• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.282-288
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• 2019

When liquefied natural gas (LNG) is vaporized to form natural gas for industrial and household consumption, a tremendous amount of cold energy is transferred from LNG to seawater as a part of the phase-change process. This heat exchange loop is not only a waste of cold energy, but causes thermal pollution to coastal fishery areas by dumping the cold energy into the sea. This project describes an innovative new design for reclaiming cold energy for use by cold storage warehouses (operating in the 35 to $62^{\circ}C$ range). Conventionally, warehouse cooling is done by mechanical refrigeration systems that consume large amounts of electricity for the maintenance of low temperatures. Here, a closed loop LNG heat exchange system was designed (by simulator) to replace mechanical or vapor-compression refrigeration systems. The software PRO II with PROVISION V9.4 was used to simulate LNG cold energy, gas re-liquefaction, and the vaporized process under various conditions. The effects on sensible and latent heats from changes to the array type of heat exchangers have been investigated, as well as an examination of the optimum.

• 한국염색가공학회지
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• 제34권2호
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• pp.117-126
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• 2022

In this study, thermoplastic composites were manufactured using ABS(acrylonitrile butadiene styrene), PC(polycarbonate), and POE(polyolefin elastomer), which are thermoplastic plastics. Twin screw extruder and injection molding were used to manufacture thermoplastic composites. When the ABS/PC/POE thermoplastic composite material was manufactured, the POE mass fraction was set to 1 to 5 wt.%, and the thermal and mechanical properties according to the POE mass fraction were analyzed. Based on the physical properties of ABS/PC/POE, a 3D model in the form of an e-bike frame was created. After setting the boundary conditions, when an external load is applied, geometry simulation was performed to predict product performance. The ABS/PC/POE thermoplastic composite material exhibited the best physical properties when the mass fraction of POE was 3 wt.%. In the simulation results for the physical properties of the 3D model in the form of an e-bike frame, the best physical properties were shown when the mass fraction of POE was 2 ~ 3 wt.%. As a result, the manufacturing conditions for ABS/PC/POE thermoplastic composite materials were set, and research was conducted to reduce product development costs and development time.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.47-51
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• 2022

With the innovative development of bio, pharmaceutical, and semiconductor technologies, it is essential to demand a next-generation transfer system that minimizes dust and vibrations generated during the manufacturing process. In order to develop dust-free and non-contact transfer systems, the high temperature superconductor (HTS) bulks have been applied as a magnet for levitation. However, sintered HTS bulk magnets are limited in their applications due to their relatively low critical current density (J_c) of several kA/cm² and low mechanical properties as a ceramic material. In addition, during cooling to cryogenic temperatures repeatedly, cracks and damage may occur by thermal shock. On the other hand, the bulk magnets made by stacked HTS tapes have various advantages, such as relatively high mechanical properties by alternate stacking of the metal and ceramic layer, high magnetic levitation performance by using coated conductors with high J_c of several MA/cm², consistent superconducting properties, miniaturization, light-weight, etc. In this study, we tried to fabricate HTS tapes stacked bulk magnets with 60 mm × 60 mm area and various numbers of HTS tape stacked layers for magnetic levitation. In order to examine the levitation forces of bulk magnets stacked with HTS tapes from 1 to 16 layers, specialized force measurement apparatus was made and adapted to measure the levitation force. By increasing the number of HTS tapes stacked layers, the levitation force of bulk magnet become larger. 16 HTS tapes stacked bulk magnets show promising levitation force of about 23.5 N, 6.538 kPa at 10 mm of levitated distance from NdFeB permanent magnet.

• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.68-75
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• 2024

경제성과 가공 시 용이성 등의 장점을 가지는 합성수지는 자연상태에서 분해되지 않고 환경오염을 야기 시키는 문제를 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 재활용이 가능한 열가소성 수지가 주목되고 있고 그 중 경제성이 뛰어난 폴리프로필렌(PP)에 대한 관심이 높아지고 있다. PP의 경우 기계적 특성 및 열안정성 등과 재활용성이 뛰어나다. 하지만 다수의 문헌에서 열가소성 수지의 반복 가공에 따라 물성의 저하가 일어난다는 것을 확인 할 수 있으며 가공 조건에 따라 품질의 저하가 발생하는 시점이 다르다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 PP 수지에 여러 첨가 성분을 블렌딩하여 복합 조성물 제조 시 반복 공정에 의한 성능 변화를 평가하기 위해 압출 공정 및 사출 공정을 반복 진행하여 기계적 특성 및 열적 특성을 평가하고자 한다. 또한 반복 공정 시 MFI 값 변화에 따라 복합재료 공정 시 섬유의 함침에 어떤 영향을 주는지에 대해 평가하기 위해 복합재료의 기계적 물성을 평가하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.277-284
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• 2012

타워형 태양열 발전용 체적식 공기흡수기의 열전달 성능 해석을 수행하였다. 타당한 관련문헌에 기초하여 채널 한 개의 벽과 공기 온도분포를 지정된 기하학적 크기와 입력조건에서 예측 할 수 있는 계산과정들이 제시되었다. 더 나아가서 흡수기 유용도의 수학적 모델이 온도프로파일 해석을 통해 유일하게 제시되었다. 흡수기 재질은 실리콘 카바이드이다. 공기 흐름을 유도하는 정사각형 직선채널 크기는 $2mm(W){\times}2mm(H){\times}0.2mm(t){\times}320mm(L)$이며, 모듈 한 개에는 225 개의 채널이 성형되었다. 일정한 일사량 및 공기유량 가정하에서 채널과 모듈 수의 변화에 따른 열전달량, 온도분포 및 유용도 추이가 제시되었다. 태양열 발전에 응용하기 위해서는 흡수기 출구 공기온도가 $700^{\circ}C$ 이상에 도달하여야 한다. 본 수치모델은 200 kW 급 타워형 태양열 공기흡수기의 설계에 사용되었으며, 지정된 기하학적 조건과 입력조건에서 요구되는 열전달 성능을을 만족하는 모듈 수를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.695-701
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• 2018

엔진에서 배기폐열을 회수하여 엔진의 열효율을 향상시키고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 모터사이클용 엔진의 배기 폐열 회수용 열전발전 시스템의 성능 해석을 수행하였다. Gamma Tech.의 GT-SUITE 소프트웨어를 사용하여 엔진모사 모델과 열전발전 시스템 모델을 구성하였다. 첫째, 엔진 속도 1000~7000 rpm, 엔진 부하 0~100% 조건에서 엔진의 출력, 연비 등 성능 특성과 배기가스량, 배기가스 온도 등 배기가스 특성을 파악하였다. 연료의 화학에너지 대비 배기가스로 배출되는 에너지의 비율은 엔진 속도 및 부하에 따라 40~60% 수준으로 확인되었다. 둘째, 배기폐열회수용 열전발전 시스템 모델을 구성하였다. 엔진 모델과 열전발전 시스템 모델을 통합 해석하여, 열전소자에서 발생하는 전압, 전류, 회수 전력 특성 등을 분석하였다. 열전소자의 발전 특성은 시스템을 통과하는 배기가스의 온도 분포에 지배적인 영향을 받았다. 현재 구성된 배기폐열회수용 열전발전 시스템의 열전발전량은 배기폐열 에너지 중 최대 2.2% 수준을 회수할 수 있음을 확인하였다. 향후 연구에서는 열전발전 시스템의 설계에 따른 열전발전량 특성을 파악하고, 열전발전 시스템 설계 최적화를 수행할 예정이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.425-431
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• 2015

선박의 LNG(liquefied natural gas) 연료 공급 시스템에서 천연가스는 $50^{\circ}C$의 온도와 35MPa의 압력을 가진 가스 상태로 기화기에서 엔진으로 이송되므로, 이러한 열 하중을 고려한 구조 안전성 평가가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 먼저 재료에 미치는 열의 영향을 분석하기 위하여 이중 배관의 재료인 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 어닐링 시간을 고려한 일축 인장 실험을 수행하였다. 또한 구조 안전성 평가를 위해, 현재 널리 사용되는 고정식 지지대를 가지는 고온-고압 이중 배관에 대한 열-구조 해석을 수행하였다. 지지대와 내관 사이의 응력 집중을 최소화하기 위하여, 내관을 따라 미끄러질 수 있는 슬라이딩 지지대의 새 형상들을 제안하였고, 열-구조 해석 결과를 통해 최적의 지지대를 제안하였다. 마지막으로 제안된 지지대를 사용한 전체 이중배관에 대한 해석을 통해 안전성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 차후 LNG 연료 공급 시스템의 고온-고압 이중 배관 설계 시 참고자료로서 활용될 수 있으며, 이중 배관의 슬라이딩 지지대를 설계함에 있어서 그 활용가치가 있다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.59-67
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• 2024

내열성 및 내충격성, 진동 감쇠 성능이 필수인 엔진마운트 브라켓(engine mount braket)에 적용하기 위한 PA소재 기반 복합재료 제조 방법에 대한 연구를 실시하였다. 복합재료의 기지재로 PA66 수지를 활용하였고, 강화재로 유리섬유를 활용하였다. 복합재료는 injection molding 방법으로 제조하였으며, 보강재인 유리섬유 함량에 따라 열적 특성과 기계적 특성, 형태학적 특성 분석을 진행하였다. 이때, 복합재료의 특성 평가 데이터베이스를 in-put 데이터로 활용하여 3D 모델을 생성하였다. 생성된 3D모델의 진동 감쇠 성능(vibration damping)을 out-put 데이터로 추출하였다. PA기반 복합재료의 특성평가 및 엔진브라켓 형태 3D모델의 진동 감쇠 성능에 대한 시뮬레이션을 진행하는 이유는 실제 자동차 부품을 제조하여 진동 감쇠 성능 시험을 진행하지 않아도 제품의 성능을 예측할 수 있기 때문에, 우수한 제품을 개발하기 위한 개발 비용이 감소할 수 있다. 실제로 시험을 진행하지 않고도 제품 성능을 예측할 수 있기 때문에, 제품 개발에 필요한 시간도 절감할 수 있을 것이라 예상된다. 진동 감쇠 성능 시뮬레이션 결과, 강화재의 질량분율이 높아질수록 진동감쇠 성능이 비례하여 증가하는 경향을 나타내지만, 어느 수준 이상에서는 더 이상 증가하지않고, 소폭 감소하는 결과를 나타내었다. 실제 실험값과 시뮬레이션 값과의 비교 결과, ±5% 이내의 근사치를 나타내었으며, 강화재의 질량분율이 60 wt.%일 때 결과값의 차이가 가장 크게 발생하였다.

• 플랜트 저널
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• 제15권4호
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• pp.36-42
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• 2019

최근 환경 규제 정책 강화에 따른 입지 제약발생으로 발전소 부지가 높아지고 냉각수 관로의 길이가 증가되어 냉각수 계통 내 수격현상이 심화된다. 이는 발전소 안정성에 심각한 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 수두가 높은 1,000 MW급 대용량 석탄화력발전소 냉각수계통에 대한 안정성을 확보하고자 비정상상태 1차원 해석 상용 소프트웨어인 LIQT 7.2을 사용하여 과도현상을 분석하고, 수격현상을 저감하기 위해 수격방지장치를 개별 및 조합 적용하여 성능특성에 대한 효과를 예측하였다. 수격방지 장치를 설치하지 않고 펌프가 불시 정지되었을 경우 발생하는 냉각수 서지압력은 펌프 출구 측에서 가장 크게 나타났다. 이러한 냉각수계통의 서지압력을 저감시키는 가장 효과적이고 간단한 방법은 펌프 보호를 위해 필수적 장치인 유압구동역류방지밸브에 진공파괴밸브를 조합한 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.1-8
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• 2011

본 연구의 목적은 중온화 첨가제(LEADCAP$^{(R)}$)를 사용한 중온 아스팔트 바인더의 노화 방법에 따른 물성 변화 특성을 평가하고자 하였다. 아스팔트 바인더의 노화 거동을 모사하기 위해 단기노화인 RFTO를 실시하였으며, 햇빛에 의한 자연 노화 거동을 알아보기 위해 자외선 경화기를 이용하여 자외선에 의한 열화거동을 모사하였다. 이러한 열화 중온 아스팔트 바인더의 역학적인 물성과 유변동학적인 특성을 시험하기 위해서 만능시험기(UTM)과 동적전단유동기를 이용하여 직접인장력과 유변동학적인 거동을 평가하였다. 또한, 열분석 장비를 이용하여 온도에 따른 중온 아스팔트 바인더의 특성을 평가하여, 자외선 노출에 따른 열화가 발생하여도 온도에 따른 물성 변화가 많이 발생하지 않음을 발견하였다. $70^{\circ}C$에서 중온화 첨가제가 첨가한 단기노화 중온 아스팔트 바인더의 경우, PG 등급에서의 고온 등급의 기준값을 만족함을 알 수 있었다. 또한 저온에서 중온 아스팔트 바인더의 인장 특성을 평가한 결과, 인장강도 향상과 함께 인장력이 증가됨을 알 수 있었다.