본 논문은 공기흡입식 추진기관의 고체 로켓 부스터 분리에 관한 수학적 모델링과 시뮬레이션 기법을 기술하였다. 비행체 및 부스터는 하나의 다물체(multi-body)로 고려하였고 부스터는 단지 비행체의 축 방향으로 움직이는 것으로 가정하였다. 비행체 및 부스터의 동적 운동은 Kane 방법에 의해 모델링 되었다. 다양한 부스터 위치에 따라 전체 시스템에 작용하는 공력은 DATCOM 소프트웨어를 사용하여 산출되었으며 부스터 분리 유효 작용면에 작용하는 내부 분리 압력은 일반적인 기체역학 및 Taylor-MacColl 관계식에 의해 산출되었다. 수치적 해석은 Mathworks사의 Matlab이 사용되었다. 해석 결과에 의하면 부스터 분리 동안 마하수 및 받음각 변화 등은 크지 않는 것으로 나타났으며, 실제 시험 장치를 이용한 부스터 분리 시험이 진행될 경우 자세 각 변화, 흡입 유동 특성 등은 무시할 만한 수치임을 확인할 수 있었다.
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.
본 연구는 지류의 합류각, 지류와 본류의 유량비, 준설 깊이비의 변화에 따른 지류에서의 두부침식 양상과 합류부 이동상 하도에서의 분리구역의 특성을 분석하였다. 분리구역은 지류가 합류되어진 직후 단면에서의 유속이 0(영)인 구간으로 정의하였다. 준설 깊이에 따른 두부침식이 발생치 않은 범위를 제시하였다. 합류각, 유량비, 준설 깊이비 증가에 따른 두부침식 깊이비 및 천급점의 이동거리비는 전반적으로 증가하였으며, 천급점의 이동거리비의 관계식을 제시하였다. 이동상 하도에서의 유량비와 합류각 증가에 따른 분리구역의 길이비 및 폭비는 고정상 하도에서와 같은 양상으로 증가하였다. 준설 깊이비 증가에 따른 분리구역의 길이비는 감소하고 폭비은 증가하여 형상지수는 크게 증가하여 통수단면의 감소로 배수위 현상이 기대된다. 고정상 하도와 이동상하도에서의 합류각, 유량비, 준설 깊이비에 따른 형상지수 관계식을 제안하였다.
이상 랩온어칩에서 사용된 생물분리 방법과 그 예를 소개하였다. 랩온어칩에서는 수백 마이크로미터 이하의 미세 채널을 사용하므로 유사한 크기의 채널을 사용하는 capillary electrophoresis에서 사용되었던 기법들이 가장 많이 활용되어왔으며, 랩온어칩 내에서 물질분리를 위한 기본 방법으로 적용되어왔다. 현재까지 CE에 사용되었던 기법들은 모두 랩온어칩 상에 구현된 바 있으며, 이러한 기술들은 랩온어칩의 활용 가능성 및 활용 분야 증대에 크게 기여하였다. 이외에도, laminar flow의 특성을 이용하거나, 막을 제작하거나, 추출 기법을 활용하는 등의 다양한 시도가 있었다. 그러나, high-throughput, 이동형 장비를 지향하는 랩온어칩에서 고전압을 사용하는 경우 활용에 제약을 가져올 수 있어, 용도에 맞는 적절한 분리기술의 개발 및 선택이 랩온어칩의 활용 가능성을 결정짓는 중요한 요인이 될 것으로 판단된다.
가스분리막을 이용한 분리공정은 기존의 분리공정을 대체할 공정으로서 수십 년간 발전이 되어 왔다. 특히 분리막 공정은 가스분리에 있어서 기존공정에 비해서 에너지 소모가 적고 설치에 필요한 공간이 간소하며, 스케일업이 간단한 장점이 있다. 최근에는 기체분리막 공정은 질소발생장치, 수소발생장치, 막제습기, 선박이나 항공기용 불활성기체충진장치, 천연가스 정제, 바이오가스 정제, 연료전지분야에서 널리 사용이 되고 있으며, 향후에는 이산화탄소의 분리에도 강력한 대체공정으로 사용이 될 수 있다. 이러한 가스분리막 공정을 좀 더 널리 보급하기 위해서는 로베슨 플롯의 한계를 넘어설 수 있는 새로운 소재의 개발이 절실하며, 이러한 한계를 돌파하기 위하여 많은 연구자와 회사들이 카도그룹이나 스피로 구조를 가지는 고분자나 PIMs 같은 소재의 개발에 박차를 가하고 있다.
폭발볼트는 고폭약를 사용하는 분리장치의 하나로서 폭발볼트의 내부에서 형성되는 폭압 및 충격파에 의해 분리된다. 이러한 메커니즘을 갖는 폭발볼트는 분리시 생성되는 충격파 및 파편형성 최소화되도록 설계되어야 할 것이다. 본 연구에서는 폭발볼트 및 볼트를 구속하는 구속물과의 거리(Air gap)을 변수로 두어 분리시험을 수행하였다. 이때 Air gap 따른 분리유무 및 분리 형상을 확인 하였고, 가속도 센서를 이용하여 구속물의 전달되는 Pyro-shock를 측정하였다. 또한 ANSYS Autodyn 프로그램을 이용하여 폭발볼트의 분리거동을 해석하였다. 실험 및 해석으로부터 폭발볼트와 구속물 사이의 Air gap 크기에 따른 폭발볼트의 분리거동에 미치는 영향을 확인하였고 특정 볼트에 한해서 최적의 폭발볼트의 구속환경을 설정하였다.
물분사장치가 부착된 NACA-0021 익 주변의 흐름을 입자영상유속계를 이용하여 고찰하였다. $R_w=6.0261{\times}10^4$에서 영각(a)을 $0^{\circ}{\sim}35^{\circ}$로 변화시켜가며, 물분사 속도를 0[m/s], 9.2[m/s]의 2가지로 조절한 결과 익 후류영역에서는 박리 후 비정상적인(unsteady) 재순환 ${\cdot}$ 재부착 영역이 형성되었으며, 박리영역의 폭이 콴다 효과(Coanda effect)를 갖는 물분사로 인하여 최대 1/3만큼 감소하는 경향을 확인하였다. ?Nㄴ사가 없는 조건에서의 박리는 영각(a) $17^{\circ}{\sim}18^{\circ}$ 부근에서 시작되는 것이 관측되었으나, 물분사를 시켰을 경우 $20^{\circ}{\sim}21^{\circ}$에서 박리가 시작되는 것을 유동관측을 통해 알 수 있었다. 유동계측을 통해 익의 후연부(trailing edge)에서 생성되었던 와(vortex, eddy)가 물제트분사로 인해 소멸되는 것을 알 수 있었고, 영각이 작고 물분사 유속이 빠를수록 박리영역의 감소가 더욱 가속화됨을 알 수 있었다.
고추씨를 분리(分離)하는 방법(方法)으로 자유낙하(自由落下), 상하진탕, 회전사(回轉篩)를 이용(利用)하는 방법(方法)과 그 기구(機構)에 관(關)하여 연구(硏究)한 결과(結果) 씨의 분리(分離)는 고추에 가(加)해 주는 충격량(衝擊量)으로 설명(說明)할 수있었으며, 이를 운동량(運動量)의 크기로 분석(分析)하였다. 씨의 분리(分離)에 기여(寄與)하는 운동량(運動量)의 영향은 속도(速度)를 얻은 방법(方法)에 따라 상이(相異)하였다. 한편 동일속도하(同一速度下)에서 운동량(運動量)의 씨분리효과(分離?果)를 산출(算出)하였으며, 자유낙하(自由落下), 상하진탕 및 회전사방법(回轉篩方法)에서 각각(各各) $2.50{\times}10^{-6}$, $2.09{\times}10^{-6}$과 $3.94{\times}10^{-8}$의 값을 보였다. 고추씨의 분리속도(分離速度)의 변화율(變化率)은 고추의 건조속도(乾燥速度)의 변화율(變化率)과 유사한 경시적(經時的) 변화양상(變化樣相)을 갖고 있었다.
본 연구의 목적은 민간경비원의 여가활동과 직무스트레스 및 이직의사의 관계를 규명하는데 있다. 이 연구는 수도권 소재 민간경비 회사에 재직하고 있는 민간경비원을 대상으로 설정 하였으며, 판단표집법을 활용하여 총 360명을 표집 하였다. 그러나 최종 분석에 사용된 사례 수는 333명이다. 연구에 이용된 설문지의 신뢰도는 $\alpha$=.752 이상으로 나타났다. 수집된 자료는 SPSSWIN 16.0을 이용하여 요인분석, 신뢰도분석, t검증, F검증, 다중회귀분석, 경로분석 등의 방법을 활용하였다. 결론은 다음과 같다. 첫째, 사회인구통 계학적 특성에 따라 직무스트레스 및 이직의사는 차이가 있다. 둘째, 여가활동 참가기간은 신체적 스트레스에 영향을 미친다. 즉, 여가활동 기간이 증가하면 직무스트레스는 감소한다. 셋째, 여가활동 참가정도는 이직의사에 영향을 미치지 않는다. 넷째, 여가활동 참가는 직무스트레스 및 이직의사에 인과적 영향을 미친다. 즉, 직무스트레스는 여가활동과 이직의사의 관계를 매개하는 중요한 변수이다.
우리나라의 경우 지상에 설치된 고압 천연가스 배관과 건축물 간의 최소 이격거리는 가스기술기준(KGS code)에 의해 규제된다. 이 논문을 통해 이러한 최소 이격거리를 관련된 KGS 코드를 개정한 기술적 근거를 보여주고자 한다. 이격거리를 설정하는 접근 방법으로 합리적 사고 시나리오에 의한 피해기반 접근법을 적용하였는데 배관에 부착된 1인치 분기 라인이 파손되어 제트화재가 발생한 시나리오를 선정하였다. 여기서 공업지역에 종사하는 작업자에 대해 비공업지역에 있는 사람들보다 더 높은 허용가능 복사열 플럭스를 적용하였다. 그 이유는 공업지역에 종사하는 근로자는 일반 대중들 보다 더 짧은 시간 안에 비상 대피가 가능하기 때문이다. 이 사고 시나리오에 대한 피해영향 분석 결과로부터 지상에 설치된 고압 천연가스 배관과 건축물 간의 최소 이격거리로서 비공업지역에서는 30 m, 공업지역에서는 15 m로 KGS 코드 개정을 제안하였다. 코드 개정안은 KGS 코드 위원회(가스기술기준위원회)에 채택되어 현재 시행 중이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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