• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권4호
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• pp.26-34
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• 2016

본 논문에서는 다공성 단열재의 정확도가 높은 유효 열전도율 예측 모델을 새롭게 제안하고, 기존 예측 모델 및 시험 결과와 비교 검증하였다. 이를 위해 기존 유효 예측 모델들을 다공성 단열재의 고체 부피율에 따른 열전도율 시험 결과 값과 비교하였다. 그리고 고체의 부피율에 따른 유효 열전도율 시험결과와 비교하여 가장 높은 정확도를 가진 Zehner-Schlunder 모델 및 시험 결과 데이터를 기반으로 고체-유체의 부피율과 열전도율 비로 구성된 다항식을 추가하여, 새로운 유효 열전도율 예측 모델을 정의하였다. 예측 모델을 시험 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 예측 모델을 적용하여 열방어구조의 과도 열전달 해석을 수행하였으며, 열전달 시험 결과와의 비교를 통해 유효 열전도율 예측 모델의 유효성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.163-172
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• 2017

다공성 단열재는 탁월한 단열 효과로 단열공간을 최소화하여, 기존 단열재 대비 내부 공간을 활용할 수 있어 여러 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 높은 단열 효과뿐만 아니라 경량화가 요구되는 항공우주 산업분야에서는 이와 같은 다공성 단열재의 수요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 다공성 단열재의 정확도가 높은 유효 열전도율 예측 모델을 새롭게 제안하고, 기존 예측 모델 및 시험 결과와 비교 검증하였다. 이를 위해, 기존 유효 열전도율 예측 모델에 대하여 문헌조사를 수행하였고, 다공성 단열재의 고체 부피율에 따른 열전도율 시험결과 값과 비교하였다. 또한 유효 열전도율 시험 결과와 비교하여 가장 높은 정확도를 가진 Zehner-Schlunder 모델 및 시험 결과 데이터를 기반으로 새로운 유효 열전도율 예측 모델을 정의하였으며, 시험 결과 데이터와 비교하여 기존 유효 열전도율 예측 모델보다 유사한 정확도를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 개선된 유효 열전도율 예측 모델을 적용하여 초고속 비행체 열방어구조의 과도 열전달 해석을 수행하였으며, 열전달 시험 결과와의 비교를 통해 예측 모델의 유효성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.815-823
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• 2011

다공성 물질 내부의 연소 현상은 저발열량 연료의 연소 및 연소열의 재생을 위한 수단으로 다양한 형태로 산업현장에 응용되고 있다. 하지만 다공성 물질 내부에서의 연소 현상은 직접적인 관찰이 힘들다는 점과 다공성 물질의 복잡한 내부 구조로 인해 매우 제한적인 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 복잡한 다공성 물질의 구조 내부에서의 화염의 안정화 특성에 관한 이해를 위해 내부 관찰이 가능하도록 다수의 석영판으로 구성된 다중채널 형태의 모형 연소기를 제안하고 이를 이용한 간단한 실험 결과를 제시한다. 그리고 이러한 다중채널내부 화염의 안정화에 관한 간단한 기초해석 모델을 제안한다. 다수의 채널 내부에 형성된 화염은 채널간의 열전달에 의해 화염의 공간 분포가 변화하고 그 결과로 연소기 내부의 가연한계에 변화가 발생한다. 채널의 재료 특성 및 당량비에 따른 가연한계의 변화를 제시하였으며, 이 결과는 다공성 연소기 내부화염의 이해에 도움될 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.437-445
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• 2015

유체는 잘 통과시키면서 소음을 줄일 수 있는 다공성 패널을 설계하는 방법을 제시한다. 주된 아이디어는 1/4 파장관을 다공성 패널의 구멍들 주위에 배열하는 것이다. 먼저, 구멍이 하나만 있는 단위모델에 대한 다양한 사례 연구를 수행한다. 패널의 두께를 증가시키지 않기 위해, 단위 모델을 수직 방향으로 세 개층으로 분할하고, 가운데 분할층을 설계 영역으로 선정한다. 투과 손실 곡선 상에서 목표투과 손실 값을 상회하는 주파수 대역이 가능한 넓도록 1/4 파장관의 개수와 배열을 결정한다. 이렇게 최적 설계된 단위 모델을 다공성 패널에 주기적으로 배열하여 설계 목적을 달성하였다. 제시된 방법은 특정 목표 주파수와 목표 투과 손실 값에 대해 전개되었지만, 다양한 목표값에 적용 가능하다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(C)
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• pp.377-378
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• 2012

본 논문은 다공성 물체와 유체 간의 상호작용 기법을 제안한다. 다공성 물체는 구성 물질의 특성에 따라 물에 떠있다가 점차 물을 흡수하고 결국 가라앉는다. 제안하는 시뮬레이션 기법은 Eulerian 프레임워크를 이용하며, 다공성 물체의 물리적 속성을 복셀 안에 정의하여 시간에 따라 변화하는 흡수를 시뮬레이션 한다. 본 논문에서는 확산모델의 편미분 방정식을 이용해 풀어내어 흡수를 간단하게 시뮬레이션 할 수 있는 방법을 제안한다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집 제20권 2호
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• pp.209-212
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• 2001

수중에서 물과 공기 다공을 갖는 다공성 매질의 주파수 및 다공율 변화에 따른 음향특성을 고찰하였다. 다공성 매질로서 원통형 다공을 인위적으로 균일하게 배열한 판형 루사이트 (Lucite)를 사용하였다. 수중에서 음파를 다공성 매질의 원통형 다공의 축 방향과 평행하게 입사하였을 때, 빠른 파 (fast wave)는 다공 내의 매질에 영향을 받지 않으나, 느린 파 (slow wave) 및 원통형 다공을 전파하는 비평면 고차 정상 모드 파 (nonplanar higher normal mode wave)는 다공 내의 매질에 크게 영향을 받는다. 3MHz부터 4MHz까지의 주파수 영역에서 전체 파 (total wave), 빠른 파 및 느린 파의 음속 및 음압투과계수를 주파수 및 물과 공기 다공율 변화에 따라 측정하였다. 비강체 다공성 매질에서의 음파 전파특성에 대한 MBA (modified Biot-Attenborough) 모델의 이론 결과와 실험결과를 비교, 분석하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.629-639
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• 2011

구조모델의 하나인 Maxwell-Eucken(ME) 모델을 이용하여 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 예측할 수 있는 새로운 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 기질, 물 그리고 공기가 각각 연속상으로 존재하는 경우에 해당하는 3개 ME모델의 선형조합으로 표현되며, 매질 내에서 각 성분의 상대적 연속성 정도를 나타내는 '연속성계수'의 개념을 도입하여 선형방정식의 계수로 이용하였다. 기질의 연속성계수는 공극률과 선형의 관계를, 물과 공기의 연속성계수는 포화도와 선형 또는 비선형의 관계를 갖는 것으로 가정하였다. 공극구조가 알려진 3개 시료에 대한 열전달 모사 결과와 3개 시료의 열전도도 실험 결과를 이용하여 제시된 모델의 신뢰성을 평가하였다. 6개 시료에 대한 모델 예측값의 결정계수($R^2$)는 선형모델의 경우 0.86-0.98, 비선형모델의 경우 0.88-0.99로 나타나 모델의 예측 신뢰도가 매우 높은 것으로 분석되었다. 또한, 6개 시료에 대한 분석 결과를 이용하여 기질의 연속성계수와 공극률과의 관계식을 제시하였다. 따라서 본 예측모델은 기질의 열전도도, 공극률 및 포화도로부터 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 계산하는 데 이용될 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권9호
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• pp.89-96
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• 2006

본 연구에서는 소형 위성용 하이브리드 로켓 점화장치에 적용되는 N2O 촉매 베드의 유동 및 열적 현상에 대한 이론적인 고찰을 하였다. 허니콤 형상을 가지는 촉매 베드 내의 열적 현상을 분석하기 위해서 다공성 매질 접근법을 사용하였다. 유동장은 Brinkman- extended Darcy 모델을 사용하였고, 온도장은 One-equation 모델을 사용하여 촉매 베드 내에서 유동장 및 온도장에 대한 해석해들을 구하였다. 다공성 매질 접근법을 적용한 모델의 해석해와 기존 실험결과를 비교하여 본 모델의 정확성을 검증하였다. 해석해에 근거하여 N2O 촉매 베드에 영향을 미치는 중요한 변수들이 촉매 베드의 기공률, 유효 체적비, 촉매 베드와 기공의 직경비, 공급열, 그리고 펌핑파워임을 확인하였으며 촉매 베드 내에서의 열적현상에 대한 중요 변수들의 효과를 연구하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.241.2-241.2
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• 2011

다공 소재는 큰 비표면적과 규칙적으로 정렬된 구조의 특성으로 인해 자성메모리 소자용 재료, 나노 와이어 제작용 템플릿, 마이크로 반응기, 메타물질용 소재 등으로 각광을 받고 있다. 자기조립 수직배열 다공구조 재료를 제작하는 방법으로 흔히 알루미늄의 양극산화 방법과 이원공정계의 상분리 방법이 등이 있다. 본 연구에서는 상변태를 비롯한 패턴형성과 계면 운동을 가장 정확하게 다루는 이론적 모델로 알려진 상장모델(Phase Field model)을 이용하여 이원공정계의 박막성장과정 동안의 자발적 상분리에 의한 수직배열 자기조립 다공구조 형성을 시뮬레이션 한다. 상장모델을 기초로 하여 상분리 메커니즘에 의해 발현된 미세조직을 해석하고 다양한 공정변수가 미세조직 발현에 미치는 영향에 대해 연구한다. 또한 상장모델을 통해 얻은 결과는 기존에 발표된 연구들의 결과와 비교를 통해 유효성을 입증한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.114-122
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• 2018

본 연구는 다공성 구조물과의 파랑의 상호 작용을 수치모의하기 위한 비정수압 수치모형인 SWASH를 소개한다. 이 수치모형은 ${\sigma}$-좌표계에 Volume Averaged Reynolds Averaged Navier-Stokes(VARANS)을 지배방정식으로 다공성 매체에서의 유동을 계산한다. 다공성 매체에서의 유동을 고려하기 위해 사용된 경험적 저항 계수는 보정 작업이 필요하다. 본 연구에서는 수치모형에 사용된 경험적 저항 계수를 다공성 매체를 통과하는 댐 붕괴 실험과 다공성 구조물과 고립파의 상호 작용에 대한 실험을 이용하여 보정 및 검증하였다. 실험 결과와 수치실험 결과는 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 비정수압 수치모형인 SWASH가 VOF 접근법을 기반으로 하는 3차원 다공성 유동 모델보다 계산상 훨씬 더 효율적이라는 것이 확인되었다.