• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.15-20
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• 2018

본 논문은 자동차 열전발전용 열교환기에서 배기가스의 유량과 온도 변화에 따른 발열량 특성을 수치적으로 연구하였다. 자동차 열전발전용 열교환기는 내부에 핀을 설치하여 자동차 배기가스에서 나오는 열에너지를 열전소자로 최대 값을 전달할 수 있도록 하였으며, 상용 프로그램인 CAD를 이용하여 설계하였다. 그리고 배기가스의 유량과 온도 변화에 따른 열교환기 발열량 특성을 분석하기 위하여 상용 프로그램인 ANSYS CFX v17.0을 이용하여 배기가스 유량은 0.01, 0.02, 0.03 kg/s로 변화시키고, 배기가스 온도는 400, 450, 500, 550, $600^{\circ}C$로 변화시켜 수치해석 하였다. 결론적으로 열교환기의 입구 측과 출구 측 배기가스 압력 차는 배기가스의 유량에 따라 결정된다. 배기가스 유량이 증가하면 열교환기 입구 측과 출구 측 압력차는 증가하지만, 열교환기 입구 측과 출구 측 배기가스 압력차는 배기가스 온도에 따라 변하지 않는다. 따라서 열교환기 표면 온도를 최대 값으로 얻기 위해서는 배기가스 유량은 낮추고, 배기가스 온도는 높여야 한다는 결론을 도출하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.561-568
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• 2020

본 논문에서는 상용코드인 ANSYS CFX를 통한 해양레저 스포츠 및 야외 활동 시 사용 가능한 휴대용 수평축 수차의 유입유속(U) 및 주속비(TSR, Tip Speed Ratio) 변화에 따른 성능해석을 수행하였으며, 해석결과 및 유동장 분석을 통해 설계에 대한 검토 및 장치의 성능을 확인하였다. 또한, 추가적으로 블레이드의 피치각도(α_pitch) 변화에 따른 성능해석을 통해 수차의 성능개선에 필요한 데이터를 획득하고자 하였다. 본 논문의 연구 결과 수치해석 케이스 중 주속비 4인 경우, 모든 유입속도 및 블레이드 피치 각도에서 가장 높은 성능을 보였으며, 설계 유속 이하의 일부 조건에서도 설계 출력인 30 W 이상의 출력을 보였다. 그리고 수치해석 케이스 중 가장 높은 출력과 출력계수는 유입유속 1.5 m/s, 블레이드 피치 각도 3°, 주속비 4에서 보였으며, 출력 약 85 W, 출력계수 약 0.30이었다.

• 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.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제32권6호
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• pp.430-439
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• 2007

This study was carried out to(1) visualize the installation effect of an anti-wind net; (2) evaluate structural stability of typical anti-wind nets in Jeju; and (3) present the optimal specification of pipes in an anti-wind net for maximum instant wind velocities of 40 m/s and 45 m/s. The analyses were done for anti-wind nets with a mesh of 4 mm and a height of 3 m by using CFX and ANSYS. The results showed that the wind went down due to flow resistance when passing through an. anti-wind net. The anti-wind net with the supporting pipe being installed every two main columns was certainly unstable because the main column not sustained by the supporting pipe became cantilever. With regard to the position of a fixing point of the supporting pipe, von Mises stress on pipes was certainly increased as vertical positions of the supporting pipe were changed to be too lower or higher than an adequate position but there was little difference according to horizontal positions. The adequate vertical position was $2{\sim}2.5\;m$ high from the ground. For a maximum instant wind velocity of 40 m/s, the optimal specification of pipes was a main column of ${\varphi}48.1{\times}2.1$ t@2,000, cross beams(bottom and top) of ${\varphi}26.7{\times}1.9\;t$, cross beams(center) of ${\varphi}33.5{\times}2.1$ t/2ea and a supporting pipe of ${\varphi}31.8{\times}1.5$ t@2,000. In case of a maximum instant wind velocity of 45 m/s, the optimal specification of pipes with structural stability was a main column of ${\varphi}48.6{\times}3.25$ t@2,000, cross beams(bottom and top) of ${\varphi}26.7{\times}1.9\;t$, cross beams(center) of ${\varphi}48.1{\times}2.1$ t/2ea and a supporting pipe of ${\varphi}31.8{\times}1.5$ t@2,000.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권2호
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• pp.145-152
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• 2012

최근 지구온난화 문제가 대두되면서 신재생에너지 개발을 위한 여러 기술적인 해결책이 제시되고 있는데, 그 중 산업적으로 크게 주목을 받고 있는 분야가 바로 해양에너지이다. 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 부존자원이 풍부하여 조력, 조류, 파력에너지에 대한 실용화 기술이 요구되고 있으며, 특히 빠른 조류흐름을 이용하는 조류발전은 해양환경에 거의 영향을 끼치지 않는 친환경적인 발전 방법이다. 조류발전은 조수간만에 의해 발생되는 해수의 자연적인 수평 유체흐름을 로터 및 발전기를 설치하여 회전운동으로 변환시켜 전력을 생산하는 발전 형태이다. 조류발전은 로터의 방향에 따라 크게 수평축 형태와 수직축 형태로 구별할 수 있으며, 발전량은 로터 단면의 크기와 조류속도에 따라 큰차이가 난다. 따라서 본 연구는 저수심형 100 kW급 수평축 조류발전 터빈의 성능해석을 위하여 상용 ANSYS-CFX를 이용하여 3차원 유동해석및 성능평가를 수행하였고, 유동해석을 통해 회전하는 로터 블레이드 표면 유선, 로터 주변 3차원 유동특성에 대해 고찰을 하였다. 그 결과 토크는 터빈의 날개가 증가함에 따라 증가하다가 TSR 3.77에서 최대토크가 발생하였으며, 그 이후 날개끝 속도비가 증가해도 토크는 감소하였다. 또한, 설계유속에서 0.38의 최대 출력계수를 얻었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권5호
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• pp.611-618
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• 2018

본 연구에서는 이수의 유동 특성을 분석하기 위한 기초 연구로서 상용 코드인 ANSYS CFX 14.5를 이용하여 고체-액체 2상 유동에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 고체-액체 2상 유동 현상을 모사하기 위해서 균질류 모델과 분리류 모델을 사용하였다. 분리류 모델에서는 Gidaspow의 항력모델을 적용하였으며, 고체 입자에 운동 이론 모델을 적용하였다. 기존의 실험 결과를 기반으로 본 연구에서 사용한 수치해석 모델의 유효성을 검토하였으며, 수치해석은 직경 54.9 mm, 길이 3 m의 수평관에서 체적 분율 0.1~0.5, 속도 1~5 m/s 범위에서 수행되었다. 그리고 압력강하와 고체 입자의 체적 분율 분포를 확인하였으며, 압력강하는 균질류 모델과 분리류 모델이 각각 MAE 17.04 %, 8.98 % 이내에서 실험결과를 잘 예측하였다. 관의 하부에서 높은 체적 분율이 나타나며, 상부로 갈수록 체적 분율은 감소하였다. 그리고 속도가 증가할수록 높이 변화에 따른 체적 분율 분포의 변화는 감소하였으며, 수치해석 결과는 이러한 유동 특성을 잘 예측하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.271-277
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• 2014

원자로 노심 입구에 위치한 내부 구조물들은 형상 및 노심 입구까지의 상대적 거리에 따라 노심 입구 유량분포에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 원자로 내부 구조물 형상 처리 방법이 축소 APR+ 유동분포 예측 정확도에 미치는 영향을 조사하기 위해 상용 전산유체역학 소프트웨어인 ANSYS CFX R.14를 사용하여 원자로 내부 구조물들의 실제 형상을 고려한 계산을 수행하였고 다공성 매질 가정을 적용한 계산 결과와 비교하였다. 결론적으로 노심 입구 상류에 위치한 원자로 내부 구조물의 실제 형상을 고려함으로써 노심 입구 유량 분포를 더 정확하게 예측할 수 있었다. 따라서 충분한 계산 자원이 확보된 조건인 경우라면 정확한 노심 입구 유량분포를 계산하기 위해 노심 입구 상류에 위치한 원자로 내부 구조물들(예: 하부지지구조물 바닥판 및 노내 계측기 노즐 지지판)의 실제 형상을 고려해서 계산하는 것이 필요하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.610-619
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• 2022

수소는 산소와 반응하여 전기에너지를 만들고 부산물로 물을 생성하므로 친환경 선박의 대체 연료로 대두되고 있다. 그러나 수소는 일반 화석연료와는 달리 낮은 점화 에너지와 높은 가연성 범위로 인하여 폭발의 위험성이 높은 물질이다. 그래서 선박에서 사용되는 수소의 안전성을 확보하기 위해서 수소의 누출·확산에 관한 유동 특성을 연구하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 선박 내부와 같은 밀폐공간에서 수소가 누출되었을 때 누출량, 통풍량, 환기 방식 등이 환기 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 수치적 해석을 수행하였다. 수치해석에는 CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하였다. 누출량은 1 q = 1 g/s로 하여 1 q, 2 q, 3 q로 변경하였고, 통풍량은 1 Q = 0.91 m/s로 하여 1 Q, 2 Q, 3 Q로 변경하였으며 환기 방식은 typeI, typeII, typeIII로 변경하면서 환기 성능을 분석하였다. 누출량이 1 q에서 3 q로 증가할수록 저장실 내의 수소 몰분율(HMF)는 약 2.4 ~ 3.0배 높게 나타났으며 통풍량 증가는 누출량에 대비하여 약 62.0 ~ 64.8 % 정도 환기 성능이 개선에 효과가 있었다. 그리고 폭발의 위험성을 낮추기 위한 통풍량은 최소 2 Q 이상 되어야 하며, 수소탱크 저장실 내부의 부압 형성을 위해서는 type III가 가장 적합한 방식이라고 판단하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.385-393
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• 2022

수소는 지구 온난화의 주범인 온실가스(GHG) 배출을 감소시키고 선박용 친환경 연료로서 대두되고 있다. 수소는 가연 하한계(Lower Flammability Limit, LFL)가 4 ~ 75 %이고 폭발 위험성이 큰 물질이다. 그래서 선박용으로 사용되려면 누출에 대비한 안전성이 충분히 확보되어야 한다. 본 연구에서는 수소탱크 저장실에서 수소 누출이 발생한 경우, 급·배기구의 면적 변화가 환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 급·배기구의 면적은 1A = 740 mm × 740 mm이며 저장실 표면에 크기 및 위치 변경이 쉽도록 설정하였다. CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하여 급·배기구의 면적을 1A, 2A, 3A, 5A로 변경하였고, 면적 변화에 따른 저장실 내의 수소 몰분율을 분석하였다. 그 결과 급기구 면적이 배기구 면적 증가에 비해 누출 수소의 농도를 더 감소시켰으며 단일 급기구보다 최소 2A 이상에서 환기 성능이 향상되었다. 급기구의 면적이 증가할수록 수소 층화가 저장실 상부부터 균일하게 형성되었지만 LFL 범위는 벗어나 있었다. 그러나 배기구는 면적을 단순히 증가하는 것만으로는 환기 성능에 미치는 영향은 미비하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.41-45
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• 2007

The effects of channel area on the performance of regenerative type fuel pump were numerically studied by commercial CFD code (ANSYS CFX-10). To examine the effects of channel area, the shapes of the side channel and blade were simplified. The channel area affected the flow characteristics of the internal recirculation flow between the side channel and the blade groove and also made a difference in the overall performance. These loss mechanism with circulation flow were adopted as a loss coefficient in the performance prediction program. The loss coefficient was newly derived from the results of calculations with different channel area, and compared with the experimental results in the reference paper and used to modify the performance prediction program. The circulation flow characteristics with different channel area, which is related with loss mechanism, were also discussed with the results of 3-dimensional flow calculations.