• 대한기계학회논문집B
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• 제39권11호
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• pp.897-903
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• 2015

본 연구에서는 냉온 자극요법의 열전달 특성을 정량적으로 파악하고자 한다. 축대칭 비압축성 Navier-Stokes 방정식 및 에너지 방정식의 해법을 위해 SIMPLE 알고리즘에 기반을 둔 유한체적법을 사용하였다. 혈액의 관류를 고려하기 위해 Pennes bio-heat 방정식을 추가로 적용하였다. 다양한 온도조건에 따른 피부 아래 각 지점에서의 열 침투양상을 분석하였다. 수치해석을 통하여 다양한 입력온도들에 대하여 역치 온도에 도달하는 영역들을 발견하였다. 또한, 페니스 효과로 인하여 피부 심부로 갈수록 외부 자극에 대한 온도변화가 완만함을 확인하였으며, 진피부분의 온도가 역치에 도달하기 위해서는 온 자극 및 냉 자극은 47도 및 7도 내외로 주어져야 함을 발견하였다. 본 논문의 수치해석을 통해 구축된 데이터베이스는 경혈 냉온 자극 치료기의 최적설계 시에 활용된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.316-321
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• 2013

본 연구는 온실의 관류전열량을 분석하고 예측하는데 필요한 기초자료 제공을 위하여, 공기막 이중 PO필름의 열저항식을 모델링하였고, 전도, 복사, 대류에 의한 열저항 특성을 규명하였다. 또한 열저항식의 타당성 검증을 위해 열저항식에 의한 관류전열량의 계산값과 실험값을 비교 분석하였다. 공기막 이중 PO필름의 열저항식은 PO필름, 공기막, PO필름의 직렬 열저항식으로 구성되며, 공기막은 복사와 대류에 의한 병렬 열저항식으로 구성된다. 고온부 $T_1$의 평균온도는 276.1K, 저온부 $T_2$의 평균온도는 266.8K로 나타났으며, 다른 조건들이 동일할 경우 챔버 내부온도가 높을수록 $T_1$과 $T_2$의 평균온도와 온도차가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 전도열저항은 $0.00091K{\cdot}W^{-1}$로 전체 열저항의 1% 미만으로 매우 미미한 수준이고, 공기막의 열저항이 $0.18K{\cdot}W^{-1}$로 전체 열저항의 99% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 공기막의 경우 대류열 저항이 복사열저항에 비해 1.33~2.08배 정도 크게 나타났으며, 복사열저항은 평균온도의 3제곱에 반비례하고 대류열저항은 온도차가 4.7, 5.3, 5.5, 5.7, 12.3, 13.2, 13.3, 13.5, 13.8 및 14.0K로 증가할 때 각각 0.78, 0.75, 0.74, 0.73, 0.57, 0.56, 0.56, 0.56, 0.55 및 $0.55K{\cdot}W^{-1}$로 감소하였다. 관류전열량의 계산값과 실험값의 차이는 실험조건별로 0.6~17.2W의 범위로 평균 6.9W였으며, 실험값은 계산값의 79.8~97.7% 범위로 평균 87.3% 수준으로 나타났다. 전체적인 계산값과 실험값의 관류전열량 경향성은 잘 일치하고 있으며, 공기막 이중필름의 열저항은 공기막 두께 및 주입공기의 종류와는 직접적인 상관관계를 보이지 않았다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권3호
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• pp.204-211
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• 2019

본 연구는 국내 온실의 환경설계 기준 설정에 필요한 기초자료 제공을 목적으로 온수난방 방식을 채택하고 있는 상업용 온실 2곳에서 난방 중 열환경 계측 실험을 실시하고, 온수난방 배관의 열전달 특성을 분석하여 난방배관의 단위길이 당 방열량 자료를 제시하였다. 실험 기간동안 두 온실의 평균기온은 각각 $16.3^{\circ}C$와 $14.6^{\circ}C$로 조절되었으며, 난방배관의 온수 온도는 평균 $52.3^{\circ}C$와 $45.0^{\circ}C$로 관측되었다. 실험결과 난방배관 표면의 자연대류열전달계수는 $5.71{\sim}7.49W/m^2^{\circ}C$의 범위로 분석되었다. 난방배관 내의 유속이 0.5m/s 이상일 때에는 관내의 수온과 관 외부의 표면온도 차이가 크지 않은 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 난방배관의 관류열전달계수를 수평원통에서의 층류 자연대류열전달계수의 형태로 유도하였다. 유도된 관류열전달계수 식을 변형하여 관의 규격과 온수-실내공기의 온도차를 입력 변수로 하는 난방배관의 단위길이 당 방열량 산정식을 개발하였다. 본 연구 결과를 기존에 제공되고 있는 국내외 여러 자료와 비교한 결과 JGHA 자료와 가장 유사한 것으로 나타났다. 국내 온실의 설계에서 적용하고 있는 NAAS 자료와 국외의 BALLS 및 ASHRAE 자료는 값이 너무 큰 것으로 판단된다. 따라서 국내 온실의 환경설계기준을 제정하고, 고시하기 위해서는 추가적인 실험을 통해 이 부분에 대한 충분한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제14권3호
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• pp.137-143
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• 2005

저장전 고온처리($38^{\circ}$, 48시간)는 참외의 당도, 산도, 비타민 C의 함량과 ${\alpha}$-tocopherol 활성을 높였으며, $3^{\circ}C$의 MA저장중 생체중 감소 이산화탄소, 에틸렌그리고 아세트알데히드 발생량을 낮게 유지시켰다. 또한 저장후 외관상 품질, 경도, 당도, 산도, 비타민 C, ${\alpha}$-tocopherol 활성 등 내적품질이 고온처리한 참외에서 높은 수준을 유지하였는데 특히 저온장해정도를 알 수 있는 이온용 출량이 고온처리구에서 낮아 수확후 고온처리로 저온장해가 완화되었음을 알 수 있었다. 고온처리를 하지 않은 대조구는 저장 25일부터 Alternaria rot이 발견되었으나 고온처리구는 저장 종료일인 39일까지 부패가 발견되지 않았으며 외관상 품질에 대한 저장일수로 세운 회귀식에 의하면 저장수명이 고온처리구에서 8일 이상 연장되었다. 참외의 경우 저장전 $38^{\circ}C$의 낮은 고온에서 장시간 열처리를 함으로써 살균효과 저온장해 완화효과와 더불어 수명연장까지 얻을 수 있었다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권1호
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• pp.90-100
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• 2011

본 연구에서는 연산 부하가 매우 큰 Bio-FET 시뮬레이션을 위해 낮은 비용으로 대규모 병렬처리 환경 구축이 가능한 최신 그래픽 프로세서(GPU)를 이용해서 선형 방정식 해법을 수행하기 위한 병렬 Bi-CG(Bi-Conjugate Gradient) 방식을 제안한다. 제안하는 병렬 방식에서는 반도체 소자 시뮬레이션, 전산유체역학(CFD), 열전달 시뮬레이션 등을 포함한 다양한 분야에서 많은 연산량이 집중되어 전체 시뮬레이션에 필요한 시간을 증가시키는 포아송(Poisson) 방정식의 해를 병렬 방식으로 구한다. 그 결과, 이 논문의 테스트에서 사용된 FDM 3차원 문제 공간에서 단일 CPU 대비 연산 속도가 최대 30 배 이상 증가했다. 실제 구현은 NVIDIA의 태슬라 아키텍처(Tesla Architecture) 기반 GPU에서 범용 목적으로 병렬 프로그래밍이 가능한 NVIDIA사의 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 환경에서 수행되었으며 기존 연구가 주로 32 비트 정밀도(single floating point) 실수 범위에서 수행된 것과는 달리 본 연구는 64 비트 정밀도(double floating point) 실수 범위로 수행되어 Bi-CG 해법의 수렴성을 개선했다. 특히, CUDA는 비교적 코딩이 쉬운 반면, 최적화가 어려운 특성이 있어 본 논문에서는 제안하는 Bi-CG 해법에서의 최적화 방향도 논의한다.

• Animal Bioscience
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• 제34권7호
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• pp.1235-1242
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• 2021

Objective: The purpose of this study was to identify through infrared thermal imaging technology the facial surface temperature (FST) of laying hens in response to the variations in their thermal environment, and to identify the regional differences in FST to determine the most stable and reliable facial regions for monitoring of thermoregulatory status in chickens. Methods: Thirty Hy-Line Brown hens (25-week-old) were sequentially exposed to three different thermal conditions; optimal (OT, 22℃±2℃), low (LT, 10℃±4℃), and high temperature (HT, 30℃±2℃). The mean values of FST in five facial regions including around the eyes, earlobes, wattles, beak and nose, and comb were recorded through infrared thermography. The maximum FST (MFST) was also identified among the five face-selective regions, and its relationship with temperature-humidity index (THI) was established to identify the range of MFST in response to the variations in their thermal environment. Results: Hens exposed to OT condition at 15:00 displayed a higher temperature at wattles and around the eyes compared to other regions (p<0.001). However, under LT condition at 05:00 to 08:00, around the eyes surface temperature showed the highest value (p<0.01). In HT, wattles temperature tended to show the highest temperature over almost time intervals. Main distribution regions of MFST were wattles (63.3%) and around the eyes (16.7%) in OT, around the eyes (50%) in LT, and wattles (62.2%) and comb (18.3%) in HT. The regression equation between MFST and THI was estimated as MFST = 35.37+0.2383×THI (R² = 0.44; p<0.001). Conclusion: The FST and the frequency of MFST in each facial region of laying hens responded sensitively to the variations in the thermal environment. The findings of this experiment provide useful information about the effect of the thermal conditions on the specific facial regions, thus offering an opportunity to stress and welfare assessment in poultry research and industry.

• 한국농공학회논문집
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• 제58권1호
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• pp.81-90
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• 2016

The Agricultural Systems Application Platform (ASAP) provides bottom-up modelling and simulation environment for agricultural engineer. The purpose of this study is to expand usability of the ASAP to the second order partial differential equations: elliptic equations, parabolic equations, and hyperbolic equations. The ASAP is a general-purpose simulation tool which express natural phenomenon with capsulized independent components to simplify implementation and maintenance. To use the ASAP in continuous problems, it is necessary to solve partial differential equations. This study shows usage of the ASAP in elliptic problem, parabolic problem, and hyperbolic problem, and solves of static heat problem, heat transfer problem, and wave problem as examples. The example problems are solved with the ASAP and Finite Difference method (FDM) for verification. The ASAP shows identical results to FDM. These applications are useful to simulate the engineering problem including equilibrium, diffusion and wave problem.

• 한국음향학회지
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• 제6권1호
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• pp.29-38
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• 1987

Hyperthermia의 임상 응용에서 측정할 수 있는 온도치는 수 점의 온도치로 제한되는데 효과적인 치료를 위해서는 그 외의 점에서의 정확한 온도분포를 알아야 할 필요가 있다. 이를 위하여, 본 논문에서는 생체 열전달 방정식을 1차원 2경계치 문제로 단순화시켜 계산시간을 줄였으며 Galerkin법을 이용하여 그 근사해률 구하였다. 그 결과를 동심환 초음파 변환기에 적용하여 축방향의 온도분포를 계산하였으며 측정된 수 점의 온도로부터 축방향의 온도분포를 추정할 수 있는 알고리즘을 제시하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제24권3호
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• pp.147-152
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• 2015

온실의 냉방부하 산정방법 개발을 위하여 열수지 방법에 기초한 냉방부하 산정식을 구성하고, 포그냉방 온실에서 냉방부하를 실측하여 검증하였다. 포그냉방 온실의 냉각열량은 포그분사에 의한 증발수량에 물의 증발잠열을 곱하여 구할 수 있다. 여기서, 증발수량은 포그 분사량에 증발효율을 곱하면 구할 수 있으며, 즉 분무수량을 계측하고 포그시스템의 증발효율을 알면 온실의 냉방부하를 실측할 수 있다. 따라서 온실의 냉방부하 실측을 위하여 실험온실에서 포그시스템의 증발효율을 실험하고, 실험온실의 열환경 계측과 더불어 포그 분사량을 계측하여 냉방부하 산정방법을 검토하였다. 먼저 냉방부하 산정식의 환기전열량을 검토하기 위하여 냉방을 실시하지 않은 상태에서 환기량 실측 실험을 통해 비교한 결과 열수지식을 이용한 환기전열량 예측은 비교적 양호한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 이류체 포그시스템의 증발효율은 0.3~0.94의 범위를 보였으며 평균 0.67로 나타났고, 환기율이 증가함에 따라 커지는 것으로 나타났다. 포그냉방을 실시하면서 온실의 환경을 계측하여 열수지식으로 냉방부하를 계산하고, 분무량 실측치로부터 증발 냉각열량을 구하여 비교한 결과 냉방부하 계산치와 실측치는 대체로 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 냉방부하가 낮은 경우에는 실측치에 비하여 약간 크게 예측되었고, 냉방부하가 높은 경우에는 실측치보다 작게 예측되었다. 온실의 냉방시스템 설계 시에는 최대냉방부하를 이용하여 냉방설비의 용량을 결정하게 된다. 따라서 냉방부하가 큰 쪽에서 실측치보다 작게 예측되는 부분은 검토가 필요하지만 설비용량 산정시의 안전계수를 고려하면 본 연구에서 제시한 냉방부하 산정방법은 온실의 환경설계에 적용할 수 있는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.757-762
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• 2011

본 연구에서는 표면에 사인주기의 온도변화를 주었을 때 인체피부 조직의 온도변화에 대해 연구 하였다. 표피, 진피 및 피하조직으로 이루어진 피부 각 층의 서로 다른 물성치의 영향을 Pennes 열전달 방정식을 이용한 수치해석방법으로 풀이하여 조사하였다. 각 조직의 서로 다른 물성치가 온도분포에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 또 물성치 변화의 영향을 많이 받는 진피부분에 대해서 관류율의 영향을 조사하였다. 해석 결과 동일한 물성치를 사용한 경우와 달리 서로 다른 물성치를 사용하였을 때, 피부깊이에 따른 온도분포가 불연속적으로 나타났다.