화처리 전반에 대한 연구를 진행하였다. 그 결과 금형 소재의 저변형 처리를 위한 적정 에너지 조건, 소형 금형 부품의 고품위 처리를 위한 저비용 공정 기술, 금형 생산 상용화 효율 향상을 위한 가열 및 냉각 공정 개선 성과를 확보할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.297-297
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• 2013

최근 각종 폴리머 및 강판과 같은 유연소재의 수요 증가로 인해 유연소재 표면의 전처리, 증착 및 기능성 부여를 위한 이온빔 또는 플라즈마 표면처리 기술이 세계적으로 활발히 연구개발 되고 있으며, 유연소재 표면처리 공정의 고속화 및 대면적화 기술이 요구되고 있다. 유연소재의 고속 및 대면적 표면처리 기술개발을 위해서는 Roll-to-Roll 공정에 적용 가능한 광폭 선형이온소스 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 1.55 m급 광폭 Anode Layer 선형이온소스를 개발하였으며, 이온빔 인출 균일도 및 에너지 분포 특성을 평가하였다. 특히, 본 선형이온 소스 개발 시 시뮬레이션 연구를 통해 이온소소의 이온 인출 특성 및 내구성 향상을 위한 최적 구조를 설계하였다. 본 연구에서 개발한 선형이온소스는 최대 5 kV의 방전 전압 조건에서 평균 1.5 keV의 이온에너지를 가지는 Ar 이온빔이 1.55 m 폭에서 약 4.2%의 균일도를 보였다. 표면 처리 성능 평가시(Si wafer 기준) 소스와 기판과 거리 100 mm에서 에칭율은 15 nm/s였고, 이는 다른 표면처리 이온소스 대비 높은 효율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한 4시간 이상 운전시에도 안정적인 인출 빔 전류 밀도를 확인하였으며, 소스 내부의 효율적인 냉각 구조로 인한 열손상은 발견되지 않았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.405-405
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• 2010

Thermocouple 을 통해 Inductively coupled plasma 에 노출된 실리콘 기판 표면온도를 공정조건 변화 에 따라 실시간 (in-situ) 측정하였다. 이를 바탕으로 공정변화에 따른 플라즈마 내 활성종의 거동을 연구하였다. 더 나아가 기판의 표면온도변화 및 활성종의 거동해석을 토대로 공정변화에 의한 딥 실리콘 구조형성 메커니즘을 해석하였다. 플라즈마에 노출된 기판표면 온도를 상승시키는 주 활성종은 positive ion 이며 ICP power, Bias power, 플라즈마 압력 변화에 따라 positive ion 의 밀도 및 가속에너지가 변화하는데 이러한 거동변화는 기판의 표면온도를 변화시킴을 알 수 있었다. 딥 실리콘 구조의 측벽 및 바닥에 형성되어 있는 passivaiton layer 즉 $SiO_xF_y$(silicon oxyflouride) 는 온도에 매우 민감한 물질이며 이는 딥 실리콘 구조 내부로 입사하는 positive ion 거동변화에 따라 그 성질이 변화하여 deep Si 구조 형상을 변화시킴을 알 수 있었다. 기판표면 온도가 $0^{\circ}C$ 이하의 극저온으로 유지된 상황에서 플라즈마를 방전할 경우 positive ions 의 가속에너지로 인해 기판표면온도가 상승하며 액화질소 유량증가를 통해 다시 기판의 표면온도를 유지시킬 수 있었다. 이를 통해 플라즈마 방전 전과 방전 후의 기판 표면온도는 상온의 기판뿐만 아니라 극저온의 기판에서도 다름을 알 수 있었다. 냉각환경 변화에 따른 딥 실리콘 구조형성 메커니즘을 positive ions 거동 그리고 온도 감소에 의한 $SiO_xF_y$ 성질 변화를 이용해 해석할 수 있었다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.11 no.7
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• pp.25-31
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• 2010

In this study, it was intended to suggest new cooling method that enables to improve the applicability and added value higher than existing slag by applying new cooling method(powder cooling slag) at the time discharging slag, which is produced from the ash melting system that the plasma torch is used for the first time in Korea. It is suggested the applicative direction in the development of future recycling process by discovering its nature of material and applicative possibility as earthwork material. The ashes produced after the sewage sludge discharged from Y city was incinerated by the fluidized bed method and was used as test materials. As result of XRF(X-Ray Flourescence Spectrometry) analysis, main ingredient of sewage sludge ashes was $SiO_2$(32%) besides CaO, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$, and so on. In addition, as result of XRD analysis, traditional diffuse pattern of glass could be found from granulated air-cooled slags, while a minor crystal phase could be observed from powder cooling slag, because the powder on the surface exists in the state not melted. From EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis, it is deemed that powder ingredient has no change before and after it is used as cooling medium, and accordingly it is thought that the powder can be produced as the material where the function is added if used in different shape.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1989.07a
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• pp.113-114
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• 1989

원자력, 화력발전소, 제철소 등의 다양한 임해 공업시설로부터 방출되는 냉각용 온배수는 연안일대 해수의 열균형을 파괴시켜 생태계의 보존 및 환경관리에 좋지 못한 영향을 야기케 된다. 이러한 영향은 해안 또는 만내의 수중온도를 전반적으로 높일뿐 아니라 가동중단시 갑자기 수온을 떨어뜨려 해양생물상에 피해를 줄수도 있다. 또한 온배수에 의하여 온도가 상승된 해수가 취수구를 통하여 재순환되어 냉각기능의 부진을 초래하게되면 발전효율 또는 기계가동율을 저하시키게 된다. 이러한 측면에서 온배수의 확산에 대한 정성, 정량적인 예측은 환경영향평가, 취.배수구 설계조건의 산정 등에 매우 중요한 문제라 하겠다. 본 연구는 정지수역으로 유입하는 3차원 정상류 표면온배수 해석모형의 개발로서 개발된 모형의 수치실험을 통하여 온배수 확산의 물리적 특성을 규명한다. 지배방정식에 나타나는 Reynolds 응력항($)과 온도유동 프럭스항($)의 해석에서 필요한 난류모델은 k-$\varepsilon$ 모형에 난류 평균자승 온도유동($) 및 그 감쇄방정식을 추가한 4-방정식 모델로서 구성하였다. 아울러 3차원 정상류 모형에서 야기되는 타원형 방정식을 포물형 방정식의 형태로 전환하여 효과적으로 해석할 수 있도록 모델의 특성을 정리하였다. 본 모델의 검증을 위하여 Lal 및 Rajaratnam(1977)의 물리적 실험값과 비교해본 결과 온배수 거동의 물리적현상이 잘 일치하였다. 또한 McGuirk 및 Rodi(1979)에 의해 개발된 2-방정식 k-$\varepsilon$ 난류모형의 해석결과에 대하여 비교분석을 실시하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2000.11a
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• pp.465-468
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• 2000

The procedure of semi-solid forming is composed of heating a billet, forming, compression holding and ejecting step. There are several methods to heat a billet during semi-solid forming process such as electric heating and induction heating. Usually in semi-solid forming process, induction heating has been adopted to achieve more uniform temperature of semi-solid material. Although induction heating is better method than any others, however, there is still difference of temperature between internal part and surface part of semi-solid material. Worse yet, in case of high liquid fraction of semi-solid material, liquid of the billet will flow down though solid of the billet still remains, which is very difficult to handle. In the present study, induction heating of semi-solid material with compulsive surface cooling has been performed to obtain uniform distribution of temperature. Distribution of temperature of the billets was measured and compared with that of conventional distribution of temperature. By this new induction heating method, not only temperature over the whole billet become uniform, but also control of temperature is possible.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.20 no.1
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• pp.35-46
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• 1988

The prediction of clad surface temperatures is important to the design and the safety anlaysis of nuclear reactor. The accurate prediction requires the detailed knowledge of the flow structure and heat transfer, which is complicate due to anisotropic turbulent phenomena. A two-equation model including anisotropic eddy viscosity model is applied to forecast the velocity distribution. And the temperature field is calculated with uniform wall heat flux. The Galerkin's weighted residual finite element method has been used to calculate the turbulent quantities right up to the wall. The numerical results show good agreement with available data and that turbulence anisotropy strongly affects on the mean flow and thus the temperature field. And Nu-P/D correlation is established for sodium coolant in close-packed equilateral triangular bundle in the P/D range of 1.05 to 1.30.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.28 no.9
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• pp.373-380
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• 2016

Spray cooling is a technology of increasing interest for electronic cooling and other high heat flux applications. In this study, heat transfer coefficients (HTCs) and critical heat fluxes (CHFs) are measured on a smooth square flat copper heater of $9.53{\times}9.53mm$ at $36^{\circ}C$ in a pool, a smooth flat surface and Thermoexcel-E surfaces are used to see the change in HTCs and CHFs according to the surface characteristics and FC-72 is used as the working fluid. FC-72 fluid has a significant influence on heat transfer characteristics of the spray over the cooling surface. HTCs are taken from $10kW/m^2$ to critical heat flux for all surfaces. Test results with Thermoexcel-E showed that CHFs of all enhanced surface is greatly improved. It can be said that surface form affects heat transfer coefficient and critical heat flux.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.309-313
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• 2009

This study was conducted to improve the power of PV module using a surface cooling system. One of the unique characteristics of PV module is power drop as a module surface temperature increases due to the characteristics of crystalline silicon used in a solar cell. To overcome the output power reduction by temperature effect, module surface cooling using water circulation was performed. By cooling effect, module surface temperature drops maximally $20.3^{\circ}C$ predicting more than 10% power enhancement. Maximum deviation of voltage and current between a control and cooled module differed by 5.1V and 0.9A respectively. The maximum power enhancement by cooling system was 12.4% compared with a control module. In addition, cooling system can wash the module surface by water circulation so that extra power up of PV module can be achieved by removing particles on the surface which interfere solar radiation on the cells. Cooling system, besides, can reduce the maintenance cost and prevent accidents as a safety precaution while cleaning works. This system can be applied to the existing photovoltaic power generation facilities without any difficulties as well.