• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.185-185
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• 2016

아크릴계 수지(resin)에 인조 흑연과 탄소나노튜브(carbon nanotube)를 1:1 비율로 혼합한 충전제(filler)와 용제(solvent) 및 기타 첨가제(additives)를 혼합하여 방열도료를 제조하여 수직방향 열전도도를 상온에서 평가하였다. 충전제의 함량을 1, 2, 5 중량 %로 변화시키며 원료들을 준비하여 교반기로 혼합한 뒤 3단 롤 밀(three roll mill)로 분산공정을 진행하여 3 종류의 도료를 제조하였다. 제조한 도료를 가로 11 mm, 세로 11 mm, 두께 0.4 mm의 Al 5052 알루미늄 기판에 스프레이 코팅 방식으로 도포한 후 $150^{\circ}C$에서 30분 동안 열경화 건조 과정을 거쳐 샘플을 제작하였다. 측정 시료의 형상은 대략적으로 Fig. 1과 같다. 열전도도는 식 $k={\alpha}{\cdot}C_p{\cdot}{\rho}$를 사용해서 계산된다. 여기서 k는 열전도도($W/m{\cdot}K$), ${\alpha}$는 열확산계수($mm^2/s$), $C_p$는 비열($J/kg{\cdot}K$), ${\rho}$는 밀도($g/cm^3$)를 나타낸다. 열확산계수는 독일 NETZSCH 사의 Laser Flash Analysis 장비(모델명 LFA 457)를 사용하여 측정하였는데, 기판 뒤쪽에서 레이저를 조사하고 도료층 전면에서 적외선 온도센서를 통해 시간에 따른 온도 상승곡선을 구한 후, 두 물체의 계면에서의 접촉 열저항(contact thermal resistance)을 감안하여 장비에 내장되어 있는 소프트웨어로 열확산계수가 계산된다. 비열은 같은 회사의 DSC(Differential Scanning Calorimetry) 200 F3 장비를 사용해 측정했으며, 밀도는 부피와 질량을 측정한 값을 이용하여 계산하였다. 도료를 도포하지 않은 bare Al plate에 대해서는 쉽게 열확산계수, 비열, 밀도를 측정하여 열전도도를 구할 수 있다. 도료가 코팅된 샘플에 대해서는 도료층을 일부 떼어내 비열을 측정하고, 밀도를 구한 후, 도료층의 열전도도가 2-layer 법으로 장비 내장 소프트웨어로 계산된다, 이때 Al 기판의 열확산계수, 비열, 밀도는 미리 측정한 bare Al plate의 값을 적용하였다. 실험 결과를 Table 1에 정리하였다. 흑연과 탄소나노튜브를 혼합한 충전제를 함유한 아크릴 복합체 박막에서 측정된 열전도도는 보통 고분자 재료의 열전도도 값의 상한 영역에 육박하는 값이며, 충전제 함량이 증가할수록 열전도도가 증가하는 경향을 보이고 있다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.47-54
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• 2002

본 논문은 단상 50[kVA] 몰드변압기 권선부의 열전달 특성에 대한 연구 결과이다. 1차 권선의 열전도도는 권선을 이루고 있는 물질 비 즉, 1차 권선의 절연을 담당하는 다량의 에폭시 수지와 그에 비해 소량의 구리 도선을 고려하여 결정하였다. 반면에 2차 권선의 경우 구성 성분은 다량의 구리도선과 절연을 담당하는 소량의 에폭시 수지로 되어 있다. 2차 권선 열전도도는 질량 비로서 결정될 수 없기 때문에 2차 권선의 열전도도값은 시작품의 측정 최고온도와 FEM을 이용한 분석결과를 비교하여 결정하였다. 각 권선부의 물리적 특징을 고려하여 상용 프로그램을 통해 시뮬레이션 모델을 만들었다. 본 연구결과를 바탕으로 몰드변압기 권선부에 Hole이 존재할 때와 안할 때 각각에 대해 주위온도·풍속변화에 따른 최고온도 변화를 고찰하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.41-51
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• 2013

경기만 한강 하구역에 대한 지속적인 연안개발에 따른 해양 환경변화의 예측 및 평가에 수치모델이 사용되어 왔지만 기존의 연구들은 조간대의 불규칙한 지형 재현의 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 비정규 격자체계의 수치모델을 적용하여 강화남단 조간대에서 조수로 지형에 따른 해상도의 조절이 한강 하구역의 조석과 잔차 수송량 변화특성 산정에 어떠한 영향을 미치는지 파악하였다. 이를 위하여 격자 구성 시 조수로의 해상도를 주변 해상도와 동일하게 재현한 실험 A와 조수로의 해상도를 주변의 해상도에 비해 높게 재현한 실험 B를 수행하였다. 각 실험 별 관측치와 모델치의 $M_2$ 분조의 진폭에 대해 평균제곱근오차와 절대상대오차를 계산해본 결과, 두 평균제곱근오차의 차이와 절대상대오차의 차이가 한강 상류와 석모수로 해역에서 약 40% 이상으로 나타났다. 이를 통해 격자 구성 시 조수로의 지형에 따라 해상도를 조절하는 것이 한강 하구역에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 또한 잔차 수송량의 변화특성을 파악하기 위하여 염하수로 입구(초지대교 인근: Line 1)와 염하수로 남단(영종대교 남단: Line 2)에서 관측한 단면유속자료로부터 계산된 잔차 수송량을 모델 별로 비교하였다. 각 실험 별로 산정된 Lagrangian 순 질량 수송량은 각 항마다 정도의 차이는 보이지만 전반적으로 조수로의 지형에 따라 해상도를 조절하지 않은 실험 A가 해상도를 조절한 실험 B보다 약 2배 이상 과다산정 된 경향을 볼 수 있었다. 이 연구를 통하여 조간대의 조수로 지형이 조간대 모의 뿐만 아니라 수치모델의 전반적인 해수 유동장에도 큰 영향을 미치고 넓은 조간대 및 수심경사가 큰 조수로 지형을 가진 지역에서의 잔차 수송량 특성을 이해하기 위해서는 수치모의 시 조간대의 조수로 지형을 충분히 반영할 수 있도록 격자를 구성해야 한다는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권2호
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• pp.135-144
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• 2007

우주파편의 개수가 증대되면서 운용 중인 인공위성이 받을 수 있는 위험이 커지고 있다. 이 연구는 2007년 1월 11일에 발생한 중국의 FengYun 위성 격추사건과 관련하여 발생한 우주파편이 다목적 실용위성 3호에 미치게 될 영향을 분석하는 것이 목적이다. 폭발 후 발생한 FengYun 위성파편의 일부 관측자료를 바탕으로, 크기가 작아 관측이 안되는 파편들의 질량에 대한 생성개수를 추정하였다. 이를 토대로, FengYun 위성파편에 대한 공간밀도와 플럭스를 계산하였다. 또한 FengYun 위성 파편과 다목적실용위성과의 충동확률 및 손상확률을 분석하였다. 이 논문에서 개발된 모델을 사용하여 앞으로 우리나라에서 만들어질 위성들의 우주파편에 대한 위험도를 해석할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.517-522
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• 2013

아이스크림제조기는 원액통과 냉각통의 증발온도가 $4^{\circ}C$와 $-8^{\circ}C$로 각각 다르므로 다수의 모세관을 이용하는데 이 경우 서로 냉매 유량에 영향을 주므로 냉동사이클 설계가 복잡하다. 본 연구에서는 증발온도가 서로 다른 두개의 증발기(냉장 및 냉동)가 장착된 소프트 아이스크림 제조기의 성능을 해석하였다. 압축기 해석에는 효율모델을 적용하였고, 모세관은 1차원 유동으로 간주하여 해석하였으며, 응축기와 증발기는 UA-LMTD법을 적용하여 해석하였다. 요소부품에서의 엔탈피, 압력 및 질량의 평형을 적용하여 냉동사이클 시뮬레이션 프로그램을 개발하였고 R404A를 사용하는 아이스크림 제조기에 적용한 결과, 냉장과 냉동 증발기의 온도를 $3^{\circ}C$ 이내로 예측하여 측정치와 대체로 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.739-745
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• 2013

본 연구에서는 급수 순환 시스템 중 동작 유체의 이송을 위해 사용하는 배관을 대상으로 관로 크기 및 고온 급수 환경에 따른 침식-부식 거동과 그 영향을 규명하고자 하였다. 이를 위해 일반적인 관로 소재인 철과 핵심 부식 인자인 산소의 화학반응식을 기반으로 Hayduk 과 Minhas 가 제안한 모델을 이용하여 침식-부식 해석을 실시하였다. 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS 를 사용하여 해석을 수행하였으며 배관의 직경 및 급수 온도를 변화시킴에 따른 침식-부식률을 평가할 수 있었다. 결과를 통해 급수 온도가 침식-부식률에 가장 큰 영향을 미치는 요인이 됨을 알 수 있었으며, 특히 $290^{\circ}C$ 급수에 노출된 스테인리스 316 강은 연간 $2.59{\mu}m$의 두께 손실이 발생할 것으로 예상되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.215-223
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• 1999

최근, 국내외에서 TDR(Time Domain Reflectometry)기법을 이용한 토양 함수량 측정이 유용한 기술로써 받아들여져 오고 있다. Topp 등, (1980)에 의하여 최초로 제안된 경험식이 TDR에 의해 측정된 유전상수로부터 토양 함수량을 결정하는 데에 폭넓게 적용되어져 왔다. 그러나, 이 방법의 적용범위는 중간 입자 조성의 토양(Medium-testured soils)에 한해서 제한되어져 왔다. 본 연구에서는 Topp 모델이 사력토(Sandy-gravelly soils)에서도 적용가능한 지를 알아보고자 한다. 검정실험은 토양시료내에 설치된 2선 TDR 탐침을 따라 전송되는 광전자파의 전송시간 측정과 중력법에 따른 토양 함수량 결정의 두 부분으로 구성되었다. 실험에 사용된 토양시료는 2개의 다른 TDR 탐침길이에 대하여 중복시료로서 각 시료당 자갈의 질량 퍼센티지가 다른 7개의 입도 분포로 구성되었다. 계산 결과 Topp이 제안한 식은 주어진 유전상수에 대하여 3내지 8%정도 함수량을 과대 추정하고 있음을 알 수 있었으며, 본 연구에서 사력토에 대한 새로운 경험식을 제안하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제48권2호
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• pp.133-140
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• 2013

탄소섬유강화 고분자(CFRP) 복합재료는 고분자 매트릭스 내에 탄소섬유를 강화제로 사용한 복합재료이다. 최근 고온 및 고진공 조건이 요구되는 항공우주 및 전자산업용 고성능 재료로 사용하기 위해 높은 열안정성과 낮은 기체방출 특성을 갖는 CFRP 복합재료가 활용되고 있다. 이러한 용도에 시아네이트 에스터 수지는 가장 적합한 매트릭스 수지로 꼽히고 있다. 본 연구에서는 시아네이트 에스터 수지와 촉매의 조합, 경화 거동 및 경화 사이클을 최적화하기 위해 화학유변학적 거동을 분석하였다. 최적 조건은 촉매 100 ppm을 첨가한 수지 조성물을 $150^{\circ}C$에서 경화한 경우로 나타났다. 열안정성과 기체방출 특성을 분석한 결과 경화된 수지 조성물은 열분해 온도 $385^{\circ}C$ 및 전체질량손실 0.29%를 나타내었다. 설정한 수지 조성 및 경화 조건을 사용하여 CFRP 프리프레그 및 이를 적층한 복합재료를 제조하였다. 복합재료의 인장 탄성률을 이론적 모델과 비교한 결과 매우 일관성이 있었다.

• 에너지공학
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• 제24권1호
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• pp.42-50
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• 2015

신형 원전의 피동격납건물냉각계통(PCCS: Passive Containment Cooling System)을 구성하는 단일 전열관의 열제거 성능을 평가하기 위해, 비응축성 기체 존재 시 수직 튜브 외벽에서 발생하는 증기의 응축 열전달에 대한 실험을 수행하였다. 외경 40 mm, 길이 1.0 m의 전열관 외벽에서 증기-공기 혼합물의 평균 열전달계수를 측정하였으며, 압력 2-4 bar, 공기의 질량분율 0.1-0.7의 범위에서 실험데이터를 수집하였다. 이를 통해 압력과 비응축성기체의 농도가 응축 열전달계수에 미치는 영향을 평가하였다. 실험결과를 기존의 열전달모델인 Uchida와 Dehbi의 상관식과 비교하였으며, 이들 상관식은 실험결과에 비해 상대적으로 열전달계수를 낮게 예측함을 확인하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제12권2호
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• pp.69-81
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• 2009

본 연구에서는 전산유체역학 모델을 이용하여 도시 재정비에 따른 신축 건물이 주변 대기 흐름에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 지리정보시스템 자료로부터 추출한 건물 자료를 전산유체역학 모델의 입력 자료로 사용하였고 4가지 풍향 (서풍, 남풍, 동풍, 북풍)에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 도시 재정비가 이루어지기 전에는 저층 건물이 밀집되었기 때문에 건물에 의한 마찰 효과가 증가하면서 건물 사이 공간의 풍속이 현저하게 감소하였다. 도시 재정비 계획에 따라 고층 건축물이 신축되고 밀집된 건물이 정비되면서 보행자 고도에서는 건물에 의한 마찰 효과가 감소하였다. 그리고 질량연속방정식을 만족시키기 위한 channeling 효과가 부분적으로 나타나면서 도시 재정비 지역의 풍속이 증가하였다. 상층에서는 고층 건물이 신축되면서 건물 사이에서 일어나는 channeling 효과에 의해 부분적으로 풍속이 증가하였다. 그러나 도시 재정비 지역의 풍하지역에서는 건물에 의해 형성되는 재순환 영역 (recirculation region)과 마찰 효과에 의해 넓은 지역에서 풍속이 현저하게 감소하였다.