팩 베드 형상을 가지는 N₂O 촉매 점화기의 열적현상

유우준,김진곤,문희장,장석필,You, Woo-Jun,Kim, Jin-Kon,Moon, Hee-Jang,Jang, Seok-Pil 대한기계학회 2007 大韓機械學會論文集B Vol.31 No.4

In this paper, thermal characteristics of a nitrous oxide ($N_2O$) catalytic reactor with packed-bed geometry are theoretically and numerically investigated. Several researchers experimentally presented that catalytic decomposition of $N_2O$ in a packed bed generates about 82kJ/mole in the exothermic reaction. Based on the results they have studied the catalytic decomposition of $N_2O$ in a packed bed to use it not only as a mono-propellant thrust for small satellites but also as an igniter system for hybrid rockets. So we aim to identify important parameters existing in an $N_2O$ packed-bed geometry, and to clarify its critical effect on thermal characteristics of the catalytic igniter using a porous medium approach.

배관용 보온재의 난연 성능 시험방법에 따른 최대 발열량 분석

유우준(Woo Jun You),박정욱(Jung Wook Park),신연제(Yeon Je Sin),박형규(Hyeong Gyu Park),임옥근(Ohk Kun Lim) 한국화재소방학회 2020 한국화재소방학회논문지 Vol.34 No.1

본 연구에서는 보온재의 설치 상태를 고려한 ISO 20632와 NFPA 274 시험 기준에 따른 발열량 산출 결과를 분석하였다. 이를 위해서 보온재 총 6종(은박 발포폴리에틸렌(PE(S)), 무은박 발포폴리에틸렌폼(PE(N)), 고무발포(Rubber), 일본-폴리에틸렌폼(PE(J)), 일본-폴리우레탄폼(PU(J)) 그리고 일본-스티로폼(ST(J)))에 대해서 EN 13501-1과 화재성장 곡선에 따른 난연 등급을 구분하였다. 그 결과 PU(J), PE(J) 그리고 PE(N)는 Class E 및 Ultra-fast, NFPA 274 시험기준에 의한 PE(S)는 Class D 및 Fast, ISO 20632에 의한 PE(S)는 Class C 및 Slow, 그리고 Rubber와 ST(J)는 Class B 및 Slow로 나타났다. 하지만, 난연 등급 평가 기준인 최대 발열량에 대한 시간평균 기울기는 시험 방법에 따라서 동일 보온재에 대하여 다르게 나타났으며, 보다 정확한 원인을 분석하기 위한 기초 연구가 필요한 것으로 판단된다. In this study, the heat release rate of pipe insulation is analyzed by considering the installation status in accordance with the standards ISO 20632 and NFPA 274. The flame retardation rate was evaluated for six types of test samples: polyethylene foam covered with beaten silver (PE(S)), PE foam tapped (PE(N)), elastomeric closed cell thermal insulation (rubber), Japanese PE foam (PE(J)), Japanese polyurethane foam (PU(J)), and Japanese styro form (ST(J)) by EN 13501-1 and fire growth curve. The results show that PU(J), PE(J), and PE(N) were Class E and ultra-fast, NFPA 274 test standards for Class D and Fast, and PE(S) by ISO 20632 were Class C and Slow, and Rubber and ST(J) were Classes and Low. However, the changes in the time-averaged maximum heat release rate for each test standard (ISO 20632 and NFPA 274) to evaluate the flame retardation rate differed among identical materials. This means that the fundamental study is necessary to analyze the more accurate reasons.

구획 화재 시 벽면의 열적 특성을 고려한 온도분포 해석결과

유우준(Woo Jun You),고권현(Kwon Hyun Ko) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.2

본 연구에서는 구획 공간에서 가솔린 화재 시 내벽의 열전도 계수 변화에 따른 열유동 현상에 관한 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해서 내벽의 열전도 계수가 0.18 W/m·K인 내화보드의 재질로 구성된 가로 0.4 m, 세로 0.6 m, 높이 0.6 m인 축소된 구획공간을 제작하였으며, 개구부 면적이 0.12 ㎡이고 연료 팬의 크기가 0.01 ㎡인 조건에서 가솔린 화재실험을 수행하여 높이 0.37 m 국부지점의 온도와 총괄 발열량을 산출하였다. 벽면 열전도 계수 변화가 구획 공간 내부의 온도 분포에 미치는 영향을 분석하기 위해서 화재해석 프로그램인 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 사용하여 동일한 발열량 조건에서 온도분포 측정값과 해석결과를 비교하였다. 그 결과 최대 발열량이 4.8 kW인 정상상태 구간에서 온도분포 예측 값이 10 %이내로 일치하는 것을 확인하였으며, 벽면 열전도 계수가 0.1 W/m•K에서부터 100 W/m·K까지 증가한 결과 벽면의 평균 온도는 약 71% 정도 감소되는 것으로 예측되었다. This study examined effects of the wall thermal conductivity coefficients on the thermal fluid phenomenon of a compartment fire. The reduced scale compartment was 0.4 m in width, 0.6 m in length and 0.6 m in height with a fire-board, which has a thermal conductivity coefficient of 0.18 W/m·K. The local temperature at a 0.37 m height and the overall heat release rate were measured under the following experiment conditions: a 0.12 ㎡ opening area and 0.01 ㎡ pool size of a gasoline fire. The numerical results obtained by the Fire Dynamic Simulation were compared with the experimentally measured temperature. The deviations were within 10 % in the period of the steady state for maximum heat release rate (4.8 kW). The numerical results show that the average temperature of the compartment wall decreases by approximately 71 % with increasing thermal conductivity coefficient from 0.1 W/m•K to 100.0 W/m·K on the fixed heat release rate.

Single port 하이브리드 추진 시스템의 연료에 따른 연소특성 연구

유우준(You Woo-jun),김진곤(Kim Jin-Kon),이정표(Lee Jung-Pyo),김수종(Kim Soo-Jong),이승철(Lee Seung-Chul),국태승(Kuk Tae-Seung) 한국추진공학회 2005 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.11

특별 피난계단의 부속실 출입문 성능 방안에 관한 연구

유우준(You, Woo-Jun),남준석(Nam, Jun-Seok),유홍선(Ryou, Hong-Sun) 한국화재소방학회 2010 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.추계

본 연구에서는 건설현장의 특별 피난계단 출입문 크기와 구조의 다양성을 고려한 자동폐쇄장치의 설계방안을 제시하였다. 이를 위해서 급기가압실의 방연풍속, 누설량 그리고 송풍기의 용량이 일정한 경우 출입문이 폐쇄되기 위한 힘의 상관관계를 회전각도와 회전속도의 변화에 따라서 분석하였으며, 방화문의 폭이 1,100 mm, 1,300 mm 인 경우 각각에 대해서 개방력과 폐쇄력을 측정하였다. 그 결과 현장 조건을 만족할 수 있는 자동폐쇄장치에 의한 방화문의 폐쇄조건 및 회전각도와 회전속도의 변화를 고려한 개방력과 폐쇄력의 최적 설계범위가 존재함을 확인하였다.

다공성 매질 접근법을 적용한 하이브리드 로켓 N₂O 촉매 점화기의 열적 현상

유우준(Woo-Jun You),김수종(Soo-Jong Kim),김진곤(Jin-Kon Kim),장석필(Seok Pil Jang) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.9

본 연구에서는 소형 위성용 하이브리드 로켓 점화장치에 적용되는 N₂O 촉매 베드의 유동 및 열적 현상에 대한 이론적인 고찰을 하였다. 허니콤 형상을 가지는 촉매 베드 내의 열적 현상을 분석하기 위해서 다공성 매질 접근법을 사용하였다. 유동장은 Brinkman-extended Darcy 모델을 사용하였고, 온도장은 One-equation 모델을 사용하여 촉매 베드 내에서 유동장 및 온도장에 대한 해석해들을 구하였다. 다공성 매질 접근법을 적용한 모델의 해석해와 기존 실험결과를 비교하여 본 모델의 정확성을 검증하였다. 해석해에 근거 하여 N₂O 촉매 베드에 영향을 미치는 중요한 변수들이 촉매 베드의 기공률, 유효 체적비, 촉매 베드와 기공의 직경비, 공급열, 그리고 펌핑파워임을 확인하였으며 촉매 베드 내에서의 열적현상에 대한 중요 변수들의 효과를 연구하였다. In this study, fluid flow and thermal characteristics in a catalyst bed for nitrous oxide catalytic decomposition which is introduced as a hybrid rocket ignition system for small satellites were theoretically considered. To analyze the thermal phenomena of the catalyst bed, a so-called porous medium approach has been opted for modeling the honeycomb geometry of the catalyst bed. Using a Brinkman-extended Darcy model for fluid flow and the one-equation model for heat transfer, the analytical solutions for both velocity and temperature distributions in the catalyst bed are obtained and compared with experimental data to validate the porous medium approach. Based on the analytical solutions, parameters of engineering importance are identified to be the porosity of the catalyst bed, effective volumetric ratio, the ratio of the radius of the catalyst bed to the radius of a pore, heat flux generated by a heater, and pumping power. Their effects on thermal phenomena of the catalyst bed are studied.

대형 콘 칼로리미터 설계를 위한 주요 인자 분석

유우준(Woo Jun You),박정욱(Jung Wook Park),김정용(Jung Yong Kim),김태중(Tea Jung Kim),황철홍(Cheol Hong Hwang),김성찬(Sung Chan Kim) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회논문지 Vol.36 No.6

본 연구에서는 대형 콘 칼로리미터의 주요 설계인자와 열방출률 상관관계를 분석하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해서 국외 연구기관에서 보유하고 있는 1 MW급 이상의 칼로리미터 주요 제원을 조사하였으며, 플럼에서 발생되는 총 연기발생량과 산소소모지수법을 적용한 열방출률 관계식을 검토하였다. 그 결과 대형 콘 칼로리미터의 목표 설계 열방출률과 송풍 용량이 결정된 경우 화원으로부터 후드까지의 높이와 후드의 크기가 증가할수록 덕트 내부 온도와 산소농도의 변화량이 비례하여 감소하는 현상을 고찰하였다. 이러한 결과는 열방출률 산출 과정에서 질량유량과 산소소모 계수에 중요한 영향을 미칠 수 있으며, 대형 콘 칼로리미터의 목표 열방출률이 결정된 경우 송풍용량 뿐만 아니라 후드의 형상 및 화원으로부터의 높이를 고려한 설계 인자 분석이 필요한 것으로 판단된다. In this study, fundamental research was conducted to analyze the correlation between the main design factors of large-scale cone-calorimeters and the heat release rate. The specifications for designing cone-calorimeters of 1 MW or higher, which have been constructed in foreign research institutes, were investigated. In addition, the relationship between the total amount of smoke generated in the plume and the heat release rate determined via the oxygen consumption method was reviewed. The temperature variation inside the duct and the oxygen concentration could be decreased as the height and size of the hood increased. These results could have an important effect on the mass flow rate and oxygen consumption coefficient when calculating the heat release rate. To accurately determine the heat release rate of a large cone-calorimeter is determined, further research is necessary to analyze the design factors considering not only the blowing capacity but also the shape of the hood and height from the fire source.

지하 공간의 워터커튼 시스템 화재제어 특성 분석

유우준(You, Woo-Jun),남준석(Nam, Jun-Seok),최진종(Choi, Jin-Jong),이정균(Kim, Dong-Joon),김동준(Lee, Jeong-Kyoon),유홍선(Ryou, Hong-Sun) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.추계

본 연구에서는 지하 방호공간에서 화재가 발생한 경우 워터커튼 시스템에 의한 연기의 차단효과와 화재제어 특성을 분석하였다. 이를 위해서 분사각도 <TEX>$180^{\circ}$</TEX>, 오리피스 직경 8.2 mm의 노즐과 지하방호 공간용 실화재 실험 장치를 제작하였으며, 화재강도 1.5 MW 기준 A급 1단위 화재 실험으로부터 온도분포와 가시도를 측정하여 연기의 차단효과를 확인하였다. 화재제어 특성을 분석하기 위해서 NIST(National Institute of Standards and Technology)의 해석프로그램인 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 사용하여 동일한 실험조건에서 온도분포를 비교하였으며 노즐의 설치개수 변화에 대한 화재해석 및 실험결과로부터 워터커튼 시스템은 노즐의 설치위치와 개수, 화원으로부터의 거리, 제연 등의 설비 조건과 분사 노즐의 특성, 공급 유량 등이 중요한 상관관계를 갖고 있음을 확인하였다.

용접기의 사용전류와 용접시간 변화에 따른 불티 입자의 크기 분포 및 비산 속도의 측정

박정욱(Jung-Wook Park),유우준(Woo-Jun You),고권현(Gwon-Hyun Ko),노경철(Kyoung-Chul Ro) 한국위험물학회 2021 한국위험물학회지 Vol.9 No.1

In this study, the size distribution and average velocity of welding spatters were measured for various operation current and time conditions of welder. The analysis procedure using the Image-J program was suggested to determine the spatter size using the thermal camera images. The PIV analysis using Matlab program was used for the momentum and velocity of scattering spatters. The results showed that as the operation current of welder increase from 70A to 90A, the average size and maximum velocity of spatter particles increased by2.4 mm and 1.5 m/s, respectively.

축소 규모의 제연구역 부속실 열 유동 현상 기초 실험

이재운(Jae Woon Lee),유우준(Woo Jun You) 한국화재소방학회 2023 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.1