• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권5호
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• pp.684-690
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• 2008

In most engineering applications related with the heat conduction phenomena, a conventional Fourier heat conduction equation has been successfully applied and it has supplied quite reasonable results. However, it is well known that the Fourier heat conduction equation is failed in the application to the extremely small space and short time, in other words, a nano-scale system and a pico-second time. In this study, non-Fourier effect was evaluated in the heat conduction by considering the concept of a phase lag model. The results show the existence of a heat wave, which means that the heat is transferred with a finite speed while an infinite speed of heat transfer is assumed in the conventional Fourier heat conduction. In addition, the copper and the gold are tested to evaluate the phase lag time between the heat flux and the temperature gradient. The results show that the gold has the heat wave speed faster than that of the copper consistent with the prediction based on an actual experiment.

• 한국진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.302-310
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• 2008

진공 챔버 내부에서 열접촉된 시료가열장치와 시료 사이의 열전달 현상을 고찰하였다. 열전달은 가스 유량과 기체 압력에 따른 대류현상, 시료와 접촉하는 기판가열장치의 표면 거칠기 및 접촉압력에 따른 전도현상, 기판가열장치의 표면 방사율에 따른 복사현상으로 나누어 푸리에 식과 슈테판-볼츠만 식을 이용하여 열흐름 값을 분석하였다. 실험은 시료가열장치의 온도를 $100\;-\;500^{\circ}C$ 사이에서 일정하게 유지하면서 300 mTorr - 1 Torr 사이의 압력에 따른 시료의 온도를 측정하고, 푸리에 식과 슈테판-볼츠만 식을 이용하여 열흐름 값을 계산하였다. 열흐름 값의 산출에 사용된 푸리에 계수의 정확성을 확인하기 위해, 역으로 열흐름 값으로부터 온도차를 구하는 방법을 사용하였으며 0.33 % 오차 내에서 재현됨을 확인하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 후기학술대회논문집
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• pp.37-38
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• 2005

Although the law of classical fourier heat conduction predicts the heat conduction phenomena occurred in most engineering fields with a good accuracy, it is also well-known that the conventional fourier law of a heat conduction has an application limit when the heating and cooling are periodic for a short duration or when the heat conduction is analyzed in the extremely low temperature region. This application limit of classical fourier law results from the fact that it assumed the infinite speed of a heat wave. In this study, we investigated the feasibility of whether the molecular dynamics could be used to calculate the speed of a heat wave through a solid. The calculated sound velocity showed a good agrement with the theoretical prediction qualitatively. From the calculated results, we confirmed that the same methodology can be applied the evaluation of the speed of a heat wave.

• 청정기술
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• 제19권2호
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• pp.90-94
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• 2013

굴 패각분말을 함유한 석고시험체를 통하여 1차원 열전달 특성을 조사하였다. 굴패각 성분의 함유량이 늘어날수록 기공을 포함한 시험체의 구조적 변형에 근거하여 흡착과 같은 물리화학적 특성이 증가함에 따라 시험체 전체의 열전달 특성도 달라질 것으로 예측되었다. 푸리에(Fourier) 열전도 방정식을 기초로 하여 1차원 슬랩의 열전도 현상을 수치모사한 결과 패각분말의 배합도 및 각 성분재료의 열전달관련 물리적 계수에 따라 상당한 열전도 분포의 변화를 관측할 수 있었으며 이는 모형실험 결과와도 잘 부합하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권2호
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• pp.84-94
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• 2018

Subsea pipelines are designed to transport mixtures of oil, gas, and their associated impurities from a wellhead that can be in excess of approximately $100^{\circ}C$, while the external temperature may be approximately $5^{\circ}C$. Heat can be lost from a subsea pipeline containing a high-temperature fluid to the surrounding environment. It is important that the pipeline be designed to ensure that the heat loss is small enough to maintain sufficient flow from the unwanted deposition of hydrate and wax, which occurs at a critical temperature of about $40^{\circ}C$. Therefore, it is essential to estimate the heat loss of a subsea pipeline in various circumstances. In previous studies, overall heat transfer coefficient(OHTC) formulas were considered only for a single soil type. Thus, it is difficult to characterize the OHTC of the actual seabed with multiple soil layers. In this paper, an OHTC formula that considers multi-layered soils is proposed for more precise OHTC estimation.

• 폴리머
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• 제35권6호
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• pp.548-552
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• 2011

본 연구에서는 기능화된 다중벽탄소나노튜브를 준비하기 위해서 두 가지 기능화 방법인 산처리와 화학적 아미드화 방법이 수행되었다. 그리고 에폭시/기능화된 다중벽탄소나노튜브 복합재료의 특성이 연구되고 비교되었다. 기능화 방법에 따른 다중벽탄소나노튜브의 표면 관능기를 확인하기 위해 푸리에 변환 적외선 분광기(FTIR)를 사용하였다. 계면 및 열전도도에 미치는 다중벽탄소나노튜브 기능화의 효과는 제타전위차 분석기, 전자주사현미경 그리고 열전도도 분석기에 의해서 연구되었다. 이러한 결과들로 에폭시/기능화된 다중벽탄소나노튜브 복합재료의 열전도도는 dodecylamine과의 그래프팅을 통해 증가될 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이것은 DGEBF 에폭시 수지 내에서 dodecylamine과 그래프팅한 다중벽탄소나노튜브의 상대적으로 강한 분산력에 의한 것으로 설명될 수 있었다. 이러한 결과들은 그래프팅한 다중벽탄소나노튜브의 제타전위차 값이 산처리한 다중벽탄소나노튜브의 값보다 더 높은 음의 값을 가지는 결과와 일치하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.796-800
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• 2009

토목구조물 및 사면의 붕괴는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하고 있으며, 특히 사면에서는 붕괴까지의 변형이 급속히 진행되어 이를 사전에 예방하기는 매우 어려운 현실이다. 침투 및 배수과정에서의 사면 붕괴는 강우침투로 인한 지반의 물리적 특성변화가 직접적으로 사면의 안전계수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되며, 이때 발생하는 물리적 특성변화로는 침투시 사면 내 지반의 단위 중량은 증가하여 전단응력의 증가 및 전단강도 감소현상이 발생하며, 이와 반대로 사면 내 배수로 인하여 전단응력의 감소 및 전단강도의 증가현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 강우침투로 발생하는 지반의 포화도 변화를 지반 내 투수계수의 함수로 설명하여 강우로 인한 지반의 침투 및 배수과정을 규명하고자 한다. 일반적으로 지반 내 지하수의 침투과정은 라플라스 공식을 적용한다. 그러나 라플라스 공식은 정상 상태(Steady State)일 경우에만 사용할 수 있고, 강우 등으로 인한 지하수의 수두 변화가 발생한 비정상 상태(Unsteady State)의 경우에는 부적합하므로 사면과 옹벽 등의 토질구조물에서는 안전성 변화를 계산할 수 없다. 이를 위해 사면 내 지반의 침투 및 배수과정을 투수계수의 함수로 나타내어, 강우의 침투과정을 Fourier Series, 변수분리법 및 섭동함수를 사용하여 식으로 유도함으로서 강우에 의한 지반의 침투 및 배수과정에 따른 사면 내 지하수의 분포를 예측한다. 침투과정 해석을 위하여 지표에서 포화대까지의 깊이 10m의 모델사면 및 지표부터 포화대까지의 포화도는 직선으로 비례한다는 가정을 적용한다. 먼저 푸리에 급수를 이용, 시간에 따른 온도를 열전달에 관하여 편미분하여 발생하는 열확산계수를 투수계수로 변환함에 따라 지하수의 시간과 수직방향거리에 대한 지반의 포화도를 산정한다. 변수분리법은 산정된 포화도에 지반의 초기조건과 경계조건를 고려하기 위해 적용하며, 변수분리법에 의해 산정된 지하수 분포를 섭동함수법으로 과도 및 정상상태로 분류한다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, Fourier Series와 변수분리법, 섭동함수를 이용하여 강우에 의한 지반의 포화도 변화를 수식적으로 나타낼 수 있으며 둘째, 지반에서의 강우침투과정을 식으로 표현함으로서, 깊이별 시간에 따른 포화도의 영역이 상부로부터 하부로 전이되는 과정을 알 수 있다. 셋째, 푸리에 급수를 이용한 지반의 침투계산으로 강우로 인한 지반의 포화영역 및 불포화영역을 명확히 구분할 수 있으며, 각 깊이별 포화도를 계산하여 각 구간에서 불포화구간의 전단강도에 대한 보다 정확한 계산이 가능하리라 판단된다.