지하철 승강장스크린도어가 정거장내 공기질에 미치는 영향 분석

김권중 전남대학교 산업대학원 2006 국내석사

지하철이 처음 도입 될때에는 승객 수송 등 교통수단으로써의 기능만을 고려한 결과 승강장이나 대합실의 환경 수준은 좋지 않을 수 밖에 없었다. 그러나 시민의 생활수준이 향상되고 의식 수준이 높아지면서 쾌적한 환경에 대한 요구가 크게 증대되고 있는 현시점에서 지하철 정거장내 공기질 등은 별로 나아지지 않고 있는것 또한 현실이다. 지하 정거장 공기오염원 중 환경 기준치를 초과하거나 육박하고 있어 사회적으로 문제가 되고 있는 것은 주로 미세먼지(pm-10)인데, 미세먼지는 전동차 이용 승객의 의복이나 건축물 등에서 유발되기도 하지만 본선에서 운행되는 열차를 따라 발생되는 열차풍 때문에 본선 터널내 구조물 등으로 부터 생성된후 기류를 따라 정거장으로 유입되어 정거장내 공기질을 악화시키게 된다는 것이 정설이다. 미세먼지는 호흡과정에서 인체에 흡입된후 호흡기 계통에 침착되어 그 영향이 서서히 나타나는 것으로 알려져 있는데 지하 정거장내에서 생활하는 지하철 관계 직원뿐 아니라 지하철을 이용하는 시민에게도 폐질환 등 인체에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다는 것 또한 부정할 수 없을 것이다. 지하철 정거장은 도심 도로 인근에 주로 건설되고 송풍기를 이용하여 강제로 환기시키게 되므로 도로변의 공기가 지하공간에 유입될 수 밖에 없고 그 과정에서 차량 배출가스, 매연, 먼지 등이 유입되어 공기질을 더욱 악화시키는 구조적인 문제를 안고 있는 현실에서, 안전확보를 목적으로 최근 도입하기 시작한 지하철 승강장스크린도어가 정거장내 공기질에는 어느정도의 영향을 미치는지를 분석 제시하여 관련분야 계획수립시 할용할 수 있도록 하였다. Subway policy in early days focused on how to transport passengers in effective ways so the level of environment in subway terminal and waiting room has much to be desired. However, as the level of living standards and consciousness of people is getting higher, people has a strong desire for environment improvement. Foul air in the subway has much more effects on human healthy than air pollution. That gives bad influence on general passengers as well as subway workers who spend most of their time in close-up situation. And subway isusually linked to downtown road, so it is easily exposed to vehicle smoke, dust and yellow dust which is polluting the subway circumstances nowadays. Out of subway pollutants in our country, minute dust has already exceeded the environment standard. So we are on the point of taking immediate action for multilateral improvement. In This study, I propoced effect of Screen Door for Air Quality in the subway terminal.

Crack에 의한 고온 초전도체 테이프의 열적 특성변화

박을주 전남대학교 대학원 2002 국내석사

본 연구는 기계적 손상에 의한 초전도체와 안정화 재료가 동시에 크랙이 발생한 상태에 대한 고온 초전도체 테이프의 임계전류변화의 이에 따른 열적 특성변화를 실험적 연구와 수치해석적 연구를 하였다. 실험은 4-point 방법으로 1㎶/㎝의 기준에 의하여 임계전류를 측정하였고, 유한차분법을 이용한 수치해석에서는 온도분포를 해석하고 전류분류 모델을 적용하여 크랙 발생에 의한 임계전류 저하를 예측하였다. 실험에서 측정한 데이터와 수치해석 결과를 비교하여 크랙에 의한 임계전류 변화를 비교하였다. 크랙 발생이 예상되는 경우 실험을 수행하지 않고 수치해석만으로 크랙의 크기를 예측할 수 있다. The variation of critical current with crack formation in a high temperature super- conductor tape was studied by experimental and numerical analyses. The current-voltage relation of HTS tape is measured by the four-point measurement method. Numerical analyses are used to solve two dimensional heat conduction equation, considering the temperature distribution of cross-sectional area. By comparing current-voltage relation for experimental and numerical analyses results, the validity of numerical method is verified.

CFD와 입자추적기법을 이용한 카펫용 Upright 청소기 브러시의 집진효율 해석

최준호 전남대학교 대학원 2010 국내석사

카펫용 upright 청소기 브러시 내부에는 카펫의 먼지를 제거하기 위해 고속으로 회전하는 agitator가 있다. 먼지를 제거하기 위해 agitator가 고속으로 회전하므로 큰 소음 발생하고 브러시 내부 유동을 복잡해져 카펫용 청소기의 집진율이 낮은 문제점을 가지고 있다. CFD와 입자추적기법을 사용해 문제의 원인을 분석해서 청소기의 집진율을 향상시킬 수 있는 대안을 제시하는 것이 본 연구의 목표이다. 먼저 브러시 내부의 유동을 해석해 그 결과를 분석해 문제점을 발견하였고, 대안을 제시하기 위해 집진율에 영향을 주는 각각의 설계 factor를 변화시키면서 연구를 수행했다. 설계 factor인 agitator의 회전 속도, 브러시 내부 벽면 형상, 출구의 각도를 변화시켜서 해석한 결과를 분석해 방해 요소를 최소화시켜 집진율을 향상시킬 수 있는 새로운 청소기 모델을 제시하였다. 이 연구는 향후 카펫용 청소기의 집진율 향상에 관한 연구에 입자추적기법과 상호 연결된 설계 factor를 변화시켜 경향성을 파악하는 해석 방법이 신뢰성이 있음을 보여 준다.

사이클론 집진기의 벽면구배에 따른 압력손실과 집진효율에 대한 연구

허광수 전남대학교 대학원 2008 국내박사

사이클론 집진기는 회전 기류의 원심력을 이용하여 공기 중에 포함된 입자를 분리하는 장치이다. 사이클론 집진기 중 가장 널리 쓰이는 형식은 접선방향 유입구와 원통과 원추로 구성된 몸체를 가지는 역류, 원통·원추(reverse-flow cylinder-on-corn) 형식의 집진기이다. 본 연구에서는 원통·원추 형상의 사이클론이 지니는 유체역학적인 단점을 개선하기 위해 연속적인 곡선을 이용하여 사이클론의 몸체를 설계하는 방법을 제안하고, 사이클론 벽면구배가 집진율과 압력손실에 미치는 영향을 파악하기 위해 실험과 해석을 병행한 연구를 수행하였다. 제안된 설계방법을 Stairmand HE 사이클론에 적용하여 각기 다른 벽면구배를 가지는 네 개의 테스트 사이클론과 비교실험을 위한 표준적인 Stairmand HE 사이클론을 제작하고 입자계수법을 이용하여 집진효율과 압력손실을 측정하였다. 실험 결과 제안된 설계방법이 집진효율을 크게 저하시키지 않으며, 압력손실 저감에 매우 효과적임이 나타났다. Convex 사이클론의 압력손실은 벽면구배의 증가에 따라 감소하며 Stairmand HE 사이클론 기준 최대 40%의 압력손실을 저감할 수 있다. 실험을 통해 얻어진 집진효율과 압력손실 변화를 이해하고 벽면구배에 따른 내부 유동의 특성을 파악하기 위해 전산유체 해석을 이용한 해석을 수행하였다. 사이클론과 같은 제한된 회전유동의 압력손실은 보텍스·코어의 위치 및 코어속도에 큰 영향을 받는다. 전산유체해석을 통해 사이클론 벽면의 구배가 커지면 보텍스·코어가 사이클론 중심부로 이동하며, 접선속도의 최대값 역시 감소하는 것으로 드러났다. 또한 보텍스·코어 내부의 축방향 속도는 벽면구배에 큰 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. 사이클론의 벽면구배에 따른 압력손실과 컷·사이즈의 변화를 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 사이클론 내부의 마찰면적과 벽면에서의 우력손실을 고려하여 얻어진 출구관 하단의 접선속도를 이용하여 보텍스·코어의 위치와 접선속도 최대값의 변화를 구하고, 랭킨·보텍스 가정을 이용하여 벽면구배에 따른 압력손실과 컷·사이즈의 변화를 예측할 수 있음을 보였다. 본 연구를 통해 사이클론의 벽면을 곡선으로 설계하는 방법이 압력손실 저감에 효과적임을 보였다. 사이클론의 압력손실은 벽면구배의 증가에 따라 감소하며, 벽면구배가 과도해지는 경우 유동의 불안정에 의해 압력손실이 증가한다. Cyclone is one of particle separation device with centrifugal force of rotating flow. Most commonly used cyclone is tangential inlet, reverse flow, cylinder-on-con shape separators. Discontinuous flow area change at junction of cylinder and cone cause additional pressure losses. In this study, a new cyclone design method named as Convex cyclone is proposed which define cyclone wall with a continuous curve to reduce the pressure losses. Experiments and analytical studies about influence of collection efficiency and pressure loss depend on cyclone wall curvature of proposed cyclone are performed. For comparative experiments, proposed design method is applied to Stairmand HE cyclone, and four test cyclone with different wall curvature and standard Stairmand HE are made by CNC process. The experimental results clearly show that proposed design method can achieve maximum 40% pressure loss reduction without considerable cut-size increase. For a in-depth comprehension about pressure loss and collection efficiency of Convex cyclone, CFD simulations are performed. The pressure loss of confined vortex like as cyclone separator is effected by vortex-core and maximum tangential velocity. As a result of CFD simulation, it is shown that the increase of wall curvature cause decrease of maximum tangential velocity and vortex-core is move to the cyclone center. It is also revealed that the axial velocity of inside vortex-core is not effect by wall curvature. A prediction model about pressure loss and cut-size depend on a cyclone wall curvature are developed. The tangential velocity below vortex-finder is obtained with consideration about friction area and momentum loss on the cyclone wall, and with this the variation of vortex-core and core velocity is obtained. Finally, pressure loss and cut-size variation depend on wall curvature is successfully predicted using a Rankine vortex hypothesis. In this study, it is shown that proposed design method is effective to pressure loss reduction. The pressure loss of cyclone is decreased with wall curvature increase, and because of instability of rotating flow, it is increased when the wall curvature is immoderate.

고속 볼 엔드밀링에서 가공환경에 따른 난삭재(Ti-6A1-4V 합금)의 가공성 평가

최재우 전남대학교 산업대학원 2010 국내석사

티타늄합금은 산업전반에 걸쳐 폭넓게 응용되어 사용되고 있다. 그러나 가공과 연삭등에는 많은 어려움이 따른다. 고속가공에서 난삭재는 열전도도가 낮아 열이 집중되어 공구날 끝의 손상을 일으켜 급속하게 공구수명을 단축시킨다. Ti-6Al-4V 합금은 이런 난삭재 중에 하나이며 이런 합금의 가공성평가가 필요한 상황이다. 따라서 본 논문에서는 볼엔드밀을 이용한 Ti-6Al-4V합금의 고속가공시의 가공성을 평가하기 위하여, 절삭속도, 윤활조건 등을 변화 시켜 가면서 최적 절삭조건을 찾아본 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. Though titanium alloys are being increasingly sought in a wide variety of engineering and biomedical applications, their manufacturability, especially machining and grinding imposes lot of constraints. But, high speed machining of difficult-to-cut materials generates the concentrated thermal and frictional damage at the cutting edge of the tool and rapidly decreases the tool life. Ti-6Al-4V is one of the most difficult workpiece for machining. So it is necessary to evaluate the machining characteristics of Ti-6Al-4V. In this study, High speed machining of this material was carried out with TiCN coated WC ball endmill. The cutting force and shape of machined surface and chip type were investigated by changing cutting speed and cutting environment. The following conclusions can be drawn; 1. The maximum cutting length occurred when the cutting speed is 301.44m/min(12,000rpm) in all conditions(301, 351, 401m/min). 2. To improve the tool life, the optimal cutting environment using not cutting fluid is advised. 3. Under cutting fluid condition, extreme growth of thermal cracks quickly made chipping take place and develop into excessive chipping and fracture of cutting tool. 4. Good surface roughness can be achieved when dry cutting.

전산유체역학을 통한 water hammer 방식 시추기의 유로해석 및 작동원리 규명

조성광 전남대학교 2019 국내석사

본 연구에서는 water hammer 방식 시추기의 3D-modeling을 통해 작동원리를 예상하고 전산유체역학을 통해 확인하였다. 시추기는 그 천공 방식에 따라 Top hammer drilling(THD), Down hole drilling(DTH) 및 Rotary drilling 방식으로 구분된다. 여기서 water hammer 방식은 Down hole drilling(DTH) 에 해당하며 최소한의 에너지 손실을 통해 시추 할 수 있는 장점을 가지고 있다. water hammer의 전체 도면을 통해 내부부품을 확인 하고 각각 3D-modeling 작업을 수행한다. 3D-modeling을 통해 내부에 흐르는 유체의 흐름을 파악하고 유체의 흐름에 따른 피스톤과 밸브의 상호작용을 확인한다. 피스톤과 밸브의 상호작용을 4가지단계로 구분하여 각 단계에 특징을 확정짓고 각 단계에서의 전산유체해석을 통해 water hammer의 작동원리를 규명한다. In this study, 3D-modeling of a water hammer type drilling rig was predicted and confirmed through computational fluid dynamics. Depending on the drilling method, drilling machines are divided into top hammer drilling (THD), down hole drilling (DTH) and rotary drilling. Here, the water hammer method is equivalent to down hole drilling (DTH) and has the advantage of drilling through minimum energy loss. The entire drawing of the water hammer identifies the internal parts and performs each 3D-modeling operation. 3D-modeling identifies the flow of fluid through the interior and identifies the interaction of the piston and the valve with the fluid flow. The interaction between the piston and the valve is divided into four stages, and the characteristics of each step are determined, and the principle of operation of the water hammer is clarified through computational fluid analysis at each step.

항온항습 공간에서의 환기횟수에 따른 온도 습도 변화

선수일 全南大學校 産業大學院 2005 국내석사

최근에 정밀도가 요구되는 반도체, 전자장비, 초정밀기계공업, 의약품 등의 산업분야에서 생산된 제품성능 향상과 신뢰도를 높이기 위하여 주위 환경의 제어가 필요 하게 되었다. 이들 환경 요소들은 온도, 습도, 청정도, 기류분포 제어로 모든 유해 요인들을 최소하기 위한 방향으로 나아가고 있다. 특히, 온도 및 습도 변화에 따른 현상들은 산업생산 공정에서 매우 민감한 영향을 미치고 있다. 따라서 온·습도의 변동값이 허용범위 이내로 들도록 하는 것이 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 실제 항온항습 장치를 가지고 연구를 진행하였으며, 챔버내 환기횟수를 변동시켜 온·습도 변화상태에 대해 기술하였고, 챔버 모델의 실험과 전산유체역학 프로그램인 STAR-CD을 사용한 열유동 해석으로 비교·분석하였다. 또한 실험과 전산해석을 통하여 환기횟수가 증가할수록 온도 및 습도 편차변화는 작아지고, 전체적으로 고른 온도분포 이동을 나타냈으며, 환기횟수 변동에 따라 온·습도 변화가 미치는 영향이 있음을 알 수 있다. 그러므로 적합한 환기횟수 조절로 온·습도 편차를 최대로 줄이는 방안의 활용과 제품 생산성 향상 및 에너지 절감효과 기준을 제시했다. Recently, for development and reliance of products from industries such as semiconductors, electronic equipments, super precise machines, and medical supplies that require precision, the environmental control became necessity. These environmental factors are temperature, humidity, cleanliness, and air distribution control, and these factors progress to minimize all the harmfulness. Especially, the phenomenon from temperature and humidity changes sensitively affect to the process of industrial production. Therefore, it is important factor that variable value fall under the category of allowable range. In this study, an actual constant temperature and humidity chamber was used to proceed the study. I described the states of temperature and humidity from the change of air exchange rate in chamber. I tested chamber model. I compared and analyzed from heat transfer and fluid flow simulation by using STAR-CD which is a computational fluid dynamics program. From the tests and computational simulations, we could know a few things. As the air exchange rate increased, the deviation change of temperature and humidity decreased. The movement of temperature distribution was even in general. There was an affect from the change of temperature and humidity in response to the change of air exchange rate. Therefore, here I suggested a practical method that minimize the deviation of temperature and humidity by controlling the air exchange rate, and a standard of high productivity and energy saving efficiency.

사이클론의 압력강하와 Vortex-Finder의 유동장 해석

윤영석 전남대학교 대학원 2013 국내석사

사이클론은 원심력을 이용하여 이물질이나 먼지 등을 유체로부터 분리하는 장치이다. 사이클론의 집진효율은 cut-size로 정의되며 미세한 입자까지 집진을 할 수 있는 반면, 사이클론에 유입되는 유체가 입구에서 출구로 흐르면서 압력손실이 발생하여 전력소모가 크므로 성능효율은 낮다. 특히 Vortex-Finder로 유체가 유입되는 경우 급격한 형상변화로 인하여 큰 압력강하가 생긴다. 사이클론의 종류는 가스유입방법에 따라 접선 유입식과 축류식으로 나누어지며, 접선 유입식은 축류식보다 집진효율은 좋으나 압력손실이 크다. 따라서 압력손실이 큰 접선 유입식 사이클론 모델 중에서 집진효율이 높은 Stairmand HE를 선정하여 3차원 난류유동을 해석하였다. 유동특성을 파악하기 위하여, Vortex-Finder의 내부 구간을 세분화하여 유동 해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 Vortex-Finder 부분에서 가장 큰 압력강하가 일어남을 확인하였고 축방향속도, 접선방향 속도, 반경방향 속도의 상관관계를 파악하고, 동압에서의 손실을 최소화할 수 있는 방안을 모색하였다.

공동주택에서 고가수조 급수방식과 부스터펌프 급수방식의 경제성비교

석경철 전남대학교 산업대학원 2002 국내석사

지금까지 공동주택에서는 급수공급 방식으로 고가수조 급수방식이 일반적인 급수 방식으로 이용되어 왔다. 하지만, 고가수조 급수방식은 고가수조 설치를 위한 공사비 증가와 준공 후 유지관리 및 위생관리등 여러가지 문제점이 제기되고 있다. 이러한 건축공사비의 절감 및 준공후 유지관리 위생관리등 문제점을 다소 해결하기위해 부스터펌프 급수방식이 최근 많이 이용되고 있는 방식이다. 그러나, 고가수 조급수방식과 부스터펌프 급수방식을 적용한 경우의 준공 후 유지관리 측면과 소비자의 만족도에 대한 정확한 평가는 이루어지지 않은 실정이다. 본 논문에서는 각 급수방식의 특정을 기술하였고, 그중에서 공동주택에 적용되고 있는 고가수조 급수방식과 부스터펌프 급수방식을 선택하여 그 특성 및 경제성을 비교하였다. 그리고, 본 논문의 주요 연구과제인 경제성 비교를 위하여 공동주택에서 고가수 조급수방식과 부스터펌프 급수방식을 적용시켜 초기공사비를 산출하여 금액을 대비한 결과, 부스터펌프 급수방식이 20-40% 절감됨을 알 수 있었다. 또한, 이러한 경제성 뿐만 아니라 다른 기타측면의 비교에서도 공동주택에 있어서의 급수방식은 고가수조 급수방식보다는 부스터펌프 급수방식이 효율적이고 경제적인 급수방식으로 유리하게 검토되고 있다. Gravity tank water supply system has been usually used as a water supply system in community dwelling houses. But several problems of gravity tank water supply system have been brought out. Because of the difficulty these days booster pump supply system is usually used to reduce the cost of construction and solve the problems of the maintenance, management, sanitary management and so on. But unfortunately, in the case of applying gravity water supply system or booster pump supply system, analysis for satisfying degree of dwellers and accurate evaluation about the maintenance and management after completion is not done. In this study the features of each water supply system are showed, especially the features and economical efficiency of gravity tank water supply system and booster pump supply system which are applied for community dwelling houses are compared. To compare the economical efficiency which is the topic of this study, as a result of calculation of the cost of beginning cost of the construction which gravity tank water supply system and booster pump supply system are applied, using the booster pump can reduce 20-40% percent. Also in the comparing of economical efficiency and other sides, profitably booster pump supply system is checked rather than gravity tank water supply system as a economical supply system.

높은 공간의 천정 취출구 방향에 따른 열 환경 연구

문기주 全南大學校 産業大學院 2005 국내석사

대공간은 건축물의 높은 층고와 넓은 공간을 말한다. 대부분 다양한 열적 부하 특성 즉, 하절기 지붕으로부터의 복사열이나 특히, 동절기 난방 기류의 상승으로 인한 수직 및 수평 방향으로의 온도 편차, 시스템 설치 공간 확보 문제 등은 건축물의 난방 공조 시스템의 설계를 어렵게 만드는 요소들이다. 대부분 공간 전체를 대상으로 난방 부하를 산정한 후, 설계자의 경험과 기존 설계 자료를 참조하여 급·배기 공조 위치를 정하고 있다. 그럼에도 불구하고 세밀한 설계 기준 및 개념의 부족으로 거주 영역에 대한 공조가 효과적으로 이루어지지 않아 과다한 에너지의 소비를 유발시키는 실정이다. 본 논문에서는 쾌적한 실내 환경을 위한 예비 조사로서 실내 열적 환경의 구성인자 및 국내외 쾌적함 기준에 대해서 기술하였고, 대 공간 건축물의 난방 공조시스템의 설계 기준을 설정하기 위하여 공조 공간 단면의 온도 및 기류 분포를 열전달 방정식으로 유도하고 유체 유동 수치 해석법인 FVM(Finite volume method)을 이용하였으며. 이를 위해 열 유체 해석 상용 프로그램인 Fluent를 사용하여 정상상태인 해석 대상을 3차원으로 분석 하였으며, 실내 온도 및 기류 환경을 CFD(Com-putational fluid dynamics)로 해석하였다. 또한 실내 천장에 설치된 디퓨져의 취출 방향에 따라 거주 영역에서 형성되는 온도 및 기류 분포를 예측, 분석하고, 실내 열적 환경을 해석한 결과, 취출구 높이 7.0 m 공조 공간에서는 취출 속도 6.0 m/s와 취출 방향을 45로 취출하는 것이 겨울철 난방 시 거주자의 쾌적성 향상에 적합한 것으로 나타났다. 그리하여 에너지 절약과 쾌적한 실내 환경을 동시에 달성하기 위한 각 실의 용도 및 디퓨져의 설치 위치별로 각각 취출 속도와 취출 방향을 설정하여 설계 기준으로 적용하여야 유리한 것으로 나타났다. There are many difficulties to design heating system in large space with high ceiling and wide floor. Major problems to solve are the radiation from roof in summer, temperature deviation in horizontal and vertical direction due to buoyant flow in winter season, and security of installing space, etc. In most case, designers calculate heating load of the entire space and decide the location of air supplier/diffuser referred to designer's own experience and existing blueprints. However, there are many cases of excessive energy waste due to inefficient air conditioning, lack of conception, and detailed standards. In this thesis, several standards for comfortable indoor environment are investigated as a preliminary study. To meet these standards, the temperature and velocity distribution of air in the air conditioning space must be known. In this study, CFD is used to predict temperature and air distribution. The commercial program FLUENT for analysis and GAMBIT for mesh generation are used. The computational results show that for 7 m high diffuser and 6 m/s exit velocity, 45 degree diffuser angle gives the best temperature and air distribution in 1.18 m elevation plane. All computation are based on the winter season environmental conditions. For different diffuser angle, 60, 75, 90 degrees, are also computed and resulting distribution of temperature and velocity are presented.