GSMAC법을 이용한 밀폐된 정방형관내 자성유체의 열-유동 특성에 관한 해석적 연구

서재형(Seo, Jae-Hyeong),이무연(Lee, Moo-Yeon) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.3

본 연구에서는 자성유체의 열-유동 특성을 고찰하기 위하여 밀폐된 정방형관내 자성유체의 열-유동 특성에 관하여 GSMAC법을 이용하여 수치해석적으로 접근하였다. 자성유체의 지배방정식은 자연대류의 연속, 운동량 및 에 너지 방정식과 나노자장입자의 자장 및 자화방정식을 추가로 고려하였고 밀폐된 정방형관의 외부에서 가하는 인가자 장 세기 및 방향에 따른 자성유체의 온도 및 열전달계수 등의 열전달 특성과 유선 및 등온선도 등의 유동 특성의 변 화를 규명하였다. 그 결과, 정방형관내 자장이 수평방향으로 인가될 경우 인가자장 H=-6000에서 평균 Nusselt 수가 0.1592가 되었으며, 자성유체의 열-유동 현상을 인가자장의 세기 및 방향에 따라 제어할 수 있게 되었다. The article is aiming to investigate the thermal-fluidic characteristics of magnetic fluid in a cavity using GSMAC (generalized-simplified marker and cell method). The transport equations of the magnetic fluid are including the continuity equation, momentum equation and energy equation for natural convection and Maxwell equation and magnetization equation of magnetite nano-sized particles motion. In addition, the heat transfer characteristics such as temperatures and Nusselt numbers and flow characteristics such as streamlines and isotherms of the magnetic fluid were analyzed with the intensity and direction of the magnetic fields. As a result, the thermal-fluidic characteristics of the magnetic fluid in a cavity were could be controlled by the intensity and direction of the magnetic fields.

유한요소법을 이용한 자성유체의 거동예측을 위한 수치적 모델링

서재형(Jae-Hyeong Seo),이무연(Moo-Yeon Lee),서이수(Lee-Soo Seo) 한국자기학회 2013 韓國磁氣學會誌 Vol.23 No.1

The objective of this study is numerically analyzed the behavior characteristics of the magnetic fluid in a closed rectangular container using finite element method (FEM). The governing equations are solved with magnetization and Maxwell equations for consideration of rotating effect of the magnetite particle. Then the discretized equations are solved with boundary conditions of the velocity and temperature. The developed model is validated with the results of Davis (1983) and Fusegi et al. (1991) has a good agreement within 5.5 % and 2.7 %, respectively.

앰프용 히트싱크의 방열특성에 관한 해석적 연구

서재형(Seo, Jae-Hyeong),이무연(Lee, Moo-Yeon) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.2

본 연구의 목적은 앰프용 방열장치로서 히트싱크의 방열특성을 수치적으로 연구하는 것이다. 히트싱크의 열전달 성능을 분석하기 위하여 상용 수치해석 프로그램인 ANSYS의 정상상태 열모델을 사용하여 해석하였고 히트싱크의 핀 두께, 핀 피치 및 핀 개수에 따른 열전달 성능을 고찰하였다. 결과적으로, 히트싱크의 Junction부 온도는 핀 두께 및 핀 개수가 증가할수록 감소하였다. 또한 히트싱크의 핀 두께를 1 mm에서 3 mm로 증가함에 따라 열저항은 0.764oC/W에서 0.739oC/W 으로 향상되었고, 히트싱크의 핀 개수를 9개에서 20개로 증가함에 따라 열저항은 1.254oC/W에서 0.610oC/W로 향상되었다. The objective of this study is to numerically investigate the cooling characteristics of the heat sink as a cooling device for the amplifier. In order to analyze the heat transfer performances of the heat sink, the steady-state thermal model of the ANSYS software was used and analyzed with the fin thickness, fin pitch and fin number of the heat sink. As a result, the temperature at the junction of heat sink was decreased with the increase of fin thickness and fin number. In addition, the thermal resistances of the heat sinks were enhanced from 0.764oC/W to 0.739oC/W and 1.254oC/W to 0.610oC/W, respectively, with the increase of the fin thickness from 1 mm to 3 mm and fin number from 9 to 20, respectively.

400W급 액티브 스피커의 냉각시스템 특성에 관한 연구

서재형(Seo, Jae-Hyeong),방유마(Bang, Yu-Ma),이무연(Lee, Moo-Yeon) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.12

본 연구의 목적은 앰프 및 우퍼용 히트싱크가 장착된 400W급 자성유체 액티브 스피커의 방열성능 특성을 파악하기 위하여 엔클로저 내부의 온도 변화 특성을 실험적으로 고찰하였다. 이를 위하여 앰프 및 우퍼용 히트싱크를 설계하여 400W 급 자성유체 액티브 스피커에 적용하였다. 결과적으로, 개발된 앰프 및 우퍼용 히트싱크가 장착된 400W급 자성유체 액티브 스피커의 방열성능은 개선되었고, 외기온도가 25oC에서 29oC로 증가함에 따라 스피커의 내부 온도는 상승하여 정상상태인 120 min경과 후 엔클로저 내부 온도는 31.4oC에서 33.2oC로 1.8oC 증가하였다. 또한, 본 연구에서 개발된 400W급 자성유체 액티브의 음압레벨은 기존의 액티브 스피커의 음압 레벨인 109.9 dB 보다 1.9 dB 향상된 111.8 dB로 우수하게 나타났다. The objective of this study is to experimentally investigate the cooling performance characteristics with the consideration of the temperature variations of the enclosure of the 400W ferrofluid active speaker having both woofer and amplifier heat sinks. In order to do this, the heat sinks for both woofer and amplifier was designed ant applied to 400W ferrofluid active speaker. As a result, the cooling performance of the developed 400W ferrofluid active speaker was improved and the temperature of the enclosure after 120 min at steady state increased by 2.8oC with the increase of the outdoor temperatures from 25oC to 29oC. In addition, the overall sound pressure level of the developed 400W ferrofluid active speaker showed 111.8 dB and improved 1.9 dB higher than 109.9 dB of the existed speaker.

GTO 스너버 회로 설계에 관한 연구

서재형(Jae-Hyeong Seo),서범석(Bum-Seok Suh),현동석(Dong-Seok Hyun) 대한전기학회 1994 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1994 No.7

R-134a를 적용한 차량 냉방 시스템의 성능특성에 관한 실험적 연구

서재형(Jae-Hyeong Seo),방유마(You-Ma Bang),이무연(Moo-Yeon Lee) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회 학술대회 Vol.2015 No.1

본 연구에서는 R-134a 듀얼 냉동 사이클을 적용한 차량 냉방 시스템의 성능특성을 실험적으로 연구하였다. 실험 조건으로는 실내외 초기온도는 40 oC로 설정하였으며 냉매 봉입량을 1.3 kg, 1.5 kg, 1.7 kg으로 변화하여 냉방성능을 분석하였다. 냉매 봉입량을 1.3 kg에서 1.7 kg으로 증가할수록 증발공간의 공기온도가 15 oC에 도달하는데 걸리는 시간은 28.9% 더 증가하였고, COP는 냉매 봉입량이 1.3 kg에서 1.7 kg으로 증가할수록 9.6% 감소하였다. 결론적으로 냉매 봉입량이 증가함에 따라 냉방공간의 온도저하 속도는 저하되었고 냉방용량 및 COP은 감소하였으며 냉동 사이클의 최대 냉방성능을 도출하는 최적 냉매 봉입량이 존재함을 알 수 있었다.

앰프용 히트싱크의 방열 성능 평가 및 형상 개선에 관한 연구

서재형(Jae-Hyeong Seo),방유마(Yu-Ma Bang),김동윤(Dong-Yun Kim),이우영(Woo-Young Lee),이무연(Moo-Yeon Lee) 대한설비공학회 2015 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.11

듀얼 냉동사이클을 이용하는 특수목적 자동차용 에어컨 시스템의 냉방성능에 관한 연구

서재형(Jae-Hyeong Seo),방유마(You-Ma Bang),이무연(Moo-Yeon Lee) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.4

본 연구의 목적은 열대 지방에서 사용되는 특수목적 자동차용 에어컨 시스템의 냉방성능 특성을 고찰하는 것이다. 이를 위하여 R-134a를 사용하는 듀얼 냉동사이클을 구성하였고 냉매량 및 실내온도를 변화시켜가면서 냉방성능을 비교하였다. 외기온도 40.0 ℃에서 듀얼 냉동사이클의 실내 냉각속도 및 압축비(토출압력) 등을 고려하여 최적 냉매량을 1.5kg으로 선정하였다. 실내온도가 증가할수록 냉방부하가 증가하여 25.0 ℃에서 32.5 ℃로 실내온도를 높일 경우 15.0 ℃에 도달하는데 걸리는 시간은 86.5% 증가하였고, 32.5 ℃에서 40.0 ℃로 증가할 경우 38.1% 증가하였다. 또한, 실내온도가 25.0 ℃에서 40.0 ℃로 증가할수록 냉방용량은 19.1 ㎾에서 20.5 ㎾로 7.3% 증가했으나 냉방성능(COP)는 4.67에서 5.1로 7.0%감소하였다. The objective of this study is to investigate the cooling performance of an air-conditioning system for a special purpose vehicle under tropical and severe weather conditions. In order to evaluate and compare the cooling performances, the dual refrigeration cycle using R-134a was tested on a special purpose vehicle with various refrigerant charge amounts and indoor temperatures. The cycle was tested considering indoor cooling speed and compression ratio (discharge pressure), and was optimized at the refrigerant charge amount of 1.5 kg and outdoor temperature of 40.0 ℃. The time to reach indoor temperature of 15.0 ℃ increased by 86.5% and 38.1%, at the indoor temperatures from 25.0 ℃ to 32.5 ℃ and from 32.5 ℃ to 40.0 ℃, respectively. In addition, with the increase in indoor temperature from 25.0 ℃ to 40.0 ℃, the cooling capacity increased by 7.3%, from 19.1 ㎾ to 20.5 ㎾, but decreased by 7.0% from 4.67 to 5.1.

자동차 헤드램프의 광원 변화에 따른 조도 및 온도 성능 특성에 관한 연구

서재형(Jae Hyeong Seo),김대완(Dae Wan Kim),이무연(Moo Yeon Lee) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集B Vol.42 No.2

본 연구에서는 전기자동차용 헤드램프에 사용되는 광원의 변화에 따른 헤드램프의 성능 특성 변화에 관하여 고찰하였다. 이를 위하여 55 W급 할로겐 헤드램프와 18 W급 LED 헤드램프에 대하여 온도 와 조도 측정 및 성능 평가를 진행하였다. 55 W급 할로겐 헤드램프의 경우 유리구 최고온도는 436.5oC로 나타났으며 헤드램프 내부 온도는 125 ℃까지 상승하였다. 18 W급 LED 헤드램프의 온도는 LED 케이스 온도, 히트싱크 온도 및 헤드램프 내부 온도는 각각 56.8 oC, 46.9 oC, 40.0 oC로 나타났으며, LED 헤드램프 내부 온도의 경우 할로겐 램프 대비 68.0 % 낮게 나타났다. 18W급 LED 헤드램프의 조도 성능은 55 W급 할로겐 램프의 조도 성능과 비교하여 0.5 m, 10 m, 20 m 위치에서 각각 28.2 %, 37.6 %, 53.1 % 낮은 조도 성능을 나타내었지만 발광효율 측면에서 각각 878.8 %, 126.3 %, 55.9 % 높게 나타났으며 평균 190.3 % 증가된 효율을 나타내었다. The objective of this study is to experimentally investigate the performance characteristics of a headlamp with light-source variation for an electric vehicle, requiring the temperature and the illuminance of a 55 W halogen headlamp and an 18 W LED headlamp be measured and the performances of each headlamp be evaluated. The maximum temperature of the glass bulb increases by 436.5 ℃ in the case of the 55 W halogen headlamp. In the case of the 18 W LED headlamp, the temperatures of the case, heatsink, and inside air, respectively, show 56.8 ℃, 46.9 oC, and 40.0 ℃ temperatures, respectively. The inside air temperature of the 18 W LED headlamp is 68.0 % lower than the 55 W halogen headlamp. The illuminances of the 18W LED headlamp, at locations 0.5 m, 10 m, and 20 m from the heat source decreases by 28.2 %, 37.6 %, and 53.1 %, respectively, compared to those of the 55 W halogen headlamp. However, the illuminance efficiency increases by 878.0 %, 126.3 %, and 55.9 %, respectively. Thus, the illuminance efficiency of the 18 W LED headlamp increases by an average 190.3 %, compared to the 55 W halogen headlamp.

전기자동차용 전자장비 냉각 제어 알고리즘에 관한 연구

서재형(Seo, Jae-Hyeong),김대완(Kim, Dae-Wan),정태영(Chung, Taeyoung),정태희(Jung, Tae-Hee),이무연(Lee, Moo-Yeon) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.4

본 연구의 목적은 전기자동차용 고발열 전자장비를 최적으로 냉각 제어하는 알고리즘을 개발하는 것이다.이를 위하 여 준중형급 전기자동차의 전자장비 냉각시스템의 계절 부하별 냉각수온도 변화를 실험적으로 고찰하여 시험용 전기자동차 냉각 제어 로직의 타당성 분석을 수행하였다.결과적으로 기존 전기자동차의 전자장비 냉각시스템은 필요 냉각부하인 기준 온도와 비교하여 과도하게 구동되고 있음을 확인하였다.또한,전기자동차의 연비 향상을 위하여 외기온도,차량속도,냉매온 도 등을 고려한 최적 냉각 제어 알고리즘이 필요하다. The object of this study is to develop an cooling control algorithm for electronics devices of the electric vehicle. In order to estimate the existing cooling control logic of the electronic devices for the small and medium sized electric vehicle, the experiments on the coolant temperature variation of the cooling system were conducted under 4 different seasons conditions. As a result, the existing cooling control logic were overcooled when it was compared with the reference temperature for a required cooling load. In addition, the newly developed optimum cooling control logic for improving the mileages of the tested electric vehicle with consideration of the ambient temperature, vehicle speed, and refrigerant temperature of the air conditioning on/off is necessary.