• 대한기계학회논문집B
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• 제36권6호
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• pp.639-646
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• 2012

가열된 동축류 공기에서 일산화탄소/수소의 층류 제트에 대한 자발화된 부상화염의 특성을 조사하였다. 그 결과로 자발화가 발생하지 않는 영역에서는 제트속도의 증가에 따라 노즐부착화염에서 안정화된 층류 부상화염을 거치지 않고 바로 화염날림이 발생하였다. 자발화 영역에서, 질소 희석된 일산화탄소의 자발화된 부상화염은 산화제 내의 함유된 수분에 따른 점화지연시간의 변동으로 그 부상높이가 크게 영향을 받았다. 그리고 수소에 의한 저온 자발화 영역에서 자발화된 부상화염은 제트속도의 증가에 따라 부상높이가 감소하다가 증가하는 독특한 현상이 발생하였다. 점화지연시간에 의한 자발화된 층류 부상화염의 안정화 메커니즘을 기반으로, 그 부상높이의 거동은 점화 과정에서 발생하는 열손실의 영향뿐만 아니라 연료제트의 운동량과 질량의 선호 확산에 의하여 영향을 받을 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제11권4호
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• pp.251-265
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• 2006

To prevent the ozonosphere from being destroyed by Halon, it is an urgent task to find out Halon replacement. As one of the replacements water mist have showed broad applications by its advantages: little pollution to environment (not destroying the ozone layer or bring green house effect), extinguishing fire quickly, consuming a small quantity of water and having little damage to the protected objects. The methods of generating water mist strongly influence fire suppression effectiveness, which determine the cone angle, drop size distribution, flux uniformity, and momentum of the generating spray. The traditional water mist nozzle included pressure jet nozzles, impingement nozzles and twin-fluid nozzles. All of them have more or less disadvantages for fire suppression. Therefore, many research institutes and corporations are taking up with innovations in mist generation. This article provided some recent studies in State Key Laboratory of Fire Science (SKLFS) of University of Science and Technology of China. SKLFS have investigated new methods of generating water mist (i.e. effervescent atomization and ultrasonic atomization). and self developed a series of nozzles and developed advanced DPIVS (Digital Particle Image Velocimetry and Sizing) technique. Characteristics of water mist (the distribution of droplet sizes, flux density, spray dynamics and cone angle) produced by these nozzles were measured under different conditions (work pressure, nozzle geometry, etc.) using LDV/APV and DPTVS systems. A series of experiments were performed to study the fire suppression effectiveness in different fire scenario (different kindsof the fuel, fire size and ventilation conditions). The fire extinguishing mechanisms of water mist was also discussed.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.13-19
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• 2005

본 논문에서는 금속염 첨가제를 함유한 미분무수의 소화성능을 연구하고자 아세트산 나트륨을 함유한 단일 액적의 증발속도를 측정하였으며, small-scale 챔버내에서의 헵탄 pool fire에 대한 소화실험을 실시하여, 화염의 온도를 분석함으로써 첨가제에 의한 미분무수 소화특성을 분석하였다. 순수물과 수용액의 증발특성을 비교한 결과 핵비등 영역에서 온도가 높을수록 용해된 첨가제의 석출 및 표면장력의 변화 등 물리적 영향으로 순수물에 비해 수용액의 증발속도가 현저히 느리게 나타났다. 소화실험 결과, 저압에서는 물 액적이 화염의 플림을 뚫지 못하기 때문에 소화는 이루어지지 않았고 단순히 화염의 크기를 작아지게 하였다. 중압에서는 첨가제를 넣었을 경우 액적의 운동량 증가에 따른 물리적 소화효과와 첨가제의 화학적 소화효과가 상승작용을 하여 화염을 억제하였고, 고압에서는 미분무수 시스템의 주요 소화 메커니즘 이외에도 blowing효과에 의해서 화염이 소화되는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1794-1801
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• 2008

2006년에 고시가 된 "철도시설 안전세부기준"(건설교통부고시 제2006-395호)에 의하면 1km 이상의 철도터널을 건설할 경우 철도터널에 대한 화재 시뮬레이션을 수행하여 철도터널 내부의 화재에 대한 안전성 분석을 실시하도록 되어있다. 철도터널에서 화재에 대한 안전성 분석을 하기 위해서는 실험적 방법과 수치해석을 이용한 방법이 있는데, 본 연구에서는 수치해석적 방법을 이용하여 터널에서의 화재유동 및 온도장 분포를 해석하였으며, 실험 결과와 비교하여 수치해석의 신뢰성 정도를 분석하였다. Fletcher 등이 수행한 모형 터널 실험을 대상으로 수치해석을 수행하였다. 터널 모형은 길이 182m, 높이 2.4m, 폭 5.4m으로 이루어져 있으며, 수치해석에서도 실험과 동일한 상황을 가정하여 해석을 하였다. 화재가 발생한 부분은 터널의 입구로부터 112m 지점이며, pool fire를 사용하였다. 화재 강도는 약 2.76MW이며, 화원으로써는 Octane을 사용하였다. 수치해석을 위하여 LES 기법을 이용한 FDS (Fire Dynamics Simulator)를 사용하였으며, 본 연구에서는 계산 속도를 증속시키고, 단일 CPU에서는 처리가 곤란한 격자수를 처리하기 위하여 여러 개의 CPU를 사용하는 병렬 처리 기법을 활용하였다. 본 연구에서 사용된 총 격자의 개수는 2.4백만개 이며, 사용된 CPU수는 7개 이다. 수치해석 결과와 실험 결과를 비교 분석하여 수치해석의 신뢰성과 FDS의 철도터널 안전성 분석에의 활용 가능성에 대하여 논하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.97-103
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• 2003

연소기 내부에서 연소효율의 증대목적으로 사용되어지고 있는 후향계단후류의 측면제트 분사가 있는 초음속 난류유동장에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 2차원 Navier_Stokes 방정식과 k-$\varepsilon$ 난류모델식을 고해상도 풍상차분법인 TVD 기법을 사용하여 비정상 유동장에 대한 수치계산을 수행하였다. 유동특성은 제트분사에 의한 마하면이 장애물 역할을 하여 후향계단과 마하면사이에 공동유동(cavity flow)과 비슷한 유동현상이 나타난다. 따라서, 공동 유동에서 발생하는 유동의 진동특성이 나타날 것을 예측할 수 있다. 수치계산 결과에서도 모맨텀플럭스와 분사위치에 따라, 공동유동에서 발생하는 진동특성을 갖는 비정상 유동 특성이 나타나는 것을 볼 수 있었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권12호
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• pp.1388-1396
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• 2011

This paper is focused on the procedure of the development of a micro air vehicle which has vertical take-off and landing capability for indoor reconnaissance mission. Trade studies on mission feasibility led to the proposal of a coaxial rotorcraft configuration as the platform. The survey to provide a guide for preliminary design were conducted based on commercial off-the-shelf platform, and the rotor performance was estimated by the simple momentum theory. To determine the initial size of the micro air vehicle, the modified conventional fuel balance method was applied to adopt for electric powered vehicle, and the sizing problem was optimized with the sequential quadratic programming method using MATLAB. The designed rotor blades were fabricated with high strength carbon composite material and integrated with the platform. The developed coaxial rotorcraft micro air vehicle shows stable handling quality with manual flight test in indoor situation.

• Design & Manufacturing
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• 제12권3호
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• pp.25-30
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• 2018

Recently The automotive industry is trying to increase the energy efficiency by reducing the weight of the car body and engine components as a way to achieve high energy efficiency. In particular, the reduction of the weight of the vehicle through the weight reduction of the vehicle body has the advantage that the fuel consumption and the output can be improved. But at the same time, there is the disadvantage that the strength becomes weak due to the reduction of the material thickness. Therefore, in order to overcome these disadvantages, materials with high strength according to the unit thickness have been actively developed, and researches for applying them have also been increasing. In this study, we will investigate the application of cold rolled steel sheet, which is a lightweight material, to a horn bracket that secures a installed in an automobile engine room. The horn bracket secures the horn on the car engine and is bolted to the outer wall of the engine. The momentum is acted on the bracket due to the distance between the bolt fastening part and the car horn installed on the bracket end side. Therefore, the body part of the bracket is more likely to be destroyed by the influence of the continuous stress. In this paper, design optimization for weight reduction and strength enhancement was performed to solve this problem, and possibility of applying the rolled steel sheet material as lightweight material by tensile test and fabrication was confirmed.

• 한국분무공학회지
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• 제27권2호
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• pp.84-93
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• 2022

To implement carbon-neutrality in transportation sectors until 2050, hydrogen is considered a promising fuel for internal combustion engines because hydrogen does not contain carbon itself. Although hydrogen does not emit CO₂ emission from its combustion process, the low energy density in a volume unit hinders the adoption of hydrogen. Therefore, the understanding of hydrogen jet behavior and measurement of equivalence ratio must be conducted to completely implement the high-pressure hydrogen direct injection. The main objective of this research is feasibility test of hydrogen local equivalence ratio measurement by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBs). To visualize the macroscopic structure of hydrogen jet, high-speed schlieren imaging was conducted. Moreover, LIBs has been adopted to validate the feasibility of hydrogen local equivalence ratio measurement. The hydrogen injection pressure was varied from 4 MPa to 8 MPa and injected in a constant volume chamber where the ambient pressure was 0.5 MPa. The increased injection pressure extends the vertical penetration of hydrogen jet. Due to the higher momentum supply when the injection pressure is high, the hydrogen has easily diffused in all directions. As the laser trigger timing has delayed, the low hydrogen atomic emission was detected due to the longer mixture formation time. Based on equivalence ratio measurement results, LIBs could be applied as a methodology for hydrogen local equivalence ratio measurement.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.52-57
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• 2018

본 논문에서는 9톤급 다단연소사이클 엔진용 산화제 과잉 예연소기 분사기 설계 및 수류 시험 결과에 대해 기술하고자 한다. 총 3 종류의 동축 와류 분사기를 설계하고 각 종류마다 12개의 분사기를 제작하였다. 연료 접선 홀 직경은 모두 동일하며, 산화제와 연료가 연소되어 발생하는 기체 산화제와 냉각 채널에서 배출되는 액체 산화제 모멘텀의 비에 따라 산화제 과잉 예연소기 분사기의 연소에 어떠한 영향이 있는지를 연구하기 위해 산화제 접선 홀의 직경을 다르게 제작하였다. 추후에 산화제 과잉 예연소기를 이용한 파워팩과 연소시험을 통해 검증될 예정이다. 수류 시험 결과, 연료 유량 및 산화제 접선 홀의 유량값은 설계 차압을 기준으로 목표 유량값에 도달하였다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.93-103
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• 2021

기후변화 대응과 탄소배출 저감에 대한 심각성 및 필요성이 중요시 되면서 세계 각국은 온실가스를 감축하고자 하는 노력을 지속하고 있다. 다양한 노력들 중 탄소기반 연료 사용 시 발생되는 이산화탄소를 포집하여 활용하는 CCUS에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 관점에서 CCUS와 함께 활용될 수 있는 가압 순산소 연소에 대한 연구도 여러 연구자들에 의해 진행되고 있다. 본 연구는 가압 순산소 연소의 화염 구조와 오염물질 배출과 관련된 기초적인 정보를 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 대향류 확산 화염 모델을 이용하여 압력 및 산소분율에 따른 연소의 특성을 분석한 결과, 압력이 높을수록 화학 반응의 활성화로 인한 반응율의 증가로 연소 온도가 증가하고 화염두께는 감소한 반면, 산소분율이 높을수록 반응율 증가 및 산화제 운동량 변화에 따른 확산의 영향으로 연소 온도 및 화염두께 모두 증가하였다. 이와 관련된 열방출 반응을 3가지 구간으로 구분하여 분석한 결과, 특히 산소분율이 증가할수록 산화제 측면에서 나타나는 화학 반응이 혼합분율에 따라 크게 두 개의 영역으로 세분화되는 특성이 나타났다. 또한, NO의 생성 메커니즘에 따라 구분된 배출지수(EINO)를 분석하였고, 각 해석 조건에 따른 NO의 생성 경향을 제시하였다.