The waste secondary battery contains a significant amount of valuable metals, making its recycling highly desirable. However, conventional chemical methods for recycling are environmentally unfriendly and cost-ineffective. Rather than the chemical method, this paper deals with a mechanical method for recovering electrode materials from waste secondary batteries by blowing pressurized air onto the interface area between the electrode and the separator. Especially, in this study, the effective blowing angle were searched by simulating the separation of the electrode material from the separator through 1-way fluid structure interaction analysis based on the Cohesive Zone Modeling technique.

본 연구에서는 정삼투 중공사막 모듈에서 중공사막의 가닥을 비틀어 배치하였을 때의 효과를 알아보기 위해 CFD 전산 유체 역학 프로그램을 통해 5개의 다른 각도로 비틀린 중공사막 모듈을 설계하고 시뮬레이션하여 비틀리지 않은 모듈과 비교하였다. 실험 결과, 중공사막이 비틀렸을 때, 모듈 내부의 유도 용액의 농도가 비틀리지 않을 때에 비해 고르게 분포하였 다. 모듈 입구의 압력은 중공사막의 비틀림과 관계없이 일정한 값을 보였지만 출구의 압력은 중공사막이 비틀린 정도가 커질 수록 증가하는 추세를 보였다. 출구의 압력이 높아짐에 따라 막 내부의 유체 속도가 감소하고 모듈 체류 시간이 증가하여 막 사이의 물질 교환이 원활하게 이루어질 것으로 예측된다. 이는 결과적으로 막이 비틀려 있을 때의 모듈 플럭스가 투과 수량 이 차지하는 비율이 그렇지 않을 때에 비해 2배 증가하였다.

화학물질 취급공정에서 발생하는 화학사고를 예방하기 위해 기본적으로 요구되는 위험성 분석 (Risk Analysis)시 공정의 특성을 잘 반영하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 CFD (computational fluid dynamics) 언어를 활용하여 화학공장의 고위험 공정을 대상으로 신뢰성 있는 사고 피해 결과를 분석하고 안전확보 방안을 제시하였다. 이를 위한 방법론적 사례로 화학공장의 RHDS (잔사유수첨탈황공정) 공정을 대상으로 실제공정의 운전조건, 설비 및 장치의 형태와 밀집도, 대기상태, 바람의 영향 등 여러 복합적 변수를 고려하여 FEA (Finite Element Analysis)와 CFD 시뮬레이션을 수행 하여 확산, 폭발 시뮬레이션을 수행하였으며, 3D Scanning 기술, 누출공 크기 산정, 누출량 산정을 위한 CFD 적용 가능성을 검토하였다.

This paper is concerned to develop a fluid pressure system for the control of artificial bladder urine discharge. The primary goal is to force the fluid into the space between the inner wall and the outer wall by using a pump in the artificial bladder having a double structure of inner and outer walls and to form the urine discharge pressure by the contraction of the bladder inner wall due to the movement of the fluid. The ANSYS_CFD analysis is used to confirm the delivery of fluid pressure in the artificial bladder model, and the ANSYS_FSI analysis is used to identify the deformation and internal pressure of the artificial bladder through the delivery of fluid pressure, and to identify the discharge of urine. As the design parameters of the modeling of the artificial bladder and the fluid flow field, the capacity of the flow field, and the pump pressure input value were selected.

산업현장과 열병합발전 등 다양한 장소에 사용되는 도시가스는 산업안전보건법 정의에 따라 인화성 가스에 해당되며 한국산업표준 KS C IEC에 의해 가스 폭발위험장소가 설정되어 안전하게 관리가 되어야 한다. 본 연구에서는 일반 화학공장에 적용되는 KS C IEC 표준을 저압 도시가스 사용설비 폭발위험성 예측에 합리적으로 적용하기 위해누출공 크기, 환기 등급, 환기 유효성 등의 주요 변수를 도입하였다.CFD 시뮬레이션 적용의 타당성을 평가하기 위해 전산유체역학 (CFD) 시뮬레이션, 가스누출실험, KS C IEC 표준 계산 통해 얻어진 폭발하한계가상 체적을 이용하여 네 가지 다른 조건에서 폭발 위험성을 평가하였다.

본 논문에서는 유체 시뮬레이션을 이용한 후광 효과(halo)를 제안한다. 후광 효과는 주로 캐릭터의 강조를 목적으로 사용된다. 제안 방법은 기존의 2차원 이미지 편집 도구를 이용한 후광 효과 제작 방식과 유사하다. 그러나 2차원 이미 지에 가우시안 블러 효과를 적용하는 방식이 아닌, 3차원 캐릭터의 외곽선을 유체 방정식을 이용하여 확산시킨다는 점에서 차별성을 갖는다. 즉, 후광 효과에 유체와 같은 움직임의 부여가 가능하다. 실시간 계산 효율성을 위해서 3차 원 형상에서 실루엣 외곽선을 검출한 후 평면에 투영하고 2차원 유체 방정식을 적용하는 간접적인 방식을 취한다. 2 차원 결과 영상에 오목렌즈와 같은 이펙트를 추가하여 왜곡과 과장에 의한 입체감 있는 후광 효과가 가능하다. 제안 하는 방법은 매 프레임마다 캐릭터의 외곽선으로부터 새로운 후광 효과를 생성하기 때문에 게임과 같은 실시간 애니 메이션에 더욱 효과적으로 응용될 수 있다.

본 연구는 유체역학적 해석을 이용하여 선망 어구 운동을 동적으로 시뮬레이션하였다. 선망 어구는 조업 과정 중에 어구의 형상이 크게 바뀌는 특성이 있고, 모든 조업단계에서 어구요소가 3차 시스템이며 대부분 망지라는 유연한 물체에 의해 구성되어 있어 외력에 대해 그 형상이 비선형적으로 변하므로 모델링이 어렵다. 본 연구에서는 질량-스프링 모델을 이용하여 수학적으로 기술하였다. 선망의 조업 과정중 그물의 투망, 침강, 죔줄을 죄는 과정의 어구운동을 시뮬레이션하였다.

본 연구에서는 중층 트롤 어구 시스템의 운동을 예측하기 위한 운동방정식을 정의하였고 중층 트롤 어구 시스템의 운동을 유체역학적으로 해석하여 시뮬레이션에 적용하여 계산한 결과를 해상에서 실험한 결과들과 비교하여 시뮬레이션의 정확도를 검증하였다. 해상실험은 1997년 8월 28일부터 1997년 8월 30일까지 동해상(36˚05'N, 130˚25'2E~36˚20'N,130˚47'E)에서 부경대 실습선 가야호를 이용하여 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 중층 트롤 시스템의 운동을 해석하기 위해 사용된 운동 방정식은 miequation omitted/=fi으로 기술하였고, 여기서 m과 /equation omitted/는 각각 질점 i의 질량과 가속도이며, fi는 질점에 작용하는 힘이다. 2. 각 질점에 작용하는 힘은 내력과 외력으로 구성되며, 내력은 질점 사이에서 작용하는 힘으로 어구 시스템 구성에 사용된 각 종 줄과 그물실의 탄성에 의한 힘이며, 외력은 질점에 작용하는 저항, 부력 그리고 중력 등이다. 3. 시뮬레이션의 결과를 해상실험의 결과와 정량적으로 비교하기 위해 끌줄길이 250m, 예망속력 2m/s에서의 전개판 간격, 전개판 수심 망고 그리고 망폭을 비교하였다. 이 때 전개판 사이의 간격과 망폭은 계산치와 실험치가 거의 일치하며, 전개판의 수심과 망고는 각각 5m와 4m의 오차를 가지고 있었다. 4. 시뮬레이션 도중 끌줄의 길이, 예망속력, 부력 그리고 전개판 면적을 증가시키면서 어구의 형상을 계산한 결과를 앞선 해상 실험들의 결과와 비교하였다. 이 때 끌줄길이를 증가시킨 경우 어구의 예망수심이 깊어졌으며 전개판의 간격이 증가하였다. 예망속력을 증가시킨 경우 어구가 수면으로 부상하였으며 전개판의 간격이 줄어들었다. 부력을 증가시킨 경우에도 어구가 수면으로 부상하였으며 전개판의 간격과 망폭이 줄어들었다. 마지막으로 전개판의 면적을 증가시킨 경우에는 전개판의 전개력이 증가하여 전개판 사이 간격이 커지고 망폭이 증가하였다.

입자 기반 유체 시뮬레이션에서 유체와 완전탄성체의 중간 형태인 점탄성체는 유체와는 달리 물질의 변형에 대한 항복응력(yield stress)이 필요하다. 기존 입자 기반의 점탄성체 연구에서는 폰 미제스(von Mises) 항복조건을 사용해 점탄성체의 변형을 표현하였으나 폭발을 표현하지는 못하였다. 본 논문은 물체가 받는 수많은 방향의 힘을 계산해야 하는 폰 미제스의 항복조건과는 달리 최대 주응력과 최소 주응력의 차를 이용해 쉽게 근사 할 수 있는 트레스카(Tresca)의 항복조건을 변형한 이상적 점탄성체 항복조건을 제안한다. 폰 미제스의 항복조건을 쉽게 근사화하기 위해 물체가 받는 힘을 변형된 길이로 표현한 기존 입자 기반의 시뮬레이션과 달리, 본 논문은 트레스카의 항복조건을 바탕으로 2차원 물체가 힘을 받아 변형된 넓이를 주응력으로 가정한다. 가장 큰 힘을 받는 순간을 최대주응력, 가장 적은 힘을 받는 순간을 최소 주응력으로 근사 화하여 차이를 계산한다. 점탄성체의 경계면이 이상적 항복 조건 이상으로 줄어들 때 물체가 한계응력을 이기지 못하고 현실감 있게 폭발하는 과정을 표현할 수 있음을 확인하였다.

파티클 기반의 유체 시뮬레이션에서 파티클 들이 경계면에 부딪쳐 쇄파를 일으키는 경우 과도한 움직임으로 인해 자연스러운 흐름을 표현하기 어렵다. 파티클이 이동하는 시간 간격을 세분화하여 선형보간 함으로써 이 문제를 해결할 수 있다. 이렇게 하면 경계면에 모여 압력이 높아진 파티클 들의 가속도 벡터가 부드럽게 변한다. 하지만 보간을 하기위한 최소 샘플수가 높기 때문에 파티클 들이 점성을 가진 액체처럼 뭉치는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 가중치 보간 방식을 사용한다. 가중치 보간은 파티클의 현재 가속벡터와 이전 가속벡터에 서로 다른 가중치를 주며 차례로 더해 이동벡터를 구한다. 가중치 보간 방식을 쓰면 비슷한 흐름을 표현하는데 필요한 샘플수가 선형 보간 방식보다 적다. 그 결과로 점성을 가진 액체처럼 뭉치는 선형보간 방식의 문제점을 해결할 수 있다.