• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.443-448
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• 2015

폐쇄성 수면무호흡증은 수면중 간헐적으로 반복되는 상기도 폐쇄 증상을 말한다. 상하악전진술은 폐쇄성 수면무호흡 치료에 가장 효과적인 외과적 수술 중 하나이다. 상하악 전진술을 통해 상기도의 부피가 증가되어 상기도의 막힘을 치료할 수 있다. 본 연구의 목적은 상하악전진술 전후의 상기도 내 유동해석을 수행하여 폐쇄성 수면무호흡증 환자의 흡기 및 호기 시의 유동현상을 분석하는 것이다. 생체내 CT 이미지로부터 상기도 모델링을 만들고, 상기도 내 상하악전진술 전 후 환자에 대한 단면적 변화 및 음압 효과에 대해 전산유체역학적 방법으로 연구하였다. 연구결과, 수술 후 SMA (section of minimum area)의 면적변화가 가장 컸으며 압력변화와 속도변화가 커진다는 것이 확인되었다. 수면무호흡증 환자에 대한 CFD 해석을 통한 연구는 치료효과에 대한 분석이 가능함을 임상적으로 확인하였다.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.171-178
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• 2014

이 연구에서는 대형 주물공정 용접작업장 근로자들의 건강보호 및 작업환경 개선을 위해 위해인자 조사 및 분석작업을 수행하였다. 또한, 대상 작업장의 작업환경을 개선하기 위해 측정 및 전산유체해석 모델링을 수행한 후 효과적인 환기방법을 제안하였다. 대형 주물공정 용접작업장 근로자들의 건강 위해인자를 조사한 결과, A사는 산화철분진, B사와 C사는 용접흄, D사는 용접 흄과 산화철분진이 주오염원인 것으로 확인되었다. 작업자 호흡영역에서의 흄 농도는 $0.05{\sim}4.37mg/m^3$이었고, 용접작업장 공기 중 흄 농도는 $0.13{\sim}7.54mg/m^3$이었다. 또한, 용접작업 시 최적의 환기방법을 제안하기 위해 측정 및 전산유체해석 모사를 수행한 결과, 배기공정의 경우에는 배기 덕트를 용접점에 근접시켜 국소배기를 실시하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 급기공정의 경우에는 개구부 끝 부분에서 급기를 하며 급기용 팬은 작업 공간 외부에 설치하는 것이 효과적일 것으로 나타났다. 향후 대형 주물공정 용접작업장의 터널형 반밀폐 공간에 대한 환기방법을 표준화한다면 주물산업 및 조선업 등에 종사하는 용접 근로자들의 건강보호 및 작업환경 개선에 매우 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.29-34
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• 2015

화학물질을 다루는 실험실의 안전사고는 매년 끊이지 않고 있다. 특히 대학 내 실험실은 학생들이 주된 연구자로써 지식과 능력을 쌓아가고 경험을 축적하는 곳이기에 실험실의 안전은 더욱 중요하다. 학 내 실험실에서 주로 사용하는 5가지의 가스(CO, $NH_3$, $H_2$, $CH_4$, $N_2$)를 선정하여 이 가스들이 누출 될 경우의 시나리오들로부터 확산 과정을 PHAST v.6.7로 계산, 분석함으로써 피해 정도를 예측하였다. 실험실 내부 확산과정은 Computational Fluid Dynamics(CFD) 프로그램 FLUENT를 통하여 모델링하였다. 가스 누출 시 실험실 창을 통해 외부로 유출 될 경우 실내와 실외의 피해 영향에 대해서도 비교하였다. 각 가스들의 모델링 결과를 보면, 실험실 외부보다는 실험실 내부에서 그 피해 정도가 훨씬 큰 데, 학 내 실험실에서 일반적으로 사용하는 가스 용기, 즉 실린더의 용량은 47 L(혹은 그 이하)로 ton 단위로 사용하는 사업장에 비하면 그 양이 현저히 적기 때문에 실외의 영향이 플랜트와 비교해서 현저히 작다. 하지만 시뮬레이션 결과 작은 양으로도 실내에서는 큰 피해가 발생할 수 있음을 보여준다.

• 한국가스학회지
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• 제26권4호
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• pp.27-35
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• 2022

LPG는 공기보다 무거워 지표면으로 가라앉는 특징이 있으며, 주변 공기가 체류하는 경우 증기운을 형성하기 쉬워 가스 누출로 인한 피해가 가중될 우려가 있다. 그러므로 증기운 형성에 따른 주변 지역의 영향 범위분석을 통해 피해를 예방할 필요가 있다. 본 연구에서는 LPG 공급 관리소가 설치된 제주 하가리 일대를 대상으로 토지이용 현황과 지형적 특성으로 생성되는 야간 시간대의 찬공기 흐름과 그에 따른 LPG 누출 특성을 고려하여 주변 지역으로의 피해 영향 범위를 분석하였다. KLAM_21을 활용하여 찬공기 흐름을 분석한 결과, 지형 영향으로 인해 남동쪽에서 약 2 m/s의 찬공기가 유입되었다. LPG 누출 특성은 ALOHA를 이용하였으며 찬공기 흐름을 고려하여 분석하였다. 풍속 2 m/s 조건에서 누출공 크기가 10 cm일 때 LEL 60 %(12,600 ppm)에 해당하는 범위는 61 m로 나타났으며 LPG 누출 시 증기운에 의한 화재 등의 사고가 발생하는 경우 누출원으로부터 50 m 부근에 위치한 인근 주거지에 피해가 미칠 것으로 예상되므로 사고 예방을 위한 대안책이 요구된다. 해당 연구결과는 LPG 누출로 인한 사고 발생 시 예방책을 마련하는데 기초 자료로 활용될 수 있으며 FLACS와 같은 CFD 모델링을 통해 비교적 좁은 영역에서의 LPG 누출 형상 및 증기운으로 인한 피해 영향 범위를 확인할 필요가 있다.

• 한국산업보건학회지
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• 제18권2호
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• pp.161-170
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• 2008

푸쉬-풀 환기시스템은 도금조와 같이 흡인해야 할 거리가 상대적으로 긴 경우에 많이 사용되고 있다. 그러나, 창문이나 출입문을 통한 방해기류가 푸쉬-풀 환기시스템의 오염물질 제어효율을 심각하게 훼손시키고 있다고 추측하고 있으나 이에 대한 세부적인 연구가 부족한 상태에 있다. 따라서, 본 연구에서는 전산유체역학(Computational fluid dynamics)을 이용하여 푸쉬-풀 환기시스템에서의 방해기류의 방향과 세기가 흡인효율에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 평가해 보았다. 선형흡인효율(Linear capture efficiency) 방법을 이용하여 푸쉬-풀 환기시스템에서 가상의 개방조에서 발생한 오염물질이 푸쉬-풀 시스템에 의하여 포집되지 못하고 누출되는 구역이 어딘지를 찾아낼 수 있었다. 전산유체역학 컴퓨터시뮬레이션은 AIRPAK2.1 (FLUENT CODE) 소프트웨어를 사용하였다. 푸쉬-풀 후드시스템에 방해기류가 강하게 작용하면 상대적으로 강한 와류가 발생하는데, 일반적인 난류모델인 ${\kappa}-{\varepsilon}$모델은 와류현상을 충분히 보여주지 못한 반면에 RNG 모델을 사용했을 때 실험결과를 적절히 모사해낼 수 있었다. RNG 모델을 이용하여 세가지 방향, 즉 푸쉬에서 풀 방향으로, 풀에서 푸쉬 방향으로 그리고 그에 수직되는 방향으로 방해기류가 있을 때의 푸쉬-풀 환기시스템의 흡인효율을 분석하였다. 방해기류가 0.25m/s이하일 때에는 흡인효율이 거의 떨어지지 않았으나, 방해기류가 0.6m/s에서 흡인효율이 40-70%로 떨어짐을 알 수 있었다. 따라서, 방해기류를 감소시킬 수 있는 방안에 대해서도 연구를 해야 되겠지만, 방해기류 존재 하에서 충분한 흡인 효율을 유지할 수 있는 푸쉬-풀 후드 설계기준에 대한 연구도 필요할 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권6호
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• pp.53-59
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• 2010

본 연구는 최소 압력 모사로 엔진 배기가스를 배출시키기 위한 최적 이젝터 크기를 결정하기 위한 것을 목적으로 한다. 실험 챔버로 유입되는 2차 냉각 공기는 유량제어 밸브들과 진공펌프가 장착된 배출구를 통해 엔진배기가스는 분리되어 배출된다. 기존 고도시험 장치와 달리, 본 연구에 제안한 형상은 기존 이젝터의 압력 회복을 개선한 좀 더 작은 포획 면적을 가진 배기 이젝트를 사용하면 가스에 스텔링 챔버로 부터 20% 냉각 공기를 부가하여 배출시키도록 크기가 정해진다. 제안된 형상은 벨마우스 이젝터와 엔진배기 출구의 면적비가 이론적으로 약 1.2를 갖는다. 제안된 형상의 혼합 공기 모사결과에 따르면 큰 에너지는 기존 시스템 비해 좀 더 개선된 압력 회복과 감소된 전력 소모를 같음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.251-257
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• 2011

이산화탄소의 해양 지중저장에 대한 전산모사를 위해 실제 이산화탄소가 저장되는 해양 지중 저장층에 대한 3차원 전산모형을 개발하였다. 특히, 실제 저장층의 3차원 구조를 모사하기 위하여 공극의 크기를 불규칙(random)적으로 부여하는 수치적 방법을 고안하여 3차원 전산모형을 구성하였고, 이를 균일한 공극 구조의 경우와 비교하였다. 이렇게 구성된 3차원 공극모형 내의 초임계 이산화탄소 유동을 시뮬레이션하기 위하여 전산유체역학을 사용하였다. 이러한 초임계 이산화탄소의 시뮬레이션에는 실제 저장층의 환경 즉 온도 및 압력을 동일하게 모델링하여 적용하였다. 공극 구조가 $CO_2$의 유동에 미치는 영향을 살펴보기 위해, 세 가지 형태의 3차원 전산모형의 공극 구조 내부를 흐르는 초임계 이산화탄소 유동에 대한 수치해석을 수행하였으며, 특히 3차원 전산모형의 내부유동에 대한 압력강하 및 투수율을 계산하여 본 모형이 해양 지중저장의 전산모사에 적합한지를 판단하고, 이산화탄소 유량 증가에 따른 초임계 이산화탄소 유동의 특성을 살펴보았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.1605-1610
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• 2015

본 논문은 냉장고의 열손실의 약 30%를 차지하고 있는 가스켓 주위의 열전달 해석시 복사열전달을 고려하지 않은 경우와 고려한 경우가 많은 차이가 있어서 가스켓 주위의 열전달 해석시 복사열전달 고려 여부에 따른 열손실 효과를 살펴보는 연구이다. 이를 위해 가스켓 주위를 단순화한 형상으로 모델링하여 열전달 전산해석을 수행하였다. 본 연구를 통해서 가스켓 내부의 공기층을 단순히 전도열전달만 고려한 경우 열손실이 $25.6W/m^2$이고 복사열전달을 함께 고려한 경우 $55.0W/m^2$로 약 2.2배 크게 나타남을 알 수 있었다. 가스켓 내부에 복사열전달 차단판을 0에서 7개로 변화하면서 복사열전달 저감 효과를 살펴본 결과 차단판 개수가 증가하여 7개 인 경우는 설치하지 않은 경우에 비하여 열손실이 $55.0W/m^2$에서 $36.7W/m^2$로 33% 감소함을 알 수 있었다. 또한 같은 개수의 복사 차단판일 경우는 냉장고 내부와 외부에 치우치는 쪽으로 설치하는 것이 가스켓의 가운데에 설치하는 것 보다 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제13권6호
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• pp.304-308
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• 2003

분리기 내 압력 조절을 통하여 압력 변화가 세라믹 입자 $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ 분급에 미치는 영향을 수치 해석적으로 분석하였다. 입자 분급 해석을 위해 3차원 Lagrangian approach를 이용하였으며, 이를 통해 입자의 분리기 내 거동 경로를 추적하여 각 압력에 따른 분리 가능한 최소 입자 크기(cut-diameter)와 분리율(separation rate)를 계산하였다. 압력 감소는 입자를 운반하는 아르곤 가스의 밀도를 감소시키면서, 분리기 내부 압력 손실을 줄이는 원인이 되었다. 이로 인해 상압에서 분리기 압력이 저압 상태로 변함에 따라, 더 미세한(수 $\mu\textrm{m}$) 입자가 분리 가능함이 예측되었다. 특히 50 torr의 저압 하에서 계산된 세라믹 입자의 분급 양상을 분석하면,$Al_2O_3$ 입자는 4 $\mu\textrm{m}$, $Fe_2O_3$경우는 3$\mu\textrm{m}$ 크기의 입자 분리가 가능하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.530-533
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• 2010

This paper presents numerical analysis and design optimization of various turbine blade cooling techniques with three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) analysis. The fluid flow and heat transfer have been performed using ANSYS-CFX 11.0. A fan-shaped hole for film-cooling has been carried out to improve film-cooling effectiveness with the radial basis neural network method. The injection angle of hole, lateral expansion angle of hole and ratio of length-to-diameter of the hole are chosen as design variables and spatially averaged film-cooling effectiveness is considered as an objective function which is to be maximized. The impingement jet cooling has been performed to investigate heat transfer characteristic with geometry variables. Distance between jet nozzle exit and impingement plate, inclination of nozzle and aspect ratio of nozzle hole are considered as geometry variables. The area averaged Nusselt number is evaluated each geometry variables. A rotating rectangular channel with staggered array pin-fins has been investigated to increase heat transfer performance ad to decrease friction loss using KRG modeling. Two non-dimensional variables, the ratio of the eight diameter of the pin-fins and ratio of the spacing between the pin-fins to diameter of the pin-fins selected as design variables. A rotating rectangular channel with staggered dimples on opposite walls are formulated numerically to enhance heat transfer performance. The ratio of the dimple depth and dimple diameter are selected as geometry variables.