This study evaluated the orientation control of steel fibers in cementitious materials using magnetic field. With the increases in the range of the magnetic field, the effective length of the orientation control of the steel fiber is increased and the orientation control effect is larger.

This study evaluated the influence of nozzle shapes in the orientation of fibers in cementitious materials. The nozzle shapes involved in the study are conventional, balded, and tapered circulars. The results showed that both the bladed and tapered nozzles increased the control performance of fiber orientation compared to the conventional nozzle. In particular, bladed nozzle was more effective in controlling the fiber orientation.

국제사회의 움직임 아래서 우리나라가 목표로 설정한 온실가스 감축량을 달성하기 위해서는 주요 온실가스의 발생량 감축뿐만 아니라 적절한 처리 방법에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다. 특히 6대 온실가스에 속하는 HFCs는 이산화탄소나 메탄 등에 비하여 발생량은 많지 않으나 GWP(Global Warming Potential)가 높고 대기 중 체류시간이 길며 주로 공조기기, 냉장고, 에어컨디셔너, 냉동설비 등에 사용되고 있다. 또한 이러한 가전제품이나 설비에는 주로 냉매 중 HFC-134a(CH2FCF3)가 사용되는 것으로 알려져 있으므로 이러한 물질의 처리 대한 자세한 연구가 이루어질 필요성이 있을 것이다. 폐냉매 회수 재생 방법이 파괴 방법에 비해 에너지소모와 온실가스 배출이 확연이 적기 때문에 폐냉매를 회수/정제하여 재이용하는 기술을 우선 적용하며, 정제 후 기술적/경제적인 한계 등으로 재활용 하는 것이 불가능한 경우 열적으로 파괴하여 HFCs의 대기 배출을 방지하는 것이 바람직한 방법이다. HFCs계열의 폐 냉매의 파괴기술로는 열분해법, 촉매산화법, 플라즈마분해법 등이 있는 것으로 알려져 있으며, 본 연구에서는 열적 파괴 기술 중 LNG-Burning 기술을 이용하여 폐냉매를 처리하고자 한다. C사에서 개발한 에너지 저소비형 이중구조 선회류 방식 전용 연소기는 원통형으로 연소기 하부에 폐냉매와 보조연료를 공급하는 버너가 설치되어 있고 원통형 연소기의 측벽은 내벽과 외벽의 이중구조로 이루어져 있다. 연소용 공기는 이중 구조 노벽을 통해 접선 방향으로 주입되어 연소실 내벽을 냉각하여 고온의 연소열로부터 연소기를 보호하는 내화물을 대체함과 동시에 연소공기를 예열하는 효과를 가진다. 그리고 연소기 하부에서 폐냉매와 보조연료(LNG)를 강한 선회류를 주면서 주입하여 연소실 중심에 강력한 나선를 형성하고 고온 고속으로 완전연소 시킨다. 이때 이중구조로 공급되어 연소용 공기도 연소실 내벽을 따라 회전 후 화염에 합류하고 폐냉매 연소과정에서 생성되는 산성가스가 연소기에 접촉하는 것을 원천적으로 억제하여 부식을 방지하는 효과를 가진다. 본 연구에서는 HFC를 감축하는 CDM 사업중 LNG를 연료로 사용하는 프로젝트에 적용된 기술과 비교하여 동일한 연소 조건에서 연소하여 C사가 개발한 장치의 효율 상승을 검토해 분석하였다.

Numerical behavior of reinforced concrete(RC) column with GFRP seismic reinforcement was evaluated through the finite element analysis in this study. For the numerical analysis, a experimental test results was used to develop a nonlinear three dimensional finite element model of RC column with GFRP seismic reinforcement. The developed the nonlinear three dimensional finite element model of RC column with GFRP seismic reinforcement was well predicted the behavior, maximum strength and initial stiffness, of RC column with GFRP seismic reinforcement.

The development of renewable energy is currently strongly required to address environmental problems such as global warming. In particular, biomass is highlighted due to its advantages. When using biomass as an energy source, the conversion process is essential. Fast pyrolysis, which is a thermochemical conversion method, is a known method of producing bio-oil. Therefore, various studies were conducted with fast pyrolysis. Most studies were conducted under a lab-scale process. Hence, scaling up is required for commercialization. However, it is difficult to find studies that address the process analysis, even though this is essential for developing a scaled-up plant. Hence, the present study carries out the process analysis of biomass pyrolysis. The fast pyrolysis system includes a biomass feeder, fast pyrolyzer, cyclone, condenser, and electrostatic precipitator (ESP). A two-stage, semi-global reaction mechanism was applied to simulate the fast pyrolysis reaction and a circulating fluidized bed reactor was selected as the fast pyrolyzer. All the equipment in the process was modeled based on heat and mass balance equations. In this study, process analysis was conducted with various reaction temperatures and residence times. The two-stage, semi-global reaction mechanism for circulating fluidized-bed reactor can be applied to simulate a scaled-up plant.

This study examined the effects of the embedded auxetic grating structures by design on numerical analysis. Compressive tests were performed and the results showed the effectiveness of auxetic grating structures for the enhancements of stiffness.

A finite element analysis modeling is proposed to evaluate welding joint part of steel-frame. Based on the experimental results, A finite element analysis model was proposed to analyze the welding joint of steel-frame specimens. The numerical results predicted the experimental behavior of the welding joint of steel-frame specimens well. Therefore, it is possible to use the proposed finite element analysis model to evaluate middleand low-rise steel-frame buildings constructed in South Korea.

This study examined the effects of the embedded auxetic grating structures by design on numerical analysis. Compressive tests were performed and the results showed the effectiveness of auxetic grating structures for the enhancements of stiffness.

일반적으로 저급의 화석연료나 폐기물로부터 thermochemical conversion을 통해서 고급의 에너지를 얻는 전환기술은 열분해, 가스화, 액화, 연소 등을 들 수 있는데 이들 전환기술들은 반응 온도, 압력, 그리고 공급된 반응물 종류 및 유무에 따라 서로 다른 1차 생성물을 얻을 수 있으며 이들 1차 생성물들은 다시 사용 목적에 따라 여러 단계의 변환 공정을 통하여 최종적으로 유용한 생성물을 만들게 된다. 특히 폐기물을 대상으로 하는 가스화 공정은 환경문제와 에너지 효율을 동시에 접근할 수 있는 공정으로 각광을 받고 있다. 가연성 폐기물로부터 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성 가스를 얻기 위한 주된 반응은 환원 반응이다. 이반응은 흡열반응으로 연이어서 발생하는 연소반응에서 생성된 열을 이용한다. 연소반응으로 생성된 CO2와 H2O를 환원시켜 결과적으로 CO와 H2를 생성한다. CO2 + H2O → CO + H2 본 연구에서는 이러한 가스화 반응으로 얻어진 합성가스를 기존의 LNG 연소로에 적용할 때 내부 온도 및 유동의 변화를 해석하여 향후 가스화 공정으로부터 얻어진 합성가스의 산업 현장에의 적용가능성을 평가해 보고자 한다. 합성가스는 기체상 연료이므로 발열량의 차이는 존재하지만 기존의 LNG를 연료로 사용하고 있는 산업용 연소로에 버너의 큰 교체 없이 사용이 가능할 것으로 판단되며 내부 열유동에 큰 변화가 생기지 않는다면 가스화 장치로부터 얻어진 합성가스의 판로 개척에 일조를 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 LNG를 연료로 사용하는 연소로를 대상으로 LNG의 70%를 합성가스 연료로 대체했을 때 연소로의 내부 열유동 해석 및 합성가스의 주입노즐 배치 및 주입 방법 등을 변화시켜 다양한 변수 연구를 수행하여 의미있는 결과를 도출하였다. 연구 결과 발열량 차이에 따라 주입량이 증가되므로 그 점을 감안하여 적절한 방법으로 주입하면 연소로 내부 열유동 분포의 큰 변화 없이 연료대체가 가능한 것으로 나타났다.

Changes in temperature and humidity inside a concrete has correlation with movement speed and reaction rate of deterioration factors such as carbon dioxide and chloride ions. comparison was performed between temperature and relative humidity inside the concrete and meteorological data for exposure environment through measurement at the site for two years.

The light rail transits, in theses days, are planed to be introduced in Korea. However, there are more and more problems regarding the noise and vibration from the trackway. In order to reduced the vibration and noise, various method have been applied. Among those methods, it is that one of the most effective ways is to apply the floating mat underneath the slab track. In this stud, a numerical modeling to calculate the effect of the floating mat is to be used as well as the performance of the floating track.

The synthetic gas obtained from the gasification of waste material becomes more important not only in waste reduction but also for the generation of clean energy directly applicable to industrial combustors firing LNG fuel without any major modification of the boiler system. Therefore, in this study, a systematic calculation was made for the turbulent reaction inside a conventional LNG combustor to determine the temperature distribution and fluid flow field. By doing this, the syngas obtained from gasification of combustible waste could be evaluated for the potential applicability of syngas as a substitute for LNG fuel in the industrial field. In this calculation, the ratio of the syngas amount to the LNG amount was fixed. That is, based on calorific value, 70% of the fuel was syngas and 30% was LNG. Since the calorific value of the syngas was different from that of LNG with a high energy density, the different volumetric flow rate was expected to give rise to a visible flow field change together with the local velocity. Thus, in this study, the swirl intensity and the inlet nozzle diameter were varied carefully in order to resolve the flow field and turbulence effects on the reaction characteristics of the co-burning flame. First of all, the calculation result of pure LNG combustion was made successfully as a reference and for evaluation of the code implementation. The results obtained from the numerical simulation of the burning of syngas in the LNG boiler could duplicate the combustion feature almost similar to that of 100% LNG fuels by changing the injection method of the syngas without any major change of the boiler system. The results suggested the high potential of syngas as an economic substitute for conventional LNG fuel.

Since 1987, the use of CFCs and HCFCs in various fields such as refrigerant of a refrigerator and a vehicle, a propellant for a spray, and a urethane foaming agent has been prohibited by Montreal protocol related to ozone depletion materials. Instead of the CFCs having a high ozone depletion potential (ODP), HFC-based refrigerants without a chlorine content were developed but determined as global warming materials. Therefore, to reduce greenhouse gas such as HFCs, including CFCs and HCFCs, having a global warming potential (GWP) of 150 or more, which is abandoned from the existing apparatus, it is required to develop a new eco-friendly, economic, and stable treatment technology. When the auxiliary fuel LPG was used at a flow of 1.0 kg/h with an air ratio of 1.1, the average temperature at the vertical section in the combustion chamber was 1,300 K, which is sufficient to destroy waste HFCs. In the waste refrigerant destruction test, the destruction ratio of waste HFCs was 100% when waste HFCs were injected at a flow of 2.8 kg/h.

Waterside structures such as dams or levees are essential for flood protection, and flood induced failures of such structures can cause serious damages. Real-time safety prediction can prevent most of the damages to inland or the consequential economic damages induced by flood hazards. This study introduces a method of real-time safety prediction by evaluating the correlation between numerical simulation, real-time measurement, and geo-centrifuge data.

High speed railway bridges should be strictly maintained due to its social importance. However, There are many problems to execute loading test for precision safety diagnosis. A numerical experiment with a numerical model which is updated for reflecting characteristics of an existing bridge can be useful for high speed railway bridge maintenance. Moreover, more efficient maintenance can be possible if only ambient vibration is needed for numerical model updating process. In this study, a numerical model updating process is introduced in which only ambient vibration is enough to execute the process. Also, the usability of updated numerical model is verified by comparing measured and analyzed acceleration.

These days, the development of various pre- and post-combustion techniques has been pursued in order to reduce the emission of CO2 in the fleet of coal-fired power plants, since it is of great importance to each country’s energy production while also being the single largest emitter of CO2. As part of this kind of research efforts, in this study, a novel burning method is tried by the co-burning of the pulverized coal with the stoichiometric mixture of the hydrogen and oxygen (H2+1/2O2) called as HHO. For the investigation of this idea, the commercial computational code (STAR-CCM+) was used to perform a series of calculation for the IFRF (International Flame Research Foundation) coal-fired boiler (Michel and Payne, 1980). In order to verify the code performance, first of all, the experimental data of IFRF has been successfully compared with the calculation data. Further, the calculated data employed with pure coal are compared with the co-burning case for the evaluation of the substituted HHO performance. The reduced amount of coal feeding was fixed to be 30% and the added amount of HHO to produce a similar flame temperature with pure coal combustion was considered as 100% case of HHO addition. This value varies from 100 to 90, 80, 60, 50, 0% in order to see the effect of HHO amount on the performance of pulverized coal-fired combustion with the 30% reduced coal feeding. One of the most important thing found in this study is that the 100% addition of HHO amount shows approximately the same flame shape and temperature with the case of 100% coal combustion, even if the magnitude of the flow velocity differs significantly due to the reduced amount of air oxidizer. This suggests the high possibility of the replacement of the coal fuel with HHO in order to reduce the CO2 emission in pulverized coal-fired power plant. However, an extensive parametric study will be needed in near future, in terms of the reduction amount of coal and HHO addition in order to evaluate the possibility of the HHO replacement for coal in pulverized coal-fired combustion.

구명정의 열전달 특성 및 해상상태에 따른 조난자의 저체온증 발생 가능성에 대한 기술적 검토는 선박의 좌초 및 침몰 사고에 대 응하기 위해 활용될 수 있다. 본 연구는 해상용 구명정(또는 구명벌)의 설계에 필요한 열전달 특성 및 단열 성능을 분석 및 평가방법에 대해 서 연구하였다. 또한, 해상 저체온증 발생 가능성을 파악하기 위한 연구로써 Thermal manikin과 인체를 대상으로 체온 저하의 예측을 판단하 기 위한 단열성능 실험 및 인체 온도 특성 해석 결과를 제시하였다. 열전달 해석은 구명 뗏목의 열전도 특성, 해수의 대류 효과 및 단열 재료 의 특성에 따른 성능 변화를 파악하도록 유한요소해석 방법을 적용하였다. 인체 시험에서 입수 시 신체 온도 변화를 파악하기 위해서 각 부 위에 열전대를 부착한 상태로 구명정에 탑승하여 온도 변화 및 열유속 변화를 계측하였다. 실험으로부터 계측한 체온 변화와 유한요소해석 모델의 체온 변화를 비교함으로써 결과의 타당성을 제시하였다. 나아가 유한요소해석을 통해 저체온증 발생 가능성을 검토하였다.

Since HFCs does not contain Cl component, they are not harmful to the depletion of Ozone layer but require reduction especially due to the high GWP (global warming potential). The HFC 134a, known as one of typical refrigerant of HFCs is generally shown to be effectively thermally decomposed only above the temperature of 3,000oC. However, giving condition of sufficient water vapor and the temperature more than 800oC with large heating source like in calcination reactor or blast furnace, the thermal decomposition of HFC 134a will occur easily due the component of H and O contained in water vapor. In order to investigate this phenomenological finding appeared in large scale field test, a series of experimental investigation has been made for the thermal decomposition rate of HFC 134a as a function oxygen and HFC 134a flow rate for a small tubular reactor. In this experiment the wall temperature of tubular reactor was fixed to be 900oC. In order to verify and figure out the finding by experiment, numerical calculation has also been made for the detailed reaction of HFC 134a inside the tubular reactor. The comparison between experiment and numerical calculation are in good agreement each other especially for the rate of thermal destruction at the exit of the reactor. Further, considering the efficient thermal decomposition of HFC 134a in the H2O vapor environment with sufficient heating source, the application of the stoichiometric mixture of hydrogen and oxygen, that is, H2+ 1/2O2, is made numerically in the same tubular reactor, for the thermal decomposition of HFC 134a. The result appears physically acceptable and looks promising for the future method of the HFCs decomposition.

현재 전 세계적으로 화석연료의 고갈과 원자력에너지에 대한 불안감 등으로 인하여, 풍력, 조력, 조류, 지열, 태양광 등과 같은 신재생 에너지 개발을 위한 노력이 증가하고 있다. 신재생 에너지 중 발전효율이 높은 풍력에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 해상풍력발전의 발전단가가 작게 산정되어 충분한 경쟁력을 확보하고 있다고 판단되며, 향후 많은 해상풍력발전 단지의 건설이 추진되고 있다. 해상에서는 육상과 비교하여 동일 풍속 대비 낮은 고도에서 양질의 풍력을 얻을 수 있기 때문에, 해상풍력발전의 단지건설이 증가하고 있으며, 발전용량의 증대를 위해 발전 터빈, Blase 및 지지구조물의 크기가 대형화되는 추세이다. 하지만, 해상풍력의 대형화에 따라, 강재로 제작된 타워 구조물의 세장비 또한 크게 증가하며, 지지구조의 좌굴 파괴 위험성도 증가하고 있다. 따라서 이의 해결을 위한 경제적이고 안전한 고강도 신형식 지지구조의 개발이 필요하다. 이에 따라 지지구조체에 대한 정확한 거동 모사를 할 수 있는 해석기법에 관한 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 강재 풍력타워의 좌굴 문제 해결과 모듈형 풍력타워 구조체의 개발을 위해 이중관 충전콘크리트(DSCT ; Double-Skinned Concrete Fille Tube) 기둥의 비선형 거동을 모사하기 위하여 범용 유한요소 해석 프로그램을 이용한 해석을 수행하였으며, 실험 data와의 비교를 통하여 타당성을 검증하였다.

지진해일 내습시 국내 동해안 지역의 연안 구조물에 미치는 파력 추정을 위한 연구로서 국내 임원항 지역을 대상으로 한 3차원 전산유체해석을 수행하였다. 일본열도 서쪽 지역에서 발생하는 지진에 따른 국내 동해안 지역에의 지진해일 내습시의 침수심, 범람영역 등과 관련한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 그러나 지진해일이 육지에 내습하여 연안 구조물에 미치는 직접적인 피해와 관련한 연구는 체계적으로 진행된 바 없으며, 그 피해정도에 대한 예측이 미비한 상황이다. 지진해일이 동해안 지역에 내습할 경우의 대상 구조물 주변부 범람 정도와 그 파압에 대한 분석을 실시하여 파력을 추정, 파력의 크기를 침수심에 대한 간단한 배수로 정리하면 피해 예측에 유용하게 사용할 수 있다. 본 연구에서는 지진해일 피해 사례가 있었던 동해안의 임원항 일대를 대상으로 3차원 전산유체해석을 수행하여 육상의 침수심 대비 파력의 계수를 도출하고 이를 수리실험 결과와 비교 검증 하였다. 또한, 고립파의 파고 조건 및 조위 조건별로 수치해석을 수행하여 육지 범람 양상과 구조물에 미치는 파압을 실험 결과와 비교 분석하였으며, 방파제 유무에 따른 범람 양상 변화 및 구조물 주편 차폐물 존재시의 파력 변화를 검토하였다.