본 연구는 시간에 따라 연속적으로 변화하는 상변화 경계를 추정하는 새로운 방법을 제시하고자 한다. 이 방법은 응고화가 대류냉각면에서 일어날 시 그면의 온도를 이용하여 응고막의 지배방정식, 초기조건 및 경계조건을 최적화 문제로 변형하여 상변화 경계를 추정한다.
이 방법으로 수직평면 냉각면에서 응고현상이 일어날시 그면의 온도와 냉각계수를 가정하여 상변화 경계면의 시간에 대한 변화를 구하였다. 이 값을 응고막 내의 열전도와 상변화 경계에서의 열교환이 평형상태에 도달했다고 가정해서 구한 값과 비교하였다. 냉각수의 대류계수를 실제값 보다 크게 가정하면 응고막의 두께는 오히려 작게 추정 됨을 보였다.
응고면의 형상을 측정하기 위해 대류 냉각되는 수직 관외벽에 응고층이 형성되는 실험을 행하여 상변화 경계면을 사진으로 기록하였으며, 또한 관의 천이온도를 측정하였다. 측정한 관의 온도를 이용한 최적화 기법으로 상변화 경계를 추정하여 사진기록과 비교하여 잘 일치 함을 보였다. 이 실험에서 유체내의 자연대류가 응고화 현상 및 상변화 경계면의 형상에 지배적인 영향이 있음을 보였다.
상변화 경계면의 직접 측정이 불가능 하거나 사진으로 기록 할수 없는 경우에 대해, 이 논문에서 제시한 최적화 기법으로 응고막 두께를 추정하였다. 우선 대류냉각되는 수진관 내로 흐르는 유체의 응고에 대한 실험이 행해 졌으며, 이때 관의 온도를 측정하여 응고막의 시간에 따른 변화를 추정하여 평형 상태로 가정한 값과 정성적으로 비교 논의 하였다. 관내 흐르는 유체의 입구 온도가 높을수록, 그리고 냉각수의 냉각력이 낮을수록 평형상태에 이르는 시간이 짧고 응고막 두께가 작았다.
그리고 응고막의 두께는 관의 입구로 부터 출구까지 점진적으로 증가하는 것으로 추정되었다.
