• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권6호
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• pp.2276-2296
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• 2022

This study validates the applicability of the CUPID code for simulating subcooled wall boiling under high-pressure conditions against number of DEBORA tests. In addition, a new numerical technique in which the interfacial momentum non-drag forces are calculated at the cell faces rather than the center is presented. This method reduced the numerical instability often triggered by calculating these terms at the cell center. Simulation results showed good agreement against the experimental data except for the bubble sizes in the bulk. Thus, a new model to calculate the Sauter mean diameter is proposed. Next, the effect of the relationship between the bubble departure diameter (D_dep) and the nucleation site density (N) on the performance of the Wall Heat Flux Partitioning (WHFP) model is investigated. Three correlations for D_dep and two for N are grouped into six combinations. Results by the different combinations show that despite the significant difference in the calculated D_dep, most combinations reasonably predict vapor distribution and liquid temperature. Analysis of the axial propagations of wall boiling parameters shows that the N term stabilizes the inconsistences in D_dep values by following a behavior reflective of D_dep to keep the total energy balance. Moreover, ratio of the heat flux components vary widely along the flow depending on the combinations. These results suggest that separate validation of D_dep correlations may be insufficient since its performance relies on the accompanying N correlations.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.199-208
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• 2019

2차원 조파수조에서 완전반사 조건의 규칙파 조파 실험을 수행하고, 세 가지 서로 다른 CFD 모델의 성능을 검증하였다. 사용된 CFD 모델은 CADMAS-SURF, olaFlow 및 KIOSTFOAM이었다. 쇄파가 발생하지 않는 조건, 중복파의 쇄파가 발생하는 조건, 입사파의 쇄파가 발생하는 조건에서 실험 및 모델링을 수행하였다. 그 결과 세 모델 중 KIOSTFOAM이 실험결과를 가장 잘 재현하는 것으로 나타났다. CADMAS-SURF는 KIOSTFOAM에 비해 계산 시간은 줄어들지만 계산 정확도가 상대적으로 더 낮았다. olaFlow는 계산은 가장 빠르지만 조파 경계에서 반사파 흡수가 만족스럽지 않고 쇄파 발생 시 파랑에너지를 과도하게 소산시키는 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.173-182
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• 2014

Dimethyl ether (DME) is a new clean fuel as an environmentally-being energy resources. DME has similar characteristics to those of LPG and can be substituted Diesel fuel. KOGAS has investigated and developed new innovative DME synthesis process from synthesis gas with KOGAS's own technologies. KOGAS had finished the construction of 10ton/day DME demonstration plant in 2008, we have established the basic design of commercial plant which can produce 3,000ton/day DME. Specifically, an economic model for a commercial DME project will be presented. It accounts for all the major cost factors that are considered in a commercial scale project as the model input for performing cash flow analysis, after which key economic indicators are produced including the internal rate of return (IRR), net present value (NPV). Sensitivity analysis is performed to identify dominant cost factors to the project economics and quantify their impact. The inputs to the economic analysis will be based on representative cost factors from the commercial-scale design of KOGAS' direct DME process supplemented by literature data. Case study results will be presented based on recent commercialization projects.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.8-18
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• 2014

Electrical resistance tomography (ERT) has high temporal resolution characteristics therefore it is used as an alternative technique to visualize two-phase flows. The image reconstruction in ERT is highly non-linear and ill-posed hence it suffers from poor spatial resolution. In this paper, the inverse problem is solved with homogeneous data used as a prior information to reduce the condition number of the inverse algorithm and improve the spatial resolution. Numerical experiments have been carried out to illustrate the performance of the proposed method.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.103-109
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• 2016

폴리에틸렌(Polyethylene) 배관은 가요성이 좋고 부식이 되지 않는 등의 장점으로 가스배관 뿐만 아니라 원자력 발전소의 배수관, 석유화학 및 정유사 공정배관 등으로 그 사용범위가 점차 확대되고 있다. 그러나 폴리에틸렌 배관의 연결부를 직접적으로 검사할 수 있는 검사방법이 개발되지 않아서 사용범위를 확대하는데 제한을 받고 있다. 폴리에틸렌 배관의 연결방법은 전기융착 방법과 버트융착 방법으로 구분할 수 있는데 이 중에서 가장 많이 사용하는 방법은 버트융착이다. 버트융착은 배관과 배관을 열판에 맞닿게 하고 일정한 온도 및 압력을 가한 후 열판을 제거하고 용융된 배관의 말단부를 서로 연결하는 방법으로서 별도의 연결구가 필요하지 않아 가장 많이 사용하고 있는 연결방법이다. 버트융착 시에 열판으로부터 열이 용융된 후 압력을 가하면 용융부는 비드를 형성하는 부분과 연결부를 형성하는 부분으로 분리되고 냉각과정을 거쳐 버트융착부가 된다. 본 연구는 연결부를 형성하는 부분에서 열판으로부터 열이 전파되어 용융된 거리를 측정하고 이 결과를 연결부에 대한 건전성 평가 방법 중의 하나로 제시하고자 한다. 외경 225mm, 두께 20.5mm의 중밀도 폴리에틸렌 가스용 1호관의 초음파 속도를 측정한 결과 2,200m/s 였다. 열용융 거리를 측정하기 위하여 열판으로부터 열이 전파되어 폴리에틸렌을 가열하는 시간을 0%~130%까지 변화시켜 시험편을 제작하였다. 또한 정상적인 가열시간(100%의 가열)을 제공하고 스크레핑 처리를 하지 않은 시험편과 토양을 삽입한 시험편 그리고 자갈을 삽입한 시험편과 비닐류를 삽입한 시험편을 제작하였다. 총 20개의 시험편에 대한 열용융 거리를 측정하기 위하여 3.5MHz 및 5.0MHz 센서를 이용하였으며 1개의 시험편에 대하여 총 3곳에서 초음파 탐상을 실시하였다. 열용융 신호를 명확하게 구분하기 위하여 모든 탐상 결과에 대하여 동일한 post image processing을 수행하였고 이미지 레벨, contrast, sharpen 및 threshold를 적용하였으며 결과 탐상은 가장 직관적으로 파악할 수 있는 gray scale로 표현하였다. 탐상 결과 가열시간이 짧은 시험편일수록 융착이 이루어지지 않아 멀티플 에코가 반사되는 영역이 증가하였으며 이 부분을 최대한 배제할 수 있는 위치에서 데이터를 획득하였다. 정상적인 가열시간의 80%인 168초의 시간을 가한 시험편부터 열용융 거리에 대한 반사신호가 뚜렷이 구분되었으며 이 시험편부터 거리 측정을 실시하였다. 가열시간이 정상가열시간의 7%인 15초의 가열시간을 가한 시험편부터 더 낮은 가열시간을 가한 시험편의 경우 융착이 이루어지지 않아서 3곳 모두 데이터 영상을 획득할 수 없었다. 위 실험 결과로 위상배열초음파를 통해 폴리에틸렌 배관 버트융착부에서 열이 용융되어 전파된 거리 측정이 가능함을 확인하였으며 또한 열이 용융되어 전파된 거리 측정을 통해 정상적인 융착과 불완전 융착을 구분할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.1319-1332
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• 1995

Numerical analysis was performed to characterize the particle deposition behavior on a horizontal free-standing wafer with thermophoretic effect under the turbulent flow field. A low Reynolds number k-.epsilon. turbulence model was used to analyze the turbulent flow field around the wafer, and the temperature field for the calculation of the thermophoretic effect was predicted from the energy equation introducing the eddy diffusivity concept. The deposition mechanisms considered were convection, diffusion, sedimentation, turbulence and thermophoresis. For both the upper and lower surfaces of the wafer, the averaged particle deposition velocities and their radial distributions were calculated and compared with the laminar flow results and available experimental data. It was shown by the calculated averaged particle deposition velocities on the upper surface of the wafer that the deposition-free zone, where the deposition velocite is lower than 10$^{-5}$ cm/s, exists between 0.096 .mu.m and 1.6 .mu.m through the influence of thermophoresis with positive temperature difference of 10 K between the wafer and the ambient air. As for the calsulated local deposition velocities, for small particle sizes d$_{p}$<0.05 .mu.m, the deposition velocity is higher at the center of the wafer than at the wafer edge, whereas for particle size of d$_{p}$ = 2.0 .mu.m the deposition takes place mainly on the inside area of the wafer. Finally, an approximate model for calculating the deposition velocities was recommended and the calculated deposition velocity results were compared with the present numerical solutions, those of Schmidt et al.'s model and the experimental data of Opiolka et al.. It is shown by the comparison that the results of the recommended model agree better with the numerical solutions and Opiolka et al.'s data than those of Schmidt's simple model.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.385-388
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• 2002

The researches of a two-phase atomizers have been carried out in the field of automotive and aerospace industries in order to improve the atomization performance of the liquid droplets ejecting from these nozzles. The smaller droplets have the advantages of the reduction of environmental pollution matter and effective use of energy through the improvement of heat and mass transfer efficiency. Thus, to propose the basic information of two-phase flow, an internal mixing atomizer was designed, its shape factor was 0.6 and the liquid feeding hole was positioned at the center of the mixing tube which was used to mix the air and liquid. The experimental work was performed in the field after the nozzle exit orifice. The measurement of the liquid droplets was made by PDPA system. This system can measure the velocity and size of the droplets simultaneously. The number of the droplets used in this calculation was set to 10,000. The flow patterns were regulated by ALR (Air to Liquid mass Ratio). ALR was varied from 0.1024 to 0.3238 depending on the mass flow rate of the air. The analysis of sampling data was mainly focused on the spray characteristics such as flow characteristics distributions, half-width of spray, RMS, and turbulent kinetic energy with ALR.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.197-209
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• 2007

본 연구는 LNG를 연료로 사용하는 화력발전소 보일러에서 배출되는 1,000 $Nm^3/day$의 연소 배가스에 포함된 $8{\sim}10%$의 $CO_2$를 대상으로 순도 99%, 회수율 90%로 회수할 수 있는 실증규모의 다단계 막분리 공정에 관한 운전 결과이다. 이를 위해 본 연구팀에서는 가소화 안정성이 우수한 폴리이서설폰 중공사막을 개발하고 $CO_2/N_2$의 분리특성을 연구한바 있으며[1], 소형 모듈을 이용하여 압력 및 $CO_2$의 조성 변화에 따른 투과 특성을 실험과 향류 방식의 전산 모사를 통하여 확인하여 막분리에 의한 $CO_2$의 회수 가능성을 확인한 바 있다[2-4]. 이러한 선행 연구결과를 바탕으로 pilot 규모의 다단계 막분리 plant를 설계하여 제작, 설치, 운전하였으며 그 운전 결과를 다단계 공정의 수치 모사 결과와 비교하였다. 전체 공정은 크게 배출되는 배가스 내의 수분을 전단에서 제거하기 위한 제습 공정과 후단에 재순환이 가능한 4단계 막분리 공정으로 구성되어 있다. 4단 분리막 공정에서 배출되는 최종 $CO_2$의 농도는 운전 조건에 따라 $95{\sim}99%$의 $CO_2$가 $0.15{\sim}0.2$ ton/day의 회수율 $70{\sim}95%$회수규모로 얻어졌다. 얻어진 실험 결과는 수치 모사 결과와 비교하였을 때 매우 잘 일치 하는 것을 알 수 있었으며 운전 중 전체 공정은 안정적으로 작동하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 다단계 막분리 공정을 통한 배가스에서 $CO_2$를 성공적으로 분리할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.748-757
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• 2023

Numerical analysis was conducted to confirm the characteristics of extinction behavior in NH₃/CH₄ counterflow symmetrical flames. Numerical simulations were run on CHEMKIN-PRO, using the OPPDIF code, with Okafor's mechanisms, which had the lowest error rate compared to Colson's experimental data in the our previous part I study. The chemical interactions of merged flames were examined by analyzing the production rate of major chemical species and key radicals with the volume fractional percentage of ammonia and global strain rate. The interaction phenomenon of the flames could be identified by observing the main chemical reaction path of the merged flames at the stagnation plane.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권8호
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• pp.665-676
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• 2018

사면에서의 세류간 토양침식은 빗물방울의 지표면 타격에 의한 토양입자의 박리와 면상흐름에 의한 토사이송의 상호작용에 의한 결과이다. 본 연구는 토양입자를 박리하는 강우동력과 유사이송에 기여하는 면상흐름동력을 토양침식을 위한 에너지 소비율 측면에서 새롭게 정의하고, 강우유발 면상흐름에 의한 세류간 토양침식의 유효동력 함수를 제시하였다. 강우, 경사, 유출과 관계된 인자들에 따른 강우 면상흐름의 동력을 평가하고, 기존 연구 자료를 바탕으로 이 함수의 상수들을 분석하였다. 또한 강우와 면상흐름 동력의 상대적인 크기 변화는 세류간 토양침식의 물리적 과정과 수문학적 반응을 반영함을 확인하였다. 지표유출 및 토양침식 실측자료를 세류간침식 평가 모형들에 적용한 결과 강우 면상흐름동력 함수가 가장 높은 정확도를 보여 세류간 토양침식 평가에 적합하다는 것을 확인하였다.