• 융합보안논문지
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• 제18권1호
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• pp.33-42
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• 2018

CFD 해석 기술은 열 또는 유체 유동과 관련한 산업 전분야에 걸친 제품의 설계, 개발 시에 컴퓨터를 응용하는 해석기술로서, 컴퓨터를 이용한 가상 시험 (시뮬레이션)을 통해 개발기간 단축, 비용절감 등을 이루고자 활용되고 있다. 그러나 CFD 해석을 위해서는 고가의 외산 상용 CFD 소프트웨어의 사용이 일반적이다. 이에 대한 대안으로 Opensource 기반의 CFD 소프트웨어가 있으나 텍스트 인터페이스 환경만을 지원하기 때문에 전문적인 지식을 가진 사용자만이 사용 가능하다. 이에 본 기술개발에서는 상용 CFD 해석 소프트웨어 수준의 신뢰도를 가지며, 국내외적으로 많은 사용자를 확보하고 있는 Opensource 기반의 CFD 소프트웨어인 OpenFOAM에 대하여 그래픽 기반 환경 설정을 지원하도록 구성하여 전문가뿐만 아니라 초보자도 쉽게 CFD 해석 환경의 구축이 가능하도록 하는 환경을 개발하였다. 또한 개발된 시스템은 CFD 해석을 위한 전처리(형상 및 격자생성) 환경과 후처리(결과 분석 및 가시화)를 위한 환경을 연계를 지원하여 하나의 플랫폼안에서 통합된 CFD 해석 프로세스가 가능하도록 지원한다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.437-441
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• 2013

항공기의 날개에 걸리게 되는 하중은 설계단계에서 고정되기 때문에 이륙과 착륙 같은 특수한 상황에서는 Flap이나 슬렛 등의 고양력 장치를 이용하여 날개 단면 형상을 변화시킴으로서 양력계수의 변화를 유도하고 그에 따라 각 임무별 최적의 공력 성능을 제공할 수 있게 된다. 따라서 본 논문은 에어포일의 보다 효율적인 양력을 위해 slotted flap사이에 양력 향상 Tab을 설치하여 EDISON-CFD을 이용하여 분석하였다. 그리고 그 효과와 익형에 얻어지는 양력계수를 비교하였다. 에어포일의 Slotted Flap에 양력 향상 Tab의 유무에 따른 유동 장을 분석하여 양력을 수치 해석 적으로 비교해 보았다. 결과에서 얻어진 상수를 비교하였고 양력 향상 Tab의 효과를 분석해 보았다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.84-84
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• 2011

터널화재의 위험요소에 대한 해석을 위해서는 실제 상황을 재현한 실대형 실험이 가장 유용하겠지만 현실적으로 시간적, 공간적, 경제적인 제약이 따르기 때문에 CFD Modeling 기술의 이용 및 검증이 필요하고, 실제 상황에 가까운 현상의 재현을 위해서는 시뮬레이션의 정확도에 대한 향상이 필수적이다. 또한, CFD Modeling을 터널화재에 적용할 때 시뮬레이션의 질에 영향을 미칠 수 있는 요소들에 대한 결정이 선행되어야 한다. 우선, 터널의 기하학적 구조와 경계조건의 확립이 필요한데 필요한 정보를 얻기 위해서 어느정도 길이의 터널이 적절한지에 대해 생각할 필요가 있으며, 단면변화에 대한 결정을 통해 모델링을 수행하여야 한다. 모델링 작업이 선행된 후에 화재의 위치, 성장률, 최대 크기, 환기시스템 사항 등의 고려가 필요한데 이러한 조건들은 CFD Modeling의 결과에 직접적인 영향을 주기 때문에 충분한 사전조사가 이루어져야 하고, 각 사항들의 변수를 고려하여 다양한 화재시나리오의 도출이 가능할 수 있다. 마지막으로, 화재에서 발생된 열중 약 30%가 복사에 의해 주위 벽으로 전달될 수 있고 열은 연기가 가득찬 영역내에서 재분배될 수 있는데, 열전달 및 연기의 유동 등에 관한 자료를 기초로 화재현상에 대한 분석이 가능하다. 이러한 과정들을 통해 실제 상황에 가까운 설계화재 시나리오를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 우리나라 최장대터널인 죽령터널에 대해 합리적인 가정을 통한 설계화재 시나리오를 기초로 화재시뮬레이션은 FDS(Fire Dynamics Simulator) 프로그램을 사용하여 화재 및 연기의 이동 양상을 분석하고, 피난시뮬레이션은 SIMULEX 프로그램을 사용하여 피난시간을 예측 함으로써 터널화재의 CFD Modeling에 의한 피난안전성을 검토하고자 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.429-431
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• 2010

태풍 및 지형에 대한 컴퓨터 시뮬레이션과 기상관측자료에 대한 분석을 통해 장대교량의 가설위치에서 발생할 수 있는 풍환경을 분석하고 설계풍속을 산정하였다. 설계풍속의 산정은 내풍 설계를 위한 하중을 결정하는 과정으로 내풍설계의 기본이 되는 부분이다. 풍환경 분석 과정은 Monte Carlos(이하 MC) 태풍 시뮬레이션 분석, Gumbel 극치분석, CFD 지형효과 분석으로 구성된다. MC 태풍시뮬레이션 분석을 통해 태풍시기(6~10월)의 재현주기별 강풍발생빈도를 도출하였다. Gumbel 극치분석을 통해 인근의 기상관측자료로부터 전년도에 대한 재현주기별 강풍발생빈도를 도출하였다. CFD 지형효과 분석을 통해 분석대상지역의 주변지형으로 인한 풍속증감효과를 분석하였다. 각 결과를 종합하여 보수적인 재현주기별 설계풍속을 산정하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.140-149
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• 2020

중국은 최근 세계적인 변화의 요구에 발맞춰 2012년 10월 중앙정부의 주도 아래 중국 내 30개 대학의 교원교육발전센터(CFD)를 국가급 '교원교육발전시범센터'로 지정하면서, 본격적인 대학교육의 질적 제고 및 교원의 수업전문성 제고 정책을 펼치기 시작하였다. 이에 본 연구는 현재 중국 대학의 CFD의 운영 현황과 문제점을 파악하고 향후 미래의 발전 방향 등에 대해 제언을 하고자 중국의 허베이성(河北省)에 위치한 H대학의 교원교육발전센터(CFD)의 운영 사례를 분석해 보고자 하였다. 이를 위하여 국가적인 수준에서는 중국의 교육부 공표 데이터를 활용하여 그간의 중국 고등교육의 발전 현황을 양적인 입장에서 분석하였으며, H대학의 CFD 프로그램 참여 교원을 대상으로 한 설문을 통해 교수활동에 관한 인식과 CFD 프로그램에 대한 요구를 파악해 보고자 하였다. 한·중 양국 간의 고등교육 분야의 교류가 활발해지고 있는 현실에서 중국 고등교육의 발전 현황을 파악하고 분석하는 것은 향후 한중 고등교육의 교류를 촉진하고 발전시키시는 데 그 의의가 있다고 할 수 있다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.58-58
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• 2017

점적 호스의 원통형 미로 구조물내의 유동특성을 분석하기 위해 금속판에 동일한 구조의 미로가 가공된 시험부를 활용하여 압력과 유량의 변화에 대한 실험을 CFD 해석하였다. 해석은 미로의 길이에 따른 유량 특성을 정밀하게 분석하기 위해 전체 미로에 구간별 총 8개의 배출구를 배치하고 밸브 조절을 통해 구간별 압력에 따른 유량을 측정함으로서 실험에 의한 압력과 유량의 관계를 검증하고 새로운 경질 미로를 설계하는데 응용하고자 한다. 경질 미로의 이론적인 해석에서 정밀도가 실험을 대신할 가능성이 있는지에 관심을 두었다. 점적관수의 경질 미로는 디자인을 달리함으로써 성능이 높고 미세한 스케일이 침착되지 않는 고성능의 점적관수 장치의 개발이 가능할 것으로 판단하였다. 미로 입구의 공급 유체 압력(Gauge pressure)을 0.5, 1.5, 2.5, 3.0 bar로 나누어 공급하였으며, 8개의 구간별 유출되는 유량은 전자저울에서 측정하였다. 향후 최적 미로의 새로운 설계를 위해 미로구조 전체를 CFD 해석하였고 그 결과를 실험치와 비교 분석하였다. 또한 경질 미로내 각 구간별 세부적인 유동구조를 분석하였고 해석결과와 실험결과를 통해 향후 새로운 경질 구조의 개발이 가능 할 것으로 판단되었다. 경질 미로의 입구압력에 따른 미로의 길이 #1과 #2에 대한 CFD 분석에서는 전체적으로 경질 미로에 압력이 증가할수록 미로의 유체 속도가 증가됨을 알 수 있었으며 이것은 #2에서도 거의 같은 양상을 나타내었다. 미로 통로에서는 와류로 인한 이물질의 멈춤 현상이 발생하지 않을 만큼 흐름이 원활함을 알 수 있었다. 미로의 길이 #3과 #4에 대한 CFD 분석과 미로의 길이 #5와 #6에 대한 CFD 분석에서는 압력이 증가하고 미로의 길이가 길어질수록 속도에도 영향을 미치고 있는 것으로 나타났으며 미로와 미로 사이의 넒은 통로에서는 유속이 크게 떨어지고 있음을 알 수 있었다. 따라서 이 부분에는 유체속의 이물질이 침착할 수 있는 가능성이 있으며 통로가 좁은 곳에서는 유속이 증가되는 것으로 나타났다. #7과 #8은 미로의 상하단으로 유출되는 부분의 차이이므로 실질적으로 해석의 결과는 차이가 없었다. 경질 미로에 대한 압력에 따른 미로의 길이별 유출량은 지수적인 반비례 현상을 나타내어 앞서 실험한 연구의 결과와 1~2% 오차 범위에서 잘 일치하였다. 따라서 점적 호스의 경질 미로에 대한 설계는 이론적인 해석을 통하여 새로운 디자인이 가능할 것으로 판단되었다. 경질 미로의 미로의 길이에 따른 CFD 분석의 결과는 실험적인 유출량의 값과 거의 일치하였다. 미로와 미로 사이의 넒은 통로에서는 유속이 크게 떨어져 이물질들이 침착될 가능성이 있었으며 실질적으로 넓게 설계하는 것이 유리하지 않을 것으로 판단되었다. 경질 미로에 대한 압력에 따른 미로의 길이별 유출량은 지수적으로 반비례 하였으며 점적 호스의 경질 미로에 대한 새로운 설계는 이론적인 해석을 통하여 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.239-243
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• 2011

우리나라 주요 수자원인 댐 저수지는 여름철 성층현상으로 인해 많은 수질문제가 발생하여 산기식 수중폭기장치를 설치하고 있다. 그러나 산기식 수중폭기장치의 설계인자들은 대부분 lab-scale의 실험연구를 통해 검토되고 설계에 반영되고 있어 실제 댐 저수지에 적용하기 위해서는 현장적용성을 고려하여 개선될 필요가 있다. 따라서 본 연구는 실제 댐 저수지의 현장조건을 고려하여 CFD 모의실험을 통해 산기식 수중폭기장치의 설계인자인 무차원변수 DN (Destratification Number)과 탈성층 영향반경 및 효율을 검토하였다. 그 결과 현장조건에서의 DN값은 lab-scale 실험조건보다 더 넓은 범위를 가지며, 단위수심당 탈성층 영향반경은 DN값이 증가할수록 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 탈성층 효율은 DN값이 증가할수록 선형적으로 증가하다가 증가율이 감소하면서 일정해지는 것으로 분석되었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.562-567
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• 2014

본 연구에서는 교육 및 연구를 위한 CFD 해석 프로그램인 EDISON_CFD를 이용하여 Symmetric airfoil(NACA0012)과 Cambered airfoil(NACA4412)의 뒷전 두께에 따른 공력 특성을 분석해보았다. Chord 길이의 0%, 1%, 2%, 3%, 4%에 해당하는 뒷전 두께를 가지는 Blunt trailing edge airfoil의 받음각에 따른 공력 특성을 비교 및 분석하고, 어떠한 장단점을 가지는지 확인하였다. 그 결과 Chord 길이의 1% 뒷전 두께를 가질 때를 제외하면 뒷전 두께가 두꺼워질수록 최대양력계수는 증가하였고, 양항비와 실속각은 감소하였다. 또한, 뒷전 두께가 두꺼워질수록 Symmetric airfoil에서는 받음각 $0^{\circ}$를 기준으로 양력곡선기울기가 증가하였고, Cambered airfoil에서는 전체적으로 양력계수가 증가함과 동시에 양력곡선기울기 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.293-296
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• 2008

본 연구에서는 BEMT와 gradient method를 이용하여 블레이드를 설계한 후 이에 대한 세밀한 유동장 해석을 위하여 CFD 기법을 적용하였다. CFD의 경우 해석시간의 문제로 설계단계에서의 적용에 어려움이 따른다. 따라서 설계 단계에서는BEMT를 적용하는 것이 적절하다. 그러나 BEMT의 경우 기법의 한계로 인하여 세밀한 유동의 해석에 어려움이 따른다. CFD의 경우 전체 유동장 및 블레이드 표면에서의 자세한 물성치 분석에 유리한 점을 가진다. 본 연구에서는 두가지 해석 기법의 장점을 살려 설계단계에서는 BEMT를 적용후 결과물인 블레이드 형상에 대하여 CFD 해석을 수행하여 유동장 해석을 하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.24-26
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• 2013

이 연구에서는 선박의 환기구가 화재 발생시 선박승무원의 인명안전에 미치는 영향에 대하여 분석하고자 한다. 분석 기법은 CFD을 이용한 화재시뮬레이션이다. 향후 이 분석 결과를 이용하여 선박승무원의 생존율 향상에 필요한 여러 가지 조건 중 하나로 사용될 수 있을 것으로 본다.