• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.114-120
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• 2011

조류발전용 다리우스 터빈의 변형된 형태인 헬리컬 터빈의 설계 인자 변화에 따른 성능을 수치해석으로 살펴보았다. 헬리컬 터빈은 수직축 다리우스 터빈을 회전축을 중심으로 상부와 하부를 비틀리게 함으로써 다리우스 터빈의 일반적인 취약점인 초기구동불량과 진동문제를 개선하기 위해 고안된 형태이다. 본 논문에서는 헬리컬 터빈의 비틀림각(Twisting Angle)과 직경대비 높이를 변화시키며 수치해석을 수행하였고, 결과를 바탕으로 최적의 구조를 제안하였다. 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-${\omega}$ SST 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 헬리컬 터빈은 적절한 비틀림각에서 양호한 발전효율을 보장하면서 진동을 유발하는 회전력 변화의 진폭을 최소화 할 수 있음을 확인하였고, 효율의 최대가 확보되는 터빈의 최소 높이를 발견하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.171-178
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• 2014

From now on, in order to meet more stringer diesel emission standard, diesel vehicle should be equipped with emission after-treatment devices as NOx reduction catalyst and particulate filters. Urea-SCR is being developed as the most efficient method of reducing NOx emissions in the after-treatment devices of diesel engines, and recent studies have begun to mount the urea-SCR device for diesel passenger cars and light duty vehicles. That is because their operational characteristics are quite different from heavy duty vehicles, urea solution injection should be changed with other conditions. Therefore, the number and diameter of the nozzle, injection directions, mounting positions in front of the catalytic converter are important design factors. In this study, major design parameters concerning urea solution injection in front of SCR are optimized by using a CFD analysis and Taguchi method. The computational prediction of internal flow and spray characteristics in front of SCR was carried out by using STAR-CCM+7.06 code that used to evaluate $NH_3$ uniformity index($NH_3$ UI). The design parameters are optimized by using the $L_{16}$ orthogonal array and small-the-better characteristics of the Taguchi method. As a result, the optimal values are confirmed to be valid in 95% confidence and 5% significance level through analysis of variance(ANOVA). The compared maximize $NH_3$ UI and activation time($NH_3$ UI 0.82) are numerically confirmed that the optimal model provides better conversion efficiency of $NH_3$. In addition, we propose a method to minimize wall-wetting around the urea injector in order to prevent injector blocks caused by solid urea loading. Consequently, the thickness reduction of fluid film in front of mixer is numerically confirmed through the mounting mixer and correcting injection direction by using the trial and error method.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권2호
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• pp.109-117
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• 2015

덕트는 항공기의 내부엔진에 외부 공기를 흡입하기 위한 장치이다. 엔진 입구면의 레이더 반사량을 줄여 피탐지성을 감소시키기 위하여 S형태의 덕트를 가지게 되었다. S-Duct는 중심선의 곡률, 입구형상 등의 형상변수에 따라 엔진의 성능에 영향을 미친다. 본 연구에서는 RAE M 2129 S-Duct의 입구형상에 대하여 가로세로비의 변경에 따른 덕트 내부 유동에 대한 유동 특성을 알아보기 위해 전산해석을 수행하였다. S-Duct의 성능 평가 기준으로는 유동 왜곡계수를 사용하였다. 공력해석을 위해 상용해석 소프트웨어를 사용하였으며, 벽면에서의 역압력 구배의 영향으로 발생하는 유동박리와 2차 유동을 예측하기 위하여 $k-{\omega}SST$ 난류모델을 사용하였다. S-Duct의 Port side와 Starboard side 각각의 압력분포 값에 대하여 ARA의 실험값과 비교하여 본 연구에서 사용된 전산해석 기법의 타당성을 검증하였다. 해석 결과 모든 형상에 대하여 유동박리와 2차 유동이 발생하는 것을 확인하였다. 반원형 형태의 입구형상을 가지는 S-Duct가 뛰어난 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.103-110
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• 2016

가스계소화설비의 수요는 매해 증가하고 있으나, 늘어나는 수요에 대비한 시스템의 안전성 및 신뢰성등 소화성능에 필요한 안전대책이 미흡하여 사회적인 문제가 되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 가스 소화시스템의 사고발생 원인 중에서 가장 심각한 문제인 소화약제 저장용기에서 발생하는 압력누기는 화재진압의 성패를 좌우하는 중요한 요소로 시급한 대책이 요구되는 문제점로 판단하여 연구를 하였다. 새로 개발한 압력누기감시장치는 화재진압에 중요한 요소인 소화농도와 관련이 있는 저장용기의 약제확보상태와 압력 및 누기, 방출상태 등을 감시하는 장치로 $CO_2$와 HFC-23 시스템에 적용할 수 있도록 개발하였다. 즉, 압력누기감시장치를 가스소화설비에 적용하였을 때 발생할 수 있는 구조적 안전성 분석을 위하여 유체-구조연계해석을 통하여 안전성능을 검증하였다. 해석에 사용한 프로그램으로 전산유체해석은 Mentor Graphics사의 FloEFD 프로그램을 사용하였고, 구조해석 프로그램은 Dassault systems사의 ABAQUS를 사용하였다. 수치해석결과 $CO_2$용의 구조에서는 소성변형이 발생하지 않아 안전성을 확인하였으나 HFC-23용 감시장치에는 소성변형 및 이탈문제가 발생하여 설계수정과 3차례의 수치해석 조건을 수정하여 얻은 데이터를 기본으로 압력누기감시장치의 구조적인 안전성을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.103-109
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• 2011

본 연구에서는 초고층 건축물 화재 시 피난 안전 구역이 있는 피난 층에서 화재실로부터 발생하는 연기의 거동을 파악하기 위하여 상용코드를 사용하여 수치해석을 하였다. 화재를 모사하기 위하여 10 MW의 발열량에 해당하는 온도와 속도를 이용하여 부력 plume을 적용하였으며 종 보존 방정식을 이용하여 화재 연기 거동을 예측하였다. 피난 안전 구역에 제연 댐퍼를 설치하여 급기 가압 제연 시스템을 적용하였으며 화재실 문이 열린 경우 25 $m^3/s$, 화재실과 부속실 문이 동시에 열린 경우 50 $m^3/s$의 제연 댐퍼송풍량은 화재 안전 기준 NFSC 501-A를 만족하며 충분히 제연이 가능하다는 것을 확인하였다. 부속실문이 열린 경우, 화재실의 문이 닫혀 있더라도 문과 벽 사이의 틈새 면적으로 연기가 피난 안전 구역으로 유입될 가능성이 있다. 또한, 50 $m^3/s$ 높은 송풍량으로 제연 중 화재실 문이 닫힐 경우 피난자가 화재실에 고립될 가능성을 확인하였다. 그러므로 피난자의 안전을 위해 제연 송풍량의 조절이 필요하며 본 연구에서는 피난 시나리오에 따른 적절한 송풍량을 제안한다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제37권2호
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• pp.75-81
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• 2012

Oyster mushroom farm which could not meet optimum temperature range yields non-uniform sized, low quality products. Thus, this study, utilizing STAR CCM+, one of the computational fluid dynamics (CFD) programs, analyzed the impact of air circulation and temperature distribution. Methods: After we visited numerous mushroom farms, we measured the temperature at the discharge ports of heaters, fan capacity, and the locations of the air circulators in the farms. According to the data, most mushroom growers installed the heaters near the entrance and discharge ports of the heaters at the third growing bed on the same height as the heaters in the entrance. The temperature at the discharge port of heater was $1,26^{\circ}C$, and the fan capacity was 4,500 $m^3$/hr. The air circulator was placed in the center of the mushroom farm 50cm above the ground, and its capacity of inlet port was 1,100 $m^3$/hr and discharge port 1,600 $m^3$/hr. The mushroom farm was insulated. Results: According to the analysis of the temperature distribution in the vertical plane of the entrance side, no air circulation causes the high temperature zone of 296~299K at the discharge port of the heater to take up 34% of area while the operation of air circulators causes it to occupy only 9%. This means that not using air circulators leads to a concentration of high temperature at the discharge port near the entrance. In addition, with the results of the analysis of the temperature distribution in the vertical planes of the center, no air circulation causes the temperature zone of 295~298K at the discharge port of the heater to take up 48% of area while the operation of air circulators causes it to occupy 80%. This shows that the high outlet port temperature disseminated to the center. Conclusions: After ninety minute operation of both heater and air circulator, the interior temperature became stabilized in the mushroom farm. Air circulation made the high temperature at the discharge port disseminate to the center and exit in the farm and equalize the temperature distribution.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.2285-2290
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• 2012

동맥경화는 혈관 안에서 콜레스테롤의 침착 때문에 혈관이 좁아지거나, 딱딱해 지거나, 두꺼워 지게 되는데, 이런 현상이 심해지게 되면 동맥은 단단해져서 혈액이 원활히 통과하지 못하게 되고 심하면 사망 까지 이르게 되는 것이다. 본 연구에서는 복대동맥에서의 동맥경화가 진행되는 것을 탄성 혈관 일 때와 강성 혈관 일 때 각각 협착률이 혈관 직경의 20과 45%로 설정하고 속도와 압력 변화를 살펴보기 위하여 유한 요소 해석을 이용하여 모델링을 하였다. 혈관이 탄성 혈관일 때 속도와 압력 값은 협착률이 혈관 직경의 20%일 때 보다 45%일 때 더 높게 나타났으며, 강성 혈관에서 속도와 압력 값은 협착률이 혈관 직경의 20%일 때보다 45%에서 더 높았다. 협착률이 혈관 직경의 20과 45%인 탄성 혈관에서 재순환영역이 나타났다. 본 연구결과 혈관 협착에 따른 혈류역학적 특징을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권12호
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• pp.831-840
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• 2019

플러시 대기자료 측정장치는 비행체 표면에서 측정되는 압력 데이터를 이용하여 대기자료를 예측한다. FADS는 돌출된 프로브가 없으므로 고성능 항공기, 스텔스 비행체 및 극초음속 비행체에 적합하다. 본 논문에서는 구-원추 형상을 갖는 비행체에 대해서 아음속부터 초음속 비행까지 대기자료를 예측할 수 있는 FADS의 교정 절차와 계산 알고리즘을 제시한다. 표면 압력 데이터 측정을 위해 노즈부 표면에 5개 플러시 압력공들을 마련하였다. 유동각 예측과 압력 관련 변수의 예측을 분리하는 개념이며, 아음속 유동의 포텐셜 유동해와 극초음속 유동의 수정 뉴톤식을 결합한 압력모델을 사용한다. 교정 압력 데이터는 Euler 방정식을 푸는 전산유체역학 코드를 만들어서 마흐수 0.5 ~ 3.0의 범위에서 구축하였다. 비행 마흐 수 0.6~3.0, 받음각과 옆미끄럼각은 각각 -10° ~ +10°의 범위에서 여러 비행조건에 대해서 테스트를 수행하였다. 예측된 대기자료는 받음각, 옆미끄럼각, 마흐수, 자유류 정압이며 참고 데이터와 비교하여 정확도를 분석하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권6호
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• pp.751-758
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• 2015

공조시스템의 소음 예측은 주로 NEBB에서 제안한 경험적인 방법에 의해 수행된다. 그러나, NEBB에서 제안한 방법은 선박에만 있는 대형 덕트의 요소를 반영하지 못하므로 선박에 적용하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 선박용 대형 덕트의 소음 예측을 위한 전산해석방법을 연구하였다. 경계요소법을 사용하여 대형 덕트의 단위 길이당 소음 감소량에 대한 추정식을 개발하였고, 경계요소법과 전산유체역학을 사용하여 보강재가 설치된 대형 덕트에서의 유동기인소음을 예측하였다. 유입 유속이 10m/s, 보강재의 종류가 200플랫 바인 경우 100 dB 이상의 큰 소음이 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한, 경계요소법과 유한요소법을 사용하여 덕트 투과 소음을 예측하였다. 덕트 내부와 외부의 음압 값 차이는 대략 10~15 dB정도 인 것을 알 수 있었다. 이를 통해 조선소에서는 대형 덕트를 포함한 선박 HVAC 소음 예측을 할 수 있을 것으로 기대한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권3호
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• pp.304-311
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• 2014

In this study, to apply hydrogen energy to ship engine and to generate effective hydrogen production, we investigated the effects of high temperature $H_2SO_4$ feed rate and cooling water rate to pump parts with fixed frequency needed to reciprocate motion and a simulation was conducted at each condition. In the fixed frequency and cooling water inlet flow rate of 0.5 Hz and 3.9 kg/s, we changed the high temperature $H_2SO_4$ flow rate to 47.46 kg/s (it is 105 % of 45.2 kg/s), 49.72 kg/s (110 %), and 51.98 kg/s (115 %). Also, at 0.5 Hz and 45.2 kg/s of frequency and high temperature $H_2SO_4$ flow, the thermal hydraulic analysis was performed at the condition of 95 % (3.705 kg/s), 90 % (3.51 kg/s), and 85 % (3.315 kg/s). In overall simulation cases, the physical properties of materials are more influential to the temperature increase in the pump part rather than the changes on the feed rate of high temperature $H_2SO_4$ and cooling water. A continuous operation of pump was also capable even if the excess feed of high temperature $H_2SO_4$ of about 15 % or the less feed of cooling water of about 15 % were performed, respectively. When the increasing feed of high temperature $H_2SO_4$ of up to 5 %, 10 %, and 15 % were compared with base flow (45.2 kg/s), the deviation of time period rose to a certain temperature and ranged from 0 to 4.5 s in the same position (same material). In case of cooling water, the deviation of time period rose to a certain temperature and ranged from 0 to 5.9 s according to the decreasing feed changes of cooling water at 5 %, 10 %, and 15 % compared to a base flow (3.9 kg/s). Finally, the additional researches related to the two different materials (Teflon and STS for Pitch and End-plate), which are concerned about the effects of temperature changes to the parts contacting different materials, are needed, and we have a plan to conduct a follow-up study.