• 한국항해항만학회지
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• 제40권4호
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• pp.173-181
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• 2016

2016년부터 배출통제지역(ECA : Emission Control Atea)을 운항하는 선박에 대하여 배출되는 NOx(질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량 감소규제가 강화되었다. 상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 탈질장비 중 선택적 촉매 환원(SCR : Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 효율이 높고 상업적으로 많이 활용되고 있으나, 높은 온도에서 요소수가 활성화되는 단점이 있다. 이에 초미세기포를 이용하여 낮은 온도에서도 반응할 수 있는 요소수 및 요소수 활성화 기기를 개발하여 상기의 문제점들을 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 SCR 시스템의 효율성을 향상시키는 방안을 마련하기 위하여, ANSYS-CFX package를 이용한 전산유체역학(CFD : Computational fluid dynamics)기법을 사용하였다. Navier-Stokes 방정식을 해석의 지배방정식으로 적용하여 SCR 시스템의 점성유동해석 시뮬레이션을 수행하였다. SCR 시스템의 형상은 CATIA V5를 사용하여 3D 모델링을 하였고, SCR 시스템의 효율성을 비교하기 위해 요소수 분사 노즐의 위치를 요소수 분사 노즐은 배기관의 입구로부터 1/3, 1/2, 2/3로 변경하며 확인하였다. 또한, 노즐의 분사구 수가 SCR 시스템의 효율에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분사구 수가 4, 6, 8개일 경우를 시뮬레이션 하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 배기관 입구에 가까울수록, 분사구 수가 많을수록 효율이 향상됨을 확인하였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.11-24
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• 2021

본 논문에서는 액체 시뮬레이션에서 표현되는 거품 효과(Foam effects)를 노이즈 없이 디테일하게 표현할 수 있는 인공신경망 프레임워크를 제안한다. 거품 입자의 생성 위치와 이류는 기존의 스크린 투영법을 활용하여 계산되며, 이 과정에서 나타나는 노이즈 문제를 인공신경망을 통해 풀어낸다. 스크린 투영 접근법에서 중요한 것은 투영맵이지만 이산화된 스크린 공간에 운동량을 투영하는 과정에서 투영맵에 노이즈가 발생하며, 우리는 인공신경망 기반의 디노이징(Denoising) 네트워크를 활용하여 이 문제를 효율적으로 풀어낸다. 투영맵을 통해 거품 생성 영역이 선별되면 2D를 3D 공간으로 역변환하여 거품 입자를 생성한다. 우리는 작은 크기의 거품들이 소실되는 기존의 디노이징 네트워크 문제를 해결하였다. 뿐만 아니라, 제안하는 알고리즘을 스크린 공간 투영 프레임워크와 통합함으로써 이 접근법이 갖는 모든 장점을 그대로 수용할 수 있다. 결과적으로 깔끔한 거품 효과 뿐만 아니라, 디노이징 과정으로 인해 소실된 거품을 안정적으로 표현할 수 있는지 다양한 실험을 통해 보여준다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2010년도 추계학술대회 논문집
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• pp.308-308
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• 2010

본 논문에서는 판토그라프의 공력소음 발생 특성을 규명하기 위하여 단순 모델을 이용하여 그 특성을 분석하였다. 단순 모델은 실제 팬헤드의 사이즈를 고려하여 선정하였고, 이를 통해 음압 해석 알고리즘을 구축하고 소음 발생 메커니즘을 분석하였다. 단순 모델을 선정하여 이를 Lattice Boltzmann Method 를 기반으로 한 전산 유체 해석을 통한 결과를 이용하여 음압 레벨과 음압의 방사형태를 계산하고, 풍동 실험을 통해 이를 검증한다. 풍동 실험에서는 단순 모델을 제작하여 100 km/h 의 속도 환경에서 항력, 양력과 소음을 측정하였다. 단면의 형상에 따른 변화 추이를 검토하였으며 해석결과를 단일 수치로도 정량화하여 제시한다. 최종적으로 정립된 알고리즘을 기반으로 팬헤드의 3 차원 모델을 시뮬레이션 한 결과를 제시한다.

• 에너지공학
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• 제25권3호
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• pp.130-135
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• 2016

본 연구에서는 비정질 강섬유 혼입 바닥몰탈을 이용한 바닥난방시스템과 일반 몰탈을 사용한 바닥난방시스템의 열성능을 비교 평가하기 위하여 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션은 온수공급온도를 변화시켰으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 바닥의 표면온도, 실내의 공기온도 등을 검토 결과 강섬유온돌을 사용할 경우에는 실내공기를 기준으로 하면 강섬유온돌이 일반온돌에 비해 7~9%에 가까운 열효율이 상승되었으며, 바닥의 온도를 기준으로 하면 2~4% 온도상승이 일어나는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.66-78
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• 2013

80 kW RF 플라즈마 토치 시스템을 개발하기 위하여, 토치 시스템에 대한 온도, 유체 거동 분석 등의 보다 많은 정보의 추출을 위하여 3차원 시뮬레이션을 진행했다. 파우더 주입관 위치, 입력 전류 변화에 따른 플라즈마 생성 특성, 세라믹 원통관 길이에 따른 플라즈마 방전 특성, 및 공정가스 유량에 따른 플라즈마 온도특성 등을 시뮬레이션 했다. 시뮬레이션을 통해 설계 제작된 RF 열 플라즈마 토치의 경우, 최대 89.3 kW까지 파워 인가가 측정되었다. 개발된 80 kW급 RF 열 플라즈마 토치 시스템의 양산성 평가로 Si 나노분말을 제조하고 특성을 고찰하였다. Si 나노분말의 생산량이 평균 539 g/hr의 양산 수준과 71.6%의 높은 수율을 달성했으며, 제조된 나노 분말은 $D_{99}/D_{50}$가 1.98의 좋은 입경 균일 분포도를 나타내었다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권3호
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• pp.166-176
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• 2018

This paper presents a numerical sensitivity analysis for the simulation of the motion performance of an offshore structure in waves using computational fluid dynamics (CFD). Starting with 2D wave simulations with varying numerical parameters such as grid spacing and CFL value, proper numerical conditions were found for accurate wave propagation that avoids numerical diffusion problems. These results were mapped on 2D error distributions of wave amplitude and wave length against the numbers of grids per wave length and per wave height under a given CFL condition. Finally, the 2D numerical sensitivity result was validated through CFD simulation of the motion of a FPSO in waves showing good accuracy in motion RAOs compared with existing potential flow solutions.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3B호
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• pp.325-335
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• 2010

본 연구에서는 투수층 매설에 따른 해빈안정화의 효과를 논의하기 위하여, 파 투과성구조물 해빈/해저지반의 상호간섭을 직접해석 할 수 있는 3D-수치모델(LES-WASS-3D; 허동수와 이우동, 2007)을 이용하였다. 이 모델은 투과성구조물 내부의 유체저항으로서 층류저항, 난류저항, 관성저항을 포함하고 있으며 격자 크기보다 작은 와류를 고려하기 위하여 LES기법을 도입하고 있다. 먼저, 기존의 수리모형 실험치와 본 연구의 계산치를 비교 검토하여 이용한 수치모델의 타당성 및 유효성을 검증한 후, 해빈 내부에 투수층을 설치하여 수치시뮬레이션을 실시하였다. 수치실험결과를 통하여 투수층 매설에 따른 평균지하수위의 하강, 이안류 강도의 저하 등, 배수의 메커니즘을 파악한 후, 투수층의 배치형태(평균입경, 두께, 매설깊이, 경사) 및 입사파조건(파고, 주기)에 따른 해빈 내부의 평균지하수위분포에 대하여 고찰하였다.

• 광물과 암석
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• 제33권3호
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• pp.143-152
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• 2020

버네사이트(birnessite)는 약 7Å의 d-spacing을 가지는 대표적인 층상형 산화망간광물로 높은 양이온 교환능력을 가지기 때문에 지하수나 퇴적물 공극 유체의 화학조성을 결정짓는 중요한 역할을 한다. 버네사이트의 양이온 교환 반응 기작을 규명하기 위해서는 층간 내 양이온의 배위 환경과 결정구조에 대한 원자 수준의 이해가 매우 중요하다. 이번 연구에서는 원자 수준의 계산광물학 방법인 고전 분자동역학(classical molecular dynamics; MD) 시뮬레이션을 이용하여 기존 실험에서 보고된 화학조성을 가지는 삼사정계 Na-와 K-버네사이트의 결정구조, 층간 양이온의 배위 환경 및 적층 구조를 계산하였다. 계산 결과는 기존 X-선 실험에서 보고된 격자 상수와 층간 배위 환경을 잘 재현하여 시뮬레이션 방법의 신뢰성을 보여주었으며, X-선 실험만으로는 구분하기 어려운 층간의 양이온과 물 분자 위치를 구별한 원자 수준의 정보를 제공하였다. 망간 팔면체 층의 적층 순서는 동일하지만 층간 내 Na⁺와 K⁺의 위치가 서로 상이하고, 층간 양이온의 배위 환경과 결정구조 간의 상관관계를 보인다. 원자 수준의 분자동역학 시뮬레이션은 버네사이트의 양이온 교환 반응 기작 규명에 크게 기여할 것으로 기대한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.176-182
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• 2012

최근에는 응용과학 분야의 교육 및 연구에 실제 실험이 아닌 슈퍼컴퓨터 및 고성능 네트워크 기반의 사이버 인프라에서 과학적 가정에 의해 복잡한 공학문제를 수치적 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 해결하는 계산과학을 이용하는 기법들의 필요성이 증대되고 있다. 본 논문에서는 컴퓨팅 시뮬레이션 기법을 활용한 실험 체험형 교육의 일환으로, 이공계 교수, 학생, 연구자, 산업체 인력 등이 사이버 인프라스트럭처 기반으로 시뮬레이션 SW를 활용한 교육 및 융합연구를 지원하는 EDISON 플랫폼을 제시한다. EDISON 플랫폼은 사용자들에게 보다 쉽고, 편하고, 효과적인 서비스 제공을 위해 3계층(EDISON 응용 프레임워크, EDISON 미들웨어, EDISON 인프라 자원)으로 구성되고 5개 분야(열유체, 화학, 물리, 구조동역학, 전산설계) 문제해결 환경을 위한 교육 연구용 웹 포털 서비스를 제공한다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.170-170
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• 2017

기후변화 따른 스마트팜 돈사 외부 환경의 변화에 대응하고, 사육 환경을 능동적으로 개선하기 위한 연구가 수행 중이다. 돈사 내 열전달 요소 간 상호 역학성 분석을 위해서 고려해야할 사항은 입기구, 보온 등, 열풍기, 단열제, 위치, 방향, 돈사의 연평균 온도, 습도, 연중 일사량, 가축의 열복사 등 상호 복잡하게 연관되어 있는 물리량이다. 돈사 전체 열손실, 자연발생 에너지량, 강제발생 에너지량, 난방용량 등을 고려한 순간 열부하 산정을 위한 여러 방법 중 우선적으로 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하였다. 순간 열부하 산정을 위한 해석 도구 선정에 있어서 다양한 유체 및 기체 전산 유체역학 Solver(Fluent, Open-FOAM, Blender)를 고려하였다. 공간 Mech를 수행하기 위한 도구로는 공개 소프트웨어 인 FreeFem++ 3.51-4 (http://www.freefem.org)를 이용하였다. 이 과정에서 일부 기체 (암모니아)의 농도를 난수로 변화시키는 기법을 적용하여 가상적으로 돈사의 환경을 Pseudo 시뮬레이션 하였다. 결과적으로 Fluent에 비하여 OpenFOAM을 이용하여 얻은 열유동의 방향(속도)과 크기 백터가 상대적으로 크게 나타났다. Fluent가 시계열 상에서 혼합 기체 물리량 변화를 무시할 수 있는 안정되고 균일한 환경에 적합하기 때문인 것으로 판단되었다. Blender의 경우 Lattice Boltzmann methods 과 Smoothed-particle hydrodynamics 방법을 이용한 유체/입자 동력학 모델링을 제공함에 있어 시각적 효과를 강조하는 기능에 중점을 두었다. Fluent와 Blender에서 제공하는 해석 연산 모듈의 정확성 검증을 위해선 공간 분해능을 높인 정밀 계측 시스템을 이용하여 검증할 필요가 있다. Open-FOAM를 이용한 열부하 분석 수행이 상대적으로 높은 절대값을 보이는 특성은 열부하 제어 시스템의 Overshoot를 유발할 가능성이 있으므로 이에 대한 해석 모델의 보정이 추가적으로 필요할 것이다. CFD의 한계인 시간 복잡도를 낮추고 상대적으로 높은 시계열 분해능을 확보할 경우 돈사 내 환기시스템에 맞는 소요 환기량 실시간 산정이 가능해지고 외부기상 및 돈사내부 복사열을 활용함과 동시에 돈군 순환에 상응하는 실시간 열부하 관리 시스템 도출이 가능할 것이다.