• 한국기계가공학회지
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• 제21권6호
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• pp.15-21
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• 2022

This study considered the internal flow considering the internal shape of the CNG filling nozzle, which is widely distributed in Korea. The CNG filling nozzle is the last part to pass through in the CNG filling process and has a significant influence on the filling efficiency. The mechanism was identified by disassembling the CNG filling nozzle and performing a flow analysis according to the mechanism. Consequently, the energy loss owing to eddy currents in the flow was determined, and modeling was proposed to reduce the energy loss by simplifying the shape and parts.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제19권1호
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• pp.62-68
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• 2022

Considering the characteristics of industrial machines that lack vehicle-induced wind, forced convection by a cooling fan is mostly required. Therefore, numerical analysis of an engine room is usually performed to examine the cooling performance in the room. However, most engine rooms consist of a number of parts and components at specific positions, leading to high costs for numerical modeling and simulation. In this paper, a new methodology for three-dimensional computer-assisted design simplification was proposed, especially for the pile of components and parts at the engine room outlet. A porous media model and regression analysis were used to derive a meta-model for imitating the flow rate reduction at the outlet by the pile. The results showed that the fitted model was reasonable considering the coefficient of determination. The final numerical model of the engine room was then used to simulate the velocity distribution by changing the mass flow rate at the outlet. The results showed that both velocity distributions were significantly changed in each case and the meta-model was valid in imitating the flow rate reduction by some piles of components and parts.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.4181-4194
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• 2022

Main steam safety valves are commonly used in nuclear power plants to provide final protections from overpressure events. Blowdown and dynamic stability are two critical characteristics of safety valves. However, due to the parameter sensitivity and multi-parameter features of safety valves, using traditional method to design and/or optimize them is generally difficult and/or inefficient. To overcome these problems, a surrogate model-based valve design optimization is carried out in this study, of particular interest are methods of valve surrogate modeling, valve parameters global sensitivity analysis and valve performance optimization. To construct the surrogate model, Design of Experiments (DoE) and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of the safety valve were performed successively, thereby an ensemble surrogate model (E-AHF) was built for valve blowdown and stability predictions. With the developed E-AHF model, global sensitivity analysis (GSA) on the valve parameters was performed, thereby five primary parameters that affect valve performance were identified. Finally, the k-sigma method is used to conduct the robust optimization on the valve. After optimization, the valve remains stable, the minimum blowdown of the safety valve is reduced greatly from 13.30% to 2.70%, and the corresponding variance is reduced from 1.04 to 0.65 as well, confirming the feasibility and effectiveness of the optimization method proposed in this paper.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.

• Architectural research
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• 제25권4호
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• pp.73-84
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• 2023

Indoor thermal conditions greatly affect the health and comfort of humans who occupy the space in it. The purpose of this research is to analyze the influence of water and vegetation elements as a microclimate modifier in buildings to obtain thermal comfort through the study of thermal environment models. This research covers two objects, namely public buildings and housing in Makassar City, South Sulawesi Prov-ince - Indonesia. Quantitative methods through field surveys and measurements based on thermal and personal variables. Data analysis based on ASHRAE 55 2020 standard. The data was processed with a parametric statistical approach and then simulated with the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation method to find a thermal prediction model. The model was made by increasing the ventilation area by 2.0 m2, adding 10% vegetation with shade plant characteristics, moving water features in the form of fountains and increasing the pool area by 15% to obtain PMV + 0.23, PPD + 8%, TSV-1 - +0, Ta_25.7℃, and relative humidity 63.5 - 66%. The evaluation shows that the operating temperature can analyze the visitor's comfort temperature range of >80% and comply with the ASHRAE 55-2020 standard. It is concluded that water elements and indoor vegetation can be microclimate modifiers in buildings to create desired comfort conditions and adaptive con-trols in buildings such as the arrangement of water elements and vegetation and ventilation systems to provide passive cooling effects in buildings.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.657-666
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• 2023

In this study, experiments and numerical analysis were conducted to investigate the exhaust gas flow in a common exhaust system of multiple solid oxide fuel cells. The system was fabricated based on KGS code and operated within a pressure range of 0.12 kPa, with flow rates ranging from 79.1 to 103.4 L/min. Numerical modeling was validated with a mean absolute error of 3.8% for pressure results. The study assessed the impact of changes in area ratio and emergency stops on pressure distribution, velocity vectors, and wall shear stress. The findings revealed no significant factors causing high differential pressure or backflow.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.826-833
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• 2014

해양 중소규모 가스전의 경제성에 대한 화두가 던져진 이후 전통 석유의 가격변동과 세계적인 환경규약 등에 맞물려 석유화학관련 산업계에서는 이를 효과적으로 대처하고 천연가스를 활용할 수 있는 공정을 개발하고자 하였다. 이에 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하는 해상 GTL 공정(offshore gas-to-liquid process)이 제안되었고 부유시스템 platform으로 공정을 적용시키고자 마이크로채널 반응기가 떠오르고 있다. 본 논문에서는 단일 마이크로채널 반응기를 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하여 Matlab과 ASPEN Hysys를 연동하여 모사하고 이로 얻어진 반응열을 도입해 상용 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 소프트웨어인 ANSYS fluent로 멀티 마이크로채널 반응기 모델을 제작하였다. 그리고 4가지의 설계변수인 냉각채널 넓이, 높이, 냉각채널과 반응채널의 간격, 냉각채널 간의 간격을 설정하고 이들의 변화에 따른 열유동을 3가지의 변수인 열유속, 냉각 및 반응채널의 최대온도의 변화를 시각화하여 그 경향성을 확인하였다. 경향성 분석 결과, 냉각채널의 넓이와 높이는 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도 역시 높아졌으나 냉각채널과 반응채널의 간격은 열유동에 거의 영향을 미치지 못하였다. 냉각채널 간의 간격은 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도는 낮아졌다. 따라서 적절한 냉각채널의 넓이와 높이를 제안하고 짧은 간격의 냉각채널 구조를 도입하여 반응채널의 열량을 충분히 제거할 수 있는 반응기설계에 대한 휴리스틱을 제안할 수 있었다. 이처럼 멀티채널 반응기의 모델을 설계하고 이로부터 적절한 변수를 선택해 그 경향성을 확인할 수 있는 방법을 통해 설계 단계에서부터 적절한 반응기 구조에 대한 제안을 하는데 도움을 줄 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.644-651
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• 2011

향후 도래할 수소경제에서 가장 유망한 기술 중에 하나인 고체수소저장 시스템들의 전체성능은 고체수소화물 내부의 열 및 물질전달 속도에 크게 영향을 받으며, 최적화된 시스템 설계를 위해서 이들에 대한 연구들이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 Pt-CNTs 수소저장물질을 이용한 수소저장시스템에 대한 모델링 및 2차원 비정상상태 전산해석을 수행하였다. 기존 상용화된 CFD 소프트웨어를 이용하여 충전동안 발생하는 열 및 물질전달에 대한 현상들을 연구하였으며, 최적화된 수소저장시스템 설계는 고압에서 대류에 의한 냉각효과를 최대화하여 시스템 내부의 온도 상승과 충전시간 지연을 개선할 수 있음을 밝혀냈다. 아직까지 CNT 기반의 수소저장시스템에 대한 연구들이 보고되고 있지 않은 상황에서, 본 연구는 향후 CNT 기반의 고체수소저장시스템 최적 설계에 대한 방안들을 제시한다.

• 한국가스학회지
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• 제23권6호
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• pp.1-7
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• 2019

대부분의 정유 및 화학 시설에는 정전 등 갑작스러운 공정 정지 등의 문제로 인한 다량의 가스를 방출해야 하는 비상상황 발생에 대비하여 공정시설의 압력 상승을 완화하기 위해 설계된 플레어 시스템을 가지고 있다. 하지만 플레어 시스템의 불꽃 상승은 가시적 공해로 인한 공장 주변 주민들의 민원을 유발하며, 회사에서는 경제적 손실이 발생하므로 이에 대한 상시 관리가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 플레어 시스템의 최적 운영방안을 도출하기 위하여 두 가지 항목에 대해 진단 및 분석을 진행하였다. 첫째, 불꽃 높이 상승 원인을 확인하기 위해 음향누출 측정기를 이용하여 안전밸브 및 압력 조정 밸브에서의 가스 누설을 탐지하였다. 둘째, 불꽃 불안전성 원인 파악을 위해 밀봉 드럼에 대해 CFD 모사 및 모형 제작실험을 통한 맥동 현상 발생을 진단하였으며 밀봉 드럼은 정상이며, 안전밸브의 4.3% 및 압력 조정 밸브의 10%에서 누설을 확인함으로써 비정상적인 불꽃 발생의 원인을 도출하였다. 본 연구결과에서 제시되는 사항은 플레어 시스템을 보유한 모든 회사에 적용이 가능하므로 이를 통한 민원 발생 및 제품손실의 방지가 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.571-577
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• 2012

본 논문에서는 우수관로부터 발생되는 퇴적토의 준설처리를 위한 소형의 이동식 준설일괄처리 시스템을 제안하고, 특히 진공사이로와 1차 선별분리기 그리고 컨베이어를 일체화하는 진공사이로 선별분리장치를 설계하였다. 진공사이로 선별분리장치는 저장조, 이송 스크류, 진공 게이트, 스크린 바, 스크린 바 클리너, 진공배출장치로 구성된다. 특히 저장조 내에서 흡입공기의 흐름은 선별분리 성능의 주요 요소임을 고려하여 CFD 유동해석을 통해 최적형상을 도출하였다. 또한 CAE 구조해석을 통해 판재로 이루어지는 저장조의 안전성을 검토하였다. 그리고 3D-CAD 모델링을 통한 구동 메커니즘의 기구적, 역학적 시뮬레이션을 수행하여 사양을 결정하였다. 본 연구에 이어서, 드럼 스크린형 2차선별기, 데칸터형 탈수장치 그리고 보조장치인 오수탱크와 펌프 등을 설계할 것이다. 그리고 본 설계를 바탕으로 시제품을 제작하고 필드테스트를 수행할 것이다.