태양 추적형 Evacuated CPC 태양열 집열기의 열성능에 대한 연구

윤성은 인하대학교 일반 대학원 2006 국내석사

용융탄산염 연료전지의 증기 발생장치에서의 열전달 특성

조자현 인하대학교 일반 대학원 2009 국내석사

수소생산을 위한 촉매분해 유동층 반응기의 열전달 해석

고요한 인하대학교 일반대학원 2009 국내석사

Hydrogen production from thermocatalytic decomposition(TCD) of methane in a fluidized catalytic cracker(FCC) with carbon-based catalyst is known to free-CO₂ hydrogen production process. Methane decomposition over a carbon-based catalyst requires reaction temperature over 1000K. At this temperature range, heat transfer characteristics of the FCC is complicated and highly affects the methane conversion efficiency. In the view point of heat exchanger design, it is essential to devise a optimized heat exchanger system to maintain stable reaction temperature with high efficiency. The FCC installed at pilot plant in Yeocheon city is 0.288m i.d. and 2.0m in height. LPG and produced hydrogen is used to heat the FCC. In this paper, heat transfer characteristics of the FCC installed at pilot plant is simulated. Simulation is done in 2 steps for the pilot plant to estimate the total performance. First, heat transfer and flows from the gas burner to the FCC wall is calculated via gas burner capacities and incoming reactant temperatures. Using this calculation result, various heat transfer enhancing methods are considered. In case of the annular fin is attached the average temperature of the bed increases about 50℃ and in case of the heat recovery from the exhaust gas of the combustion chamber the average temperature of the bed increases about 300℃. The next step is simulating the fluidized catalytic cracking phenomena from the result of the first step. Consider both catalyst particle motion and chemical reaction is challenging area in computational fluid dynamics. Therefore in this paper, catalyst particles are assumed to be fully fluidized and uniformly distributed inside the bed. And thus the fixed bed condition with specific porosity is to set for the calculation. For the pilot plant simulation result low conversion rate due to the low estimated average bed temperature. The boundary condition is modified to average bed temperature be 925℃. At this boundary condition, the average bed temperature becomes 952℃ and the conversion rate results 41.23% while the experimental result of the pilot plant conversion rate with the same condition is 56.74%. 촉매분해 유동층 반응기(Fluidized Catalytic Cracker: FCC)에서 탄소계 촉매(Carbon-based Catalyst)를 사용하여 메탄가스를 열분해함으로써 수소를 생산하는 방식은 이산화탄소의 배출 없이 수소를 생산하는 방식으로 알려져 있다. 탄소계 촉매상에서 메탄가스의 열분해하는 것은 1000K 이상의 반응온도를 필요로 한다. 이 온도범위에서는 촉매분해 유동층 반응기의 열전달은 매우 복잡하며 전환 효율에 커다란 영향을 끼친다. 열교환기 설계의 관점에서 높은 효율 하에서 안정된 반응온도를 유지하는 최적화된 열교환기를 설계하는 것은 필수적이다. 여천시의 파일럿 플랜트(pilot plant)에 내경이 0.288m, 높이가 2.0m 인 촉매분해 유동층 반응기가 설치되었다. 촉매분해 유동층 반응기를 가열하기 위하여 액화 프로판 가스와 생산된 수소의 일부가 연료로 사용되었다. 본 논문에서는 파일럿 플랜트에 설치된 촉매분해 유동층 반응기의 열전달에 대하여 해석을 수행하였다. 파일럿 플랜트의 전체적인 성능예측을 위하여 해석을 2단계로 나누어 진행하였다. 우선 가스버너 연소기에서 반응기 벽면으로의 열전달에 대하여 해석을 수행하였다. 해석은 가스버너의 용량과 반응물의 온도에 대해서 이루어졌다. 이 해석결과를 바탕으로 열효율을 높이기 위한 방안들이 고려되었다. 반응기 벽면에 핀을 부착한 경우에는 반응기 내부의 평균온도가 약 50℃ 증가하였으며 연소실 출구의 배기가스를 이용하여 반응물을 예열하는 경우에는 반응기 내부의 평균 온도가 300℃ 증가하였다. 두 번째 로는 앞의 결과를 바탕으로 하여 유동층 반응기 내부의 화학반응에 대한 해석을 수행하였다. 촉매 입자의 운동과 화학반응을 동시에 해석하기는 현재로서는 매우 어려운 부분으로 아직 전산유체역학에서 개발이 진행되고 있는 부분이다. 따라서 본 논문에서는 유동층 반응이 활발히 일어나 반응기 내부에서 촉매입자가 균등히 분포하고 있다고 가정하고 이와 같은 조건의 고정층 반응기에 대하여 해석을 수행하였다. 파일롯 플랜트 형상에 대하여 기준 가스버너 용량에 대한 해석은 내부 평균온도가 낮게 나타나 전환효율의 효율이 실제보다 낮게 예측되었다. 반응기 내부 평균온도가 925℃가 될 수 있도록 경계조건을 수정하여 해석을 수행한 결과 반응기 내부 평균온도 952℃에서 전환율은 41.23%로 나타났다. 파일럿플랜트에서 행해진 실험에서는 반응기 내부 평균온도를 925℃로 유지시킨 경유 전환율은 약 56.74% 인 것으로 측정되었다.

고온태양열을 이용한 메탄-스팀개질 반응에 대한 열전달 특성 연구

강경문 인하대학교 일반대학원 2009 국내석사

본 연구는 수증기 개질 반응을 위한 태양열 화학 반응기에서의 열전달 특성을 실험 및 수치 해석적으로 수행하였다. 수증기 개질 반응의 전환율을 향상시킬 수 있도록 다음과 같은 요구조건을 충족하는 실험장치를 설계하였다. 첫째, 반응기 출구에서는 화학반응이 평형에 도달되어야 한다. 즉, 반응물의 최대 전환이 이루어져야 된다. 둘째, 반응기의 수명을 유지하기 위해서는 반응기 벽 온도가 되도록 낮아야 한다. 셋째, 전체 공정 중에 일정한 압력강하가 유지되고 흐름이 반응기 전체에 걸쳐서 균일하게 분포되어야 한다. 위의 수증기 개질 반응을 충족하는 반응기를 설계하기 위하여 반응기 내부 온도를 측정하여 화학반응에 필요한 온도 분포를 유지할 수 있는 실험장치를 제작하였다. 전체 형상은 Flux Mapping 실험을 토대로 제작하였다. 또한, 반응기 내부에서 거주시간 및 시스템 성능을 향상시키기 위하여 나선형 구조의 반응기가 본 해석에서 제안되었다. 그리고 외부로의 열손실을 감소시키기 위해 반응기 외부에 ceramic fiber로 단열하였다. 반응기로 유입되는 반응물의 대류열손실을 줄이고 복사와 전도로의 열전달이 일어날 수 있도록 반응기 전면부에 투과율이 높고 고온에서 견딜 수 있는 석영유리(quartz window)를 설치하였다. 플럭스 맵핑 실험자료를 바탕으로 반응기 내부의 온도 분포와 열전달 특성을 예측하기 위하여 수치해석 방법을 사용하였다. 수치해석에 사용된 프로그램은 STAR-CCM+ Version 3.02을 이용하였다. 수치해석 결과를 통해 반응물의 유량, 다공성 물질의 적층 두께, 반응물의 몰비를 결정하였다. The heat transfer characteristics of solar chemical reactors are experimental and numerically investigated. The heat transfer characteristics become different according to solar chemical reactor's fills and volume flow rates of reactance fluid. The experimental apparatus is fabricated to satisfy the matters which are referred above. Experimental equipment consists of a solar chemical reactor, dish-type solar collector, pump, a flow meter, a flow distributor, and thermocouples. The solar chemical reactor, which is the test section for the experiment, is fabricated. It is a cylindrical cavity-receiver of the height 180 mm, and the inside diameter 100 mm. The fills, which is inserted in the solar chemical reactor, are porous metal. Reactance temperatures are measured by installing 3 thermocouples on each position. The volume flow rates of reactance are varied from 40 l/min to 105 l/min. To reduce the convection heat transfer, the quartz glass is inserted between reactor and heater. In order to estimate the system performance and to design the actual solar reactor with various conditions, the performance estimations of the solar reactor is essential. This program is coded using commercial tool, STAR-CD CCM+ 3.02 version. Simulation has been carried out based on the experimental data and optimum conditions were determined. According to the simulation results, the optimum methane-steam mole ratio and thickness and numbers of catalyst supports were obtained.

자동차 헤드램프 내부의 습기 발생 제어를 위한 열유동 특성 연구

이주한 인하대학교 대학원 2015 국내박사

Effect of beetroot juice supplementation on aerobic and anaerobic capacities, and isokinetic muscle functions in power athletes

Sakong, Hyuk 제주대학교 대학원 2022 국내석사

본 연구의 목적은 비트 주스 섭취가 파워종목 선수의 유·무산소성 경기력 요인 및 등속성 근기능에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 연구대상은 성인 파워종목 선수 13명을 대상으로 실시하였으며, 무작위 교차 혼합설계(Randomized cross-over design)에 따라 위약(PG), 저용량 비트 주스(LBG), 고용량 비트 주스(HBG)를 섭취하였다. 파워종목 선수들의 유산소성 경기력 요인을 측정하기 위해 하버드 스텝 테스트를 실시하였으며, 무산소성 경기력 요인을 측정하기 위해 20m 달리기, 사이드 스텝, 전신 반응 검사, 윈게이트 테스트, 혈중 젖산농도를 측정하였다. 또한 무릎과 허리의 등속성 근기능을 측정하기 위해 Humac Norm을 이용하여 무릎의 굴근과 신근, 허리의 굴근과 신근의 등속성 근기능을 검사하였다. 본 연구의 결과는 반복측정 분산분석(Repeated-measures ANOVA)을 통해 집단 간 차이를 분석하였으며, 대비검정(Contrasts)을 통해 사후분석을 실시하였다. 모든 분석의 통계적 유의수준(p)은 0.05로 설정하였다. 본 연구의 결과 하버드 스텝, 사이드 스텝, 전신 반응 검사, 무산소성 파워, 혈중 젖산 농도, 무릎과 허리의 등속성 근력은 집단 간 유의한 차이가 나타나지 않았다. 하지만 20m 달리기와 무릎의 등속성 근지구력을 측정한 결과 비트 주스를 섭취한 LBG와 HBG가 PG보다 유의하게 개선된 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과를 종합하면 비트 주스 섭취는 유산소성 운동수행능력, 민첩성, 반응속도, 무산소성 파워, 피로, 무릎과 허리의 등속성 근력에는 영향을 미치지 않지만, 스피드와 등속성 근지구력에 긍정적인 효과를 미치는 것 확인하였다. 따라서 본 연구는 파워 종목 선수들에게 운동 전 비트 주스 섭취가 경기력 관련 체력(스피드, 근지구력)을 향상 시킬 수 있는 에르고제닉 보조제로 사용될 수 있음을 제시한다. The purpose of this study was to examine the effect of beetroot juice supplementation on aerobic and anaerobic capacities, and isokinetic muscle functions in power athletes. The participants were thirteen power athletes, and they received orally administered three different volume of beetroot juice by randomized crossover; placebo group (PG), low-volume beetroot juice intake group (LBG) and high-volume beetroot juice intake group (HBG). The aerobic capacity in power athletes was measured by the harvard step test, and the anaerobic capacity were measured through 20m sprint, side step, whole body reaction time, wingate test, and blood lactate test. In addition, the isokinetic muscle functions of knee and trunk in power athletes were measured by Humac Norm device, which is analyzed at 60°/sec and 240°/sec to confirm the knee extension and flexion functions, and at 30°/sec to check the trunk function. Significant differences between groups were determined by repeated-measures ANOVA. As a result of this study, there were no significant differences in the harvard step, side step, whole body reaction time, wingate test, blood lactate tests, and isokinetic muscular strength in knee and trunk. However, 20m sprint and isokinetic muscular endurance in knee at 240°/sec were significantly higher in LBG and HBG compared to PG. Taken together, oral supplementation of beetroot juice did not affect aerobic exercise performance, agility, reaction time, anaerobic power, fatigue, and isokinetic knee and trunk muscular strength, but had a positive effect on speed and isokinetic muscular endurance. Therefore, our finding suggested scientific evidence that beetroot juice intake before the performance might be used as an ergogenic supplement to improve performance-related physical fitness (speed and muscular endurance) in power athletes.

용융탄산염 연료전지의 증기 발생장치에서의 열전달 특성 연구

이진규 인하대학교 대학원 2010 국내석사

도로터널 화재시 반횡류식 환기방식에서의 최적배연 연구

전용한 인하대학교 대학원 일반대학원 2008 국내박사

도로터널의 환기 시스템은 차량 화재시 안전한 대피환경을 조성하는데 중요한 역할을 하며 종류환기방식(longitudinal ventilation system)과 횡류환기방식(transsverse ventilation system)으로 대별된다. 횡류환기방식은 터널에 환기와 배연을 위한 덕트를 설치하여 화재시 발생하는 연기를 배연하는 방식이며, 종류식 환기 방식은 피난자들이 이동하는 반대방향으로 연기 및 열기류를 제어하여 피난공간에서 대피자의 안전을 확보하는 방식이다. 일반적으로 지방지역의 일방향 터널의 경우에는 종류식, 교통정체가 빈번하게 발생하는 일방향 터널이나 대면 터널의 경우에는 횡류환기방식을 적용하는 경향이 있다. 종류환기방식의 환기기용량 설계는 연기의 역류를 억제하기 위한 풍속인 임계풍속을 고려하여 환기기 용량을 선정하고 있으나, 횡류환기방식의 경우에는 덕트의 제원 및 배연포트의 위치, 크기, 형상등에 영향을 받기 때문에 현재까지도 최적배연풍량에 대한 기준이 명확하게 정립되지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 횡류환기방식의 균일배기방식(balanced exhaust)과 선택대배기방식(oversized exhaust)에 대한 터널내 풍속, 배연풍량에 따른 유동가시화 실험을 수행하여 연기의 이동특성을 고찰하였으며, 동일한 조건에서 수치해석을 수행하여 연기의 이동거리를 분석하고 실험결과와 비교하였다. 특히 선택대배기방식을 적용하는 경우에는 개방되는 배기구의 위치에 따른 연기이동 특성을 검토하였다. 그 결과 균일배기방식의 배연시스템에서는 풍속이 존재하지 않는 경우 배연풍량을 연기발생량(Vc=0)일 때 건설교통부의 도로터널방재시설 지침에 의한 피난연락갱의 간격 250 m 이내로 연기가 제한되었으며, 배연효율은 본 실험범위에서 55.1%에서 95.8%로 나타났다. 터널내 풍속이 존재하면 연기를 배연하기 위한 배연풍량이 급격하게 증가하는 경향을 보이는 것으로 알 수 있으며, 배기구의 풍속이 증가하면 배연효율이 감소하며, 연기의 이동거리를 목표로 하는 거리로 제한하기 위해서 배연풍량은 연기발생량 보다 최대 1.8배에서 1.04배까지 증대하는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서 평가기준으로 선정한 250 m 이내로 연기의 이동거리를 제한하기 위한 배연풍량은 터널내 풍속이 존재하지 않는 경우에는 배연풍량은 최소 84 ㎥/s․250 m, 터널내 풍속을 1 m/s로 가정하는 경우에 배연풍량은 최소 205 ㎥/s•250 m (=80+2Ar), 터널내 풍속이 1.75 m/s인 경우에 배연풍량은 최소 393 ㎥/s•250 m(=80+5Ar)으로 나타났다. 선택대배기방식의 경우 배연풍량을 연기발생량(Vc=0)일 때 연기를 250 m 이내로 제한할 수 있었으며 균일배기방식보다 배연이 보다 효과적이며, 터널 풍속이 1.75 m/s 와 2.5 m/s일 때 배연풍량은 각각 173 ㎥/s, 236 ㎥/s 을 초과하여만 연기이동 거리가 250m로 제한할 수 있었으며 화재지점 가까이에 있는 2개의 배기구를 동시에 개방하는 경우가 배연이 더 잘 이루어졌다.

고온 태양로에서의 연속적인 수소생산을 위한 2단 물 분해 열화학 싸이클 연구

오상준 인하대학교 대학원 2014 국내박사

Effect of proprioceptive exercise on static/dynamic balance, pain and motor functions in college students with chronic ankle instability

Park, Young Jun 제주대학교 대학원 2022 국내석사

본 연구의 목적은 4주간의 고유수용성감각 운동 프로그램이 만성 발목 불안정성(chronic ankle instability, CAI) 대학생의 발목 가동범위, 정적/동적 밸런스, 통증 및 운동기능에 미치는 영향을 연구하는 데 있다. 본 연구의 대상자는 컴버랜드 발목 불안정성 척도(Cumberland ankle instability tool, CAIT) 설문 점수가 24점 미만이며, 최근 6개월 동안 정형외과적 병력이 없고, 운동수행에 임상적 문제가 없는 성인 남성 21명을 선정하였다. 선정된 대상자는 무선 할당(random assignment)방식에 의해 7명씩 비 처치 집단(non-treated group, NTG), 근력 운동 집단(traditional strength exercise group, SEG), 고유수용성감각 운동 집단(proprioceptive exercise group, PEG)으로 분류하였다. SEG의 대상자는 탄력 밴드를 이용한 근력 운동 프로그램을 주 3회씩 4주간 수행했으며, PEG의 대상자는 BOSU 볼을 이용한 고유수용성감각 운동 프로그램을 주 3회씩 4주간 수행하였다. 운동 프로그램 참여 전과 후에 대상자들에게 CAIT, 통증정도, 신체구성, 발목 관절가동범위, 눈 감고 외발서기, Y-밸런스 테스트, 수직 높이뛰기, 지면반력 및 압력중심 관련 변인 측정을 실시하였다. 측정 자료는 SPSS for windows (Version 22.0) 통계프로그램을 이용하여 각 변인의 평균(mean)과 표준편차(standard deviation)를 산출하였다. 그룹 과 시기 간에 상호작용 효과 검증은 이원 반복측정 분산분석(two-way repeated measures ANOVA)을 실시하였으며, 그룹 간의 차이를 비교하기 위해 일원배치 분산분석(one-way ANOVA) 분석을 하였다. 사후검증은 Tukey 방법을 사용하였으며, 모든 분석의 통계적 유의수준(p)은 .05로 설정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. NTG와 SEG에 비해 PEG에서 CAIT 점수와 정적 밸런스가 유의하게 증가되었으며, NTG에 비해 SEG와 PEG에서 발목 배측굴곡의 관절가동범위와 동적 밸런스가 유의하게 증가하였다. 또한, NTG에 비해 PEG에서 수직 높이뛰기와 동적 밸런스가 유의하게 증가하였고, NTG에 비해 SEG와 PEG에서 통증 정도, 발목 내번의 관절가동범위 및 압력중심 이동범위가 유의한 차이로 감소되었다. 이상의 결과를 종합해 보면 4주간의 고유수용성감각 운동 프로그램은 CAIT 점수, 통증 정도, 밸런스, 발목 관절가동범위, 파워 및 발목 안정성 개선에 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서, 고유수용성감각 운동 프로그램은 CAI 개선에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 생각된다. * 이 연구는 한국웰니스학회 학술진흥사업 지원금으로 수행되었음(KSW-RPF-2021-2-5) The purpose of this study is to investigate the effect of a 4-week proprioceptive exercise program on ankle range of motion (ROM), static/dynamic balance, power and motor functions in college students with chronic ankle instability (CAI). The subjects of this study were 21 adult males who had the Cumberland ankle instability tool (CAIT) questionnaire scores of 24 or less, and they had no orthopedic history in the past 6 months, as well as no clinical problems in exercise performance. The selected subjects were classified into a non-treated group (NTG), a traditional strength exercise group (SEG), and a proprioceptive exercise group (PEG) by a random assignment method. The subjects in the SEG performed a strength training program using an elastic band, and the subjects in the PEG applied a proprioceptive exercise program using BOSU ball 3 times a week for 4 weeks. To examine the difference between groups, CAIT, visual analogue scale (VAS), body composition, ankle ROM, one leg standing with eyes closed, Y-balance test (YBT), vertical jump test, ground reaction force and center of pressure (COP)-related variables were measured before and after the exercise intervention. For measurement data, the mean and standard deviation of each variable were calculated using the SPSS for windows (Version 22.0) statistical program. Two-way repeated measures ANOVA was performed to verify the difference between groups and periods, and one-way ANOVA analysis was performed to compare the differences between groups. For post-hoc verification, the Tukey method was used, and the statistical significance level of all analyzes was set to p<0.05, and the following results were obtained. CAIT scores and static balance were significantly increased in PEG compared to NTG and SEG, and ankle dorsiflexion ROM and Y-balance were significantly increased in SEG and PEG compared to NTG. In addition, the vertical jump and Y-balance were significantly increased in PEG compared to NTG, and pain, ankle inversion ROM, and COP 95% confidence ellipse area were significantly reduced in SEG and PEG compared to NTG. Summarizing the above results, we found that 4-week proprioceptive exercise in patient with CAI showed improvement in CAIT scores, pain, balance, ROM, power and ankle stability. Therefore, the proprioceptive exercise program is thought to be effective therapeutic approach on improving the symptoms of CAI.