• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권4호
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• pp.81-89
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• 2018

본 연구에서는 초음속 유동장 내 연료 분사시 연소기의 공간적인 제한 조건을 고려하여 복수의 분사기간 배치 간격을 변화시키고 그에 따른 유동 구조, 연료의 침투 거리 및 연료-공기의 혼합 특성을 비교 분석하였다. 이를 위하여 널리 알려진 단일 분사구를 이용한 실험 조건을 모사하여 적용된 수치 모델을 검토하였으며, 동일한 분사 조건을 갖는 복수의 분사기를 이용하여 비반응 유동 해석을 수행하였다. 해석 결과를 바탕으로 분사구 간 거리에 따라 전압력 손실, 침투 거리, 및 혼합 성능 등을 정량적으로 비교하였다. 해석 결과 분사구 간 배치 거리가 매우 짧은 경우 분사 연료가 서로 융합되면서 유동장이 2차원 특성을 나타내었고 전반적으로 낮은 혼합 효율 특성과 높은 전압력 손실을 발생하였다. 분사구 간 거리가 멀어짐에 따라 분사 가스간의 상호작용이 감소하면서 혼합 효율이 증가하고 전압력 손실이 낮아지는 것이 관찰되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.69-77
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• 2020

액체 핀틀 추력기의 성능해석을 위해 준 일차원 다상 반응유동 해석코드를 개발하였다. 해석코드의 주요모델로서 다상 유동장, 액적의 기화, 다상 연소, 액체 막냉각 등의 모델들을 적용하였다. 액적기화 모델은 Abramzon의 기화모델을 적용하였으며 연소 모델은 flamelet 모델을 적용하였다. 막냉각 효과는 Shine의 모델을 적용하였다. 각 모델을 사용하여 산소-질소의 Sod shock 튜브, n-decane 액적기화, 케로신 다상연소, 막냉각 길이를 계산하여 선행 연구자의 결과와 비교 검증하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.922-930
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• 2008

질소산화물($NO_x$) 저감을 위한 선택적 무촉매 환원(SNCR; selective non-catalytic reduction) 공정의 성능은 유속, 반응온도 그리고 반응물간의 혼합과 같은 공정변수에 민감하다. 따라서 효율적인 SNCR 공정의 설계와 운전을 위하여 속도장, 온도장, 및 화학물질들의 농도 분포에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 150 kW LPG 버너가 장착되고, 요소용액을 환원제로 사용하는 파일럿 규모 SNCR 공정에 대하여 액적모델과 결합된 2차원 난류반응흐름 전산유체역학(CFD; computational fluid dynamics) 모델을 개발하고, 이 모델은 실험결과를 통하여 검증된다. 난류반응 CFD 모델에서는 $NO_x$저감율과 $NH_3$-slip을 예측하기 위하여 7개 반응식으로 이루어진 요소용액과 $NO_x$와의 반응기작을 이용한다. 이러한 모델을 이용한 CFD 모사결과는 온도와 NSR(normalized stoichiometric ratio)에 따른 $NO_x$ 저감율에서 실험결과와 최대 20% 이내에서 차이를 보여주고 있으며, $NH_3$-slip에 대하여는 실험결과와 모사결과 사이에 유사한 경향성을 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제20권4호
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• pp.65-77
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• 2016

Fischer-Tropsch 반응기 내 복잡한 반응과 흐름을 상세히 모델링하는 것은 CFD 분야에 있어 도전적 과제이다. Fischer-Tropsch 반응은 여러 가지 탄소수를 가진 탄화수소들을 만들어내는데, 탄화수소에는 무수히 많은 이성질체가 존재하는 이유로 모든 화학종에 대해서 각각의 반응속도식을 도출해 적용하는 것은 어렵다. 이의 극복을 위해 기존 연구들에서 사용된 반응속도식 모델링 방법론들을 분석한 뒤, 화학종별 상세한 반응속도식 적용을 위해 non-Anderson-Schulz-Flory 방법론을 선정하여 상세 모델링을 진행하였다. 또한 반응 특성상 다상 흐름 형태를 띠는데, 다상 흐름 모델링의 경우 상간의 간섭이나 분산상의 분포 및 유동 형태 등에 따라 적합한 모델링 방법론이 다르다. 그러나 기존 연구들에서는 타당성에 대한 논의나 근거 제시 없이 각양각색의 내부 흐름 모델링 방법론이 사용되고 있다. 실험을 통해 내부 흐름 형태를 관찰한 뒤 유동 형태에 따른 모델링을 진행하는 것이 최선이나, 자원 여건상 어려움이 있어, 본 연구에서는 전통적인 유체역학 이론에 근거해 내부 흐름 형태를 먼저 추론하고 Mixture 모델 방법론을 선정하여 체계적인 CFD 모델링을 진행함으로써, 사용된 방법론에 대한 근거를 마련하고자 하였다. 10가지 실험조건에서 진행한 실험 결과와 본 연구의 시뮬레이션 결과를 비교하였으며, 이를 통해 본 연구가 제안하는 체계적 모델링 방법론의 타당성을 입증하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제13권3호
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• pp.386-397
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• 2012

The stability and structure of bluff-body stabilized hydrogen flames were investigated numerically and experimentally. The velocity of coflowing air was varied from subsonic velocity to a supersonic velocity of Mach 1.8. OH PLIF images and Schlieren images were used for analysis. Flame regimes were used to classify the characteristic flame modes according to the variation of the fuel-air velocity ratio, into jet-like flame, central-jet-dominated flame, and recirculation zone flame. Stability curves were drawn to find the blowout regimes and to show the improvement in flame stability with increasing lip thickness of the fuel tube, which acts as a bluff-body. These curves collapse to a single line when the blowout curves are normalized by the size of the bluff-body. The variation of flame length with the increase in air flow rate was also investigated. In the subsonic coflow condition, the flame length decreased significantly, but in the supersonic coflow condition, the flame length increased slowly and finally reached a near-constant value. This phenomenon is attributed to the air-entrainment of subsonic flow and the compressibility effect of supersonic flow. The closed-tip recirculation zone flames in supersonic coflow had a reacting core in the partially premixed zone, where the fuel jet lost its momentum due to the high-pressure zone and followed the recirculation zone; this behavior resulted in the long characteristic time for the fuel-air mixing.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.339-344
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• 2005

A PEMFC system model for FCEV was constructed and simulated numerically to examine the heat/water flow of the system and air/fuel humidification process for various operation conditions (ambient pressure /temperature/humidity, operating temperature, power load). We modeled PEMFC stack which can generate maximum electricity of about 80 kW. This stack consists of 400 unit cells and each unit cell has $250cm^2$ reacting area. Uniform current density and uniform operating voltage per each cell was assumed. The results show the flow characteristics of heat and water at each component of PEMFC system in macro-scale. The capacity shortage of the radiator occurred when the ambient was hot $(over\;40^{\circ}C)$ and power level was high (over 50 kW). In spite of some heat release by evaporation of water in stack, heat unbalance reached to 20kW approximately in such a severe operating condition. This heat unbalance could be recovered by auxiliary radiators or high speed cooling fan with additional cost. In cold environment, the capacity of radiator exceeded the net heat generation to be released, which may cause a problem to drop the operating temperature of stack. We dealt with this problem by regulating mass flow rate of coolant and radiator fan speed. Finally, water balance was not easily broken when we retrieved condensed and/or unused water.

• 한국추진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.24-32
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• 2008

마하 1.92 초음속 유동 내에서 평판, 작은 공동, 큰 공동을 사용하여 운동량비(J)에 따른 연료 혼합 실험을 수행하였다. 공동 후면 경사부는 연료의 침투거리를 급격히 증가시키며, 경사부에서 형성되는 이차원 충격파는 후류부의 충격파 구조와 혼합층에 주요한 영향을 미친다. 운동량비가 증가함에 따라(J = 0.9, 1.7, 3.4) 연료의 침투거리가 증가하지만, 후류부에서는 운동량비가 증가하더라도 연료 침투거리는 특정 지점 이상 증가하지 않았다. 큰 공동의 경우 다른 모델에 비해 좋은 혼합 효율을 보이지만 압력 손실 또한 증가하는 경향을 보인다.

• 약학회지
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• 제39권1호
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• pp.68-77
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• 1995

Aluminum magnesium silicate was synthesized by reacting the mixed solutions of sodium aluminate and magnesium chloride with sodium silicate solution in this study. The optimal synthesis conditions based on the yield of the product has been attained according to Box-Wilson experimental design. It was found that the optimal synthetic conditions of aluminum magnesium silicate were as follows: Reaction temperature=$69~81^{\circ}C$; concentration of two reactants, sodium aluminate and magnesium chloride= 13.95~14.44 w/w%; molar concentration ratio of the two reactants, [NaAlO$_{2}$]/MgCl$_{2}$]=3.63~4.00; reaction time= 12~15 min; drying temp. of the product=$70~76^{\circ}C$. Aluminum magnesium silicate synthesized under the optimal synthesis condition was dispersed in 0.75, 1.0 and 1.5w/w% aqueous solution or suspension of six dispersing agents, and the Theological properties of the dispersed systems prepared have been investigated at $15^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$ using Brookfield LVT Type Viscometer. The acid-consuming capacity of the most excellent product was 272~278 ml of 0.1N-HCl per gram of the antacid. The flow types of 5.0 w/w% aluminum magnesium silicate suspension were dependent upon the kind and concentration of dispersing agents added. The apparent viscosity of the suspension was generally increased with concentration of dispersing agents and was not significantly changed or decreased as the temperature was raised. A dispersing agent, hydroxypropyl cellulose suspension, exhibited an unique flow behavior of antithixotropy. The flow behavior of the suspension dispersed in a given dispersing agent not always coincided with that of the dispersing agent solution or suspension itself.

• Elastomers and Composites
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• 제52권4호
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• pp.266-271
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• 2017

This study describes the influence of the amount of curing agent and curing temperature on the kinetics of polyurethane elastomers. The urethane prepolymer series was prepared by reacting toluene diisocyanate with polytetramethylene ether glycol at $80^{\circ}C$ for 1 h, and 4,4'-methylene bis(2-chloroaniline) was used as the curing agent. The ratio of the amine group of the curing agent to the isocyanate group of the urethane prepolymer was controlled from 0.85 to 1.05 at curing temperatures ranging from 80 to $120^{\circ}C$. The curing rate of the urethane prepolymer was monitored by observing the change in heat flow during the curing process using differential scanning calorimetry (DSC). As either the content of curing agent or the curing temperature was higher, the conversion rate to the polyurethane elastomer was high. The DSC results were compared with those obtained from using real-time FT-IR.

• 한국추진공학회지
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• 제8권1호
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• pp.44-53
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• 2004

본 논문에서는 슬릿형 분사노즐의 출구 종횡비에 따라 3차원 화학반응 유동장을 수치적 계산을 통하여 그 특성을 조사하고 연소／혼합 촉진 방법을 고찰하였다. 내부유입유동과 슬릿측면 와동들 둘 다 혼합관점에서 고려되어야 한다는 것을 보여 주었다. 연소효율은 종횡비1.0을 기준으로 작은 경우가 낮고 압력손실 역시 종횡비가 작은 경우가 적다. 모든 결과들은 유동방향으로 긴 슬릿이 연소와 압력손실에 대해 바람직함을 나타내고 있다.