초음속 지상추진시험설비의 공기 혼합시스템 설계 및 제작

이양지(Yagn-Ji Lee),강상훈(Sang-Hun Kang),양수석(Soo-Seok Yang) 한국항공우주연구원 2008 항공우주기술 Vol.7 No.1

공기 혼합시스템은 초음속 지상추진시험설비의 축열식 가열기로부터 공급되는 1000℃, 3.5㎫의 공기와 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온, 동일 압력의 공기를 혼합시켜서 시험부로 공급하기 위한 설비로 32㎫로 압축되어 있는 고압공기 공급원을 3.5㎫로 감압하는 고압/저온 유동제어부, 축열식 가열기의 고온밸브에서부터 공기 혼합기로 고온의 공기를 공급하기 위한 고온 배관, 축열식 가열기로부터 공급되는 고온 유동과 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온 유동을 혼합하기 위한 공기 혼합기로 구성된다. 공기 혼합 시스템을 통하여 완전히 혼합된 공기의 유량은 25㎏/s, 온도는 약 400℃로 이를 통하여 초음속 지상추진시험설비의 구동 영역을 저 마하수, 저 고도 영역까지 확장할 수 있다. Air mixing system which is composed of air pressure control system, hot pipe system and air mixer, is the facility for mixing hot air(l000℃, 10㎏/s) from storage air heater (SAH) and decompressed air(20℃, 15㎏/s) from high pressure air supply system. Air pressure control system reduce the pressure of the air, from 32㎫ to 3.5 ㎫ and supply the decompressed air to air mixer. The hot pipe system supply hot air from SAH to air mixer which mix hot with the decompressed air from air pressure control system. Fully mixed air flow rate is 25㎏/s and mixed temperature is up to 400℃. So, we can expand the operating envelop of the supersonic ground test facility to low Mach number and low altitude region.

고측고 광폭형 & 반밀폐형 온실의 고온기 공기환경 분석

김찬민 ( Chan-min Kim ),김락우 ( Rack-woo Kim ),이승헌 ( Seung-hun Lee ),김우주 ( Woo-ju Kim ),문준섭 ( Jun-seop Mun ),석희웅 ( Hee-woong Seok ),안수빈 ( Su-been Ahn ),이선형 ( Sun-hyoung Lee ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

최근 전 세계적으로 이상기후 현상이 심해지고 있다. 여름철 극심한 고온이나 겨울철 한파 등의 이상기후들이 빈번하게 발생하고 있으며 이로 인한 농업의 피해도 증가하고 있다. 이상기후 현상으로 농업의 피해가 증가함에 따라 외부 환경의 영향이 적은 시설원예의 중요성이 점점 부각되고 있으나 현재 우리나라의 시설원예농업은 대부분 비닐온실에 의한 소규모 시설원예농업 형태로 이루어져있으며 여름철의 경우 비닐하우스와 유리온실은 환기, 안개분무, 차광커튼 등의 방법으로는 고온을 낮추는데 한계가 있다. 이에 따라 고온 환경 극복 온실로 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실이 대두되고 있지만 고온 환경에 적합한지 공기역학적인 분석이 필요하나 공기유동은 눈에 보이지 않기 때문에 센서 계측을 통해 예측하는 것은 어렵지만 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)과 같은 공기유동 시뮬레이션은 물리 법칙을 해석하여 유체의 공기역학적 흐름을 예측하고 가시화하는 것이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실을 설계하여 환기 방식에 따른 고온기 공기 환경 분석을 진행하였다. 정확한 분석을 위해 고온 환경인 아랍 에미리트의 기상 데이터를 바탕으로 외부 풍환경과 작물의 현열 및 잠열 방정식과 작물의 공기저항 값들을 조사하여 CFD 내에 경계조건으로 입력하였다. 환기 방식으로는 자연 환기와 FCU 및 포그시스템을 이용한 강제 환기 방식을 시뮬레이션 Case로 선정하였으며 환기 방식에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실의 고온기 공기환경 분석을 통하여 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실이 고온 환경에 적합한지 평가할 수 있었으며 고온 환경에 적합한 온실의 최적 운영방안을 제시할 수 있을 거라고 판단된다.

고측고 광폭형 & 반밀폐형 온실의 공기유동 및 열환경 분석

이승헌 ( Seung-hun Lee ),김락우 ( Rack-woo Kim ),김찬민 ( Chan-min Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

최근 전 세계적으로 이상기후 현상이 심해지고 있다. 여름철 극심한 고온이나 겨울철 한파 등의 이상 기후들이 빈번하게 발생하고 있으며 이로 인한 농업의 피해도 증가하고 있다. 이상기후 현상으로 농업의 피해가 증가함에 따라 외부 환경의 영향이 적은 시설원예의 중요성이 점점 부각되고 있으나 현재 우리나라의 시설원예농업은 대부분 비닐온실에 의한 소규모 시설원예농업 형태로 이루어져있으며 여름철의 경우 비닐하우스와 유리온실은 환기, 안개분무, 차광커튼 등의 방법으로는 고온을 낮추는데 한계가 있다. 이에 따라 고온 환경 극복 온실로 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실이 대두되고 있지만 고온 환경에 적합한지 공기역학적인 분석이 필요하나 공기유동은 눈에 보이지 않기 때문에 센서 계측을 통해 예측하는 것은 어렵지만 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics)과 같은 공기유동 시뮬레이션은 물리 법칙을 해석하여 유체의 공기역학적 흐름을 예측하고 가시화하는 것이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실을 설계하여 환기 방식에 따른 고온기 공기 환경 분석을 진행하였다. 정확한 분석을 위해 고온 환경인 아랍 에미리트의 기상 데이터를 바탕으로 외부 풍환경과 작물의 현열 및 잠열 방정식과 작물의 공기저항 값들을 조사하여 CFD 내에 경계조건으로 입력하였다. 자연 환기와 FCU 및 포그시스템을 이용한 강제 환기 방식을 시뮬레이션 Case로 선정하였으며 환기 방식에 따른 분석을 진행하였다. 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실의 고온기 공기환경 분석을 통하여 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실이 고온 환경에 적합한지 평가할 수 있었으며 고온 환경에 적합한 온실의 최적 운영방안을 제시할 수 있을 거라고 판단된다. 향후 연구로 현장실험을 통한 검증이 필요할 것이라 판단된다.

고측고 광폭형 & 반밀폐형 온실의 공기유동 및 열환경 분석

이승헌 ( Seung-hun Lee ),김락우 ( Rack-woo Kim ),김찬민 ( Chan-min Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

최근 전 세계적으로 이상기후 현상이 심해지고 있다. 여름철 극심한 고온이나 겨울철 한파 등의 이상 기후들이 빈번하게 발생하고 있으며 이로 인한 농업의 피해도 증가하고 있다. 이상기후 현상으로 농업의 피해가 증가함에 따라 외부 환경의 영향이 적은 시설원예의 중요성이 점점 부각되고 있으나 현재 우리나라의 시설원예농업은 대부분 비닐온실에 의한 소규모 시설원예농업 형태로 이루어져있으며 여름철의 경우 비닐하우스와 유리온실은 환기, 안개분무, 차광커튼 등의 방법으로는 고온을 낮추는데 한계가 있다. 이에 따라 고온 환경 극복 온실로 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실이 대두되고 있지만 고온 환경에 적합한지 공기역학적인 분석이 필요하나 공기유동은 눈에 보이지 않기 때문에 센서 계측을 통해 예측하는 것은 어렵지만 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics)과 같은 공기유동 시뮬레이션은 물리 법칙을 해석하여 유체의 공기역학적 흐름을 예측하고 가시화하는 것이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실을 설계하여 환기 방식에 따른 고온기 공기 환경 분석을 진행하였다. 정확한 분석을 위해 고온 환경인 아랍 에미리트의 기상 데이터를 바탕으로 외부 풍환경과 작물의 현열 및 잠열 방정식과 작물의 공기저항 값들을 조사하여 CFD 내에 경계조건으로 입력하였다. 자연 환기와 FCU 및 포그시스템을 이용한 강제 환기 방식을 시뮬레이션 Case로 선정하였으며 환기 방식에 따른 분석을 진행하였다. 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실의 고온기 공기환경 분석을 통하여 고측고 광폭형 온실과 반밀폐형 온실이 고온 환경에 적합한지 평가할 수 있었으며 고온 환경에 적합한 온실의 최적 운영방안을 제시할 수 있을 거라고 판단된다. 향후 연구로 현장실험을 통한 검증이 필요할 것이라 판단된다.

분출냉각 소재를 위한 고온 공기 공급 시스템 개발과 시험결과

이정민(Jungmin Lee),나재정(Jaejeong Na) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.12

개발된 분출냉각 소재의 고온 조건에서 시험평가를 수행하기 위해 고온 공기 공급시스템이 개발되었다. 이 고온 공기 공급시스템은 아크-플라즈마 발생기로부터 공급되는 초고온 공기에 찬 공기를 혼합하여 구성하였다. 장치의 성능 시험과 시험조건 설정 시험을 통해 유질을 평가하고 장치의 성능을 확인하였다. 고온 시험은 분출냉각 소재에 약 1500K의 고온 공기를 공급하고 약 600K의 냉각 공기를 공급하여 분출냉각 소재의 우수한 냉각특성을 확인하였다. In order to test and evaluate designed transpiration cooling materials in hot flow condition, a hot air supply system was developed. It realized to mix very hot air from an arc-plasma generator with cold air. In a performance test and the test to set test condition, a flow quality was evaluated and performance of the system was confirmed. Hot testes were executed as main hot air about 1500K and coolant about 600K were supplied to a transpiration cooling material. As the result, cooling characteristics of the transpiration cooling material was confirmed.

소듐 시험루프 내 소듐대 공기 열교환기의 고온 설계

이형연(Hyeong-Yeon Lee),어재혁(Jae-Hyuk Eoh),이용범(Yong-Bum Lee) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.5

제 4 세대 소듐냉각 고속로에는 중간열교환기(IHX), 붕괴열제거 열교환기(DHX), 공기 열교환기(AHX), 핀형 소듐-공기 열교환기(FHX) 및 증기발생기(SG)를 포함한 다양한 열교환기들이 설치된다. 본 연구에서는 STELLA-1 시험루프에 설치된 소듐-공기 열교환기인 AHX 와 SELFA 시험루프에 설치될 핀형(finned) 소듐-공기 열교환기인 FHX 등 2 기의 열교환기 설계에 대해 3D 상세 유한요소해석을 수행하고, 동 결과에 기초하여 고온설계 기술기준을 따라 크리프-피로 손상평가를 수행하였다. 손상 평가결과 AHX와 FHX는 의도하는 크리프 피로 손상 하중 하에서 구조 건전성을 유지하는 것으로 확인되었다. In a Korean Generation IV prototype sodium-cooled fast reactor (SFR), various types of high-temperature heat exchangers such as IHX (intermediate heat exchanger), DHX (decay heat exchanger), AHX (air heat exchanger), FHX (finned-tube sodium-to-air heat exchanger), and SG (steam generator) are to be designed and installed. In this study, the high-temperature design and integrity evaluation of the sodium-to-air heat exchanger AHX in the STELLA-1 (sodium integral effect test loop for safety simulation and assessment) test loop already installed at KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) and FHX in the SEFLA (sodium thermal-hydraulic experiment loop for finned-tube sodium-to-air heat exchanger) test loop to be installed at KAERI have been performed. Evaluations of creep-fatigue damage based on full 3D finite element analyses were conducted for the two heat exchangers according to the hightemperature design codes, and the integrity of the high-temperature design of the two heat exchangers was confirmed.

고온호기발효장치를 이용한 조류 분해 및 가스 발생특성

강창민(Changmin Kang) 유기성자원학회 1999 유기물자원화 Vol.7 No.2

본 연구는 고온호기발효법에 의해 미세조류(부영양화호에서 회수한)릎 처리할 경우. 처리조건의 변화에 따른 지구온난화가스의 발생특성을 살펴,가스억제를 위한 효과적 처리조건을 검토하는 것이다. 회분 및 연속실험을실시하여, 이하의 결과가얻어졌다. 회분실험에서는 폐식용유의 첨가유무 및 공기주입 량에 따른 발효효과를 검토했다. 폐식용유 첨가의 경우, 받열량의 증가에 따라 처리불질의 수분증발에 효과적 이었다. 또 공기주입량의 변화에 따라,유기물제거는 공기량이 100nú/min일 때 가장 효과적이었고. 발생가스중 CO2는 실험초기에반 영향을 받았고. N₂0는 실험중전혀 영향을 받지 않았다. 또 CH₄는 공기공급이 부족한 초기에 겪지 되었으나. 그 후 발생되지 않았다 연속실험에서 공기량을 1001미/min에 고정한 후,고분자응집제의 첨가유무 및 수분조정제의 종류에 따른 가스발생특성을 비교 검토했다. N20는 고분자응집제 (PAC) 첨가 및 수분조정제의 종류에 의해 가스발생량에 영향을 받지 않았으나, CO₂의 경우는 약간의 영향을 받았다. CH₄는 검출되지 않았다. The purpose of this study is to establish effective conditions for control1ing CH4• N20 emission from organic waste/wastewater treatment processes. Continuous and batch experiments were conducted to treat the micro algae from polluted and eutrophicated lakes through the thermophilic oxic process. The microalgae used were mainly Microcystis sp. (collected from eutrophic lake) and Chlorella sp.. (cultured in laboratory) Wasted cooking oil was added by aid-heating source. Physico-chemical components of sludges and microalgae were analyzed. In batch experiments. air supply was changed from 50ml/min to 150ml/min. The temperature. water content and drained water were affected by the air flow rate at initial stage. However. there was almost no influence of air flow rate on them in middle and last stages. At air flow rate of 100ml/min. the degradation rate of organic material was higher than that at other air flow rates. CO2 concentration in exhaust was proportional to the strength of aeration. especially at initial stage when degradation was active. CH4 with low concentration was detected only at starting stage when air diffusion was not enough. N20 production was not affected by variation of air supply. In continuous experiments no matter what the dewate1'ing methods (with PAC and without PAC) and media (wood chip and 1'eed chip) were changed. N20 was almost not affected by variation of injected air. Result showed that the reed chips using fo1' lake purification could be used as media for thermophilic oxic process in lake and marshes area. CO2 concentration wa5 not 50 much affected by the change of dewatering methods and media types. CH4 was not detected in the experimental period. 80 it can be shown that the thermophilic oxic process had been well operated in wide handling conditions regardless of media and dewatering methods.

고온 공기 가열기 개발 현황 조사 및 고찰

김정우(Jeongwoo Kim),이정민(Jungmin Lee) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회지 Vol.21 No.1

극초음속 공기 흡입 추진기관의 지상 시험 시 추진기관의 고속 비행 조건을 모의하기 위해 고온 공기를 공급할 수 있는 고온 공기 가열기가 필요하다. 본 논문에서는 다양한 고온 가열기들을 조사하여 유형별로 정리하고, 장단점을 비교하였다. 가열기는 크게 유동장 내 연소 가열기, 아크 가열기, 축열식 가열기, 열교환식 가열기 4종류로 분류할 수 있었으며, 각각의 장단점이 다양하므로 목적에 맞게 가열기를 선정하여야 한다. A high temperature heater is required to supply high temperature air to the hypersonic propulsion system in order to simulate high velocity flying condition during the ground test. Various high temperature heaters were reviewed, categorized, and analyzed in this paper. Heaters were categorized in 4 groups; in-stream combustion heater, electric arc heater, storage heater, and heat exchange heater. Each group has its own advantages and disadvantages, so the heater should be selected considering its purpose.

고온공기주입 공법 적용시 지중온도가 생분해속도에 미치는 영향

박기호,신항식,박민호,홍승모,고석오,Park Gi-Ho,Shin Hang-Sik,Park Min-Ho,Hong Seung-Mo,Ko Seok-Oh 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.4

본 연구의 목적은 실제 디젤유로 오염된 불포화 토양을 복원하기 위해 수행되었던 고온공기 주입 파일롯 테스트에서 토양온도 변화가 생분해 속도에 미치는 영향을 알아보고자 히는 것이었고, 이것을 토대로 현장 생분해 속도, 최적의 생분해 온도 및 1차 분해 속도 상수를 도출하고 총복원기간을 예측해 보았다. 실험은 과거 디젤유 누출 사고가 있었던 고농도 오염지역에 대해 토양의 온도별 현장 호흡률(in-situ respiration)을 약 10일 간격으로 측정하는 식으로 진행되었다. 적용된 복원공법은 고온공기를 주입/추출하여 1차적으로 오염된 디젤 성분을 휘발, 추출하고 이어서 토양의 잔열과 미생물 생분해를 이용하여 토양내 잔류 디젤을 제거하는 후속공정으로 이루어졌다. 토양온도 $26\sim60^{\circ}C$ 범위에서 산소소비속도는 $2.2\sim46.3%/day$ 값을 보였고 $32^{\circ}C$에서 가장 빠른 46.3%/day를 나타냈다. 산소소비속도를 기준으로 하여 계산한 0차반응 생분해 속도(biodegradation rate)는 $6.5\sim21.3mg/kg-day$ 이었고 역시 토양온도 $ 32^{\circ}C$ 에서 최대값을 보였고 그 이전과 이후는 각각 감소된 값을 나타냈다. 주기적으로 측정된 현장호흡률을 바탕으로 계산한 1차 분해속도 k는 몇가지 온도 범위에서 즉, $0.0027\;d^{-1}(@32.8^{\circ}C),\;0.0013\;d^{-1}(@41.1^{\circ}C)$ 그리고 $0.0006\;d^{-1}(@52.7^{\circ}C)$ 이었다. 토양의 초기 TPH 농도 대비목표 농도를 870 mg/kg으로 가정했을 경우 소요 복원기간은 $2\mu9$년 정도 소요되는 것으로 예측되었다. The objective of this study is to evaluate the effects of changes in soil temperature on biodegradation rate of diesel compounds from a field pilot test using hot air injection process. Total remediation time was estimated from in-situ biodegradation rate and temperature for optimum biodegradation. All tests were conducted by measuring in-situ respiration rates every about 10 days on highly contaminated area where an accidental diesel release occurred. The applied remediation methods were hot air injection/extraction process to volatilize and extract diesel compounds followed by a bioremediation process to degrade residual diesels in soils. Oxygen consumption rate varied from 2.2 to 46.3%/day in the range of 26 to $60^{\circ}C$, and maximum $O_2$ consumption rate was observed at $32.0^{\circ}C$. Zero-order biodegradation rate estimated on the basis of oxygen consumption rates varied from 6.5 to 21.3 mg/kg-day, and the maximum biodegradation rate was observed at $32^{\circ}C$ as well. In other temperature range, the values were in the decreasing trend. The first-order kinetic constants (k) estimated from in-situ respiration rates measured periodically were 0.0027, 0.0013, and $0.0006d^{-1}$ at 32.8, 41.1, and $52.7^{\circ}C$, respectively. The estimated remediation time was from 2 to 9 years, provided that final TPH concentration in soils was set to 870 mg/kg.

고온 조건에서 유량 계측 방법에 따른 오차

진상욱(Sangwook Jin),황기영(Giyoung Hwang),이규준(Kyujoon Lee),민성기(Seongki Min) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5

고온 환경에서 3 가지 방법으로 공기 유량을 계산하였다. 벨마우스, 레이크, 임계 유동 벤츄리 노즐을 이용하는 방법으로 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석 자료를 분석하였다. 고온 조건인 점을 고려하여 부력 효과를 적용한 상태에서 배관과 외부 공기의 대류에 의한 열전달 유무 차이를 두어 유량을 확인하였고, 각 조건에서 CFD 계산을 통해 얻어진 공기 유량을 기준으로 유량 계산 방법별 유출 계수(Discharge Coefficient)를 비교하여 유량의 정확도를 분석하였다. Three kinds of measurement methods for air mass flow rate was calculated on a high temperature condition. These are the method by using a bellmouth, a rake and a critical venturi nozzle. The test condition is simulated by CFD(Computational Fluid Dynamics) with or without insulator for the convection with ambient air. The air mass flow rate based on test conditions and the variation of discharge coefficient on measurement methods have been analyzed.