• Tunnel and Underground Space
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• v.23 no.3
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• pp.228-240
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• 2013

Anisotropy observed in sedimentary rock such as sandstone is mainly caused by existence of bedding consequently influencing on its hydraulic characteristics. The aim of this study is to investigate the influence of locally changing pore structure due to bedding on the hydraulic anisotropy of sandstone, in terms of localized porosity. X-ray CT scan is applied to observe the internal pore structures which is hard to be seen by other experimental methods. Permeability test is also conducted for samples cored at every $15^{\circ}$ from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ with respect to bedding plane. As a result, the permeability anisotropy is manifest having 1.8 of anisotropy ratio ($k_{90^{\circ}}/k_{0^{\circ}}$) and corresponds with the anisotropy of porosity due to bedding.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1415-1417
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• 2003

Yoneyama 등이 2001년 기존의 potentiometry 형의 요소 센서보다 우수한 성능을 갖는ampeometry 정의 요소 센서를 제안한 이후, 전자 전달 메커니즘에 관한 관심이 집중되어 왔으나, urease로부터 전극 기질까지의 전자 전달 매질로서 전도성 고분자보다 쉽고 단순한 공정은 아직까지 제시된 바 없다. 본 논문에서는 전도성 고분자로서 polypyrrole(PPy)과 poly(3-methylthiophene)(P3MT)을 이용하여 다공성 실리콘(PS) 요소 센서를 제작하고 각각의 특성을 전기화학적으로 분석하였다. Urease 고정화 전압, 고정화 시간, 고정화 시의 효소 농도, 수소이온 농도 등이 감도에 미치는 영향은 PPy 와 P3MT 각각의 경우 유사한 경향성을 보였다. 감도 특성의 경우, PPy는 다공질 실리콘 전극과 평면 전극 각각에 대하여 1.55 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$와 0.91 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$였고, P3MT의 경우는 각각 8.44 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$와 4.28 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$의 감도를 보였다. 즉, PPy가 P3MT 보다 일반적으로 높은 감도를 보였고, 다공질 실리콘 전극을 사용하는 경우, 그렇지 않은 경우보다 약 2배외 감도 향상 효과를 기대할 수 있었다. 재현성이나 안정성의 경우는 P3MT 가 PPy 보다 우수하였다. 사용 빈도에 따른 감도 저하는 다공질 실리콘 전극의 경우 직선적으로 감소하셨으나 평면 전극의 경우는 지수함수적으로 감소하였다 시간에 따른 감도 저하 현상은 만15일 이후의 감도를 기준으로 하여, 10% 미만의 감도저하를 보임으로써 PPy, P3MT 모두 우수한 특성을 보였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.4
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• pp.369-378
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• 2010

The mixed finite element analysis is the most widely used method for saturated porous media. Generally, in this method, direct method and iterative method are proposed to obtain unknown variable, however, the iterative method is recommended because the method provide numerical stability and accuracy under the material properties for solid and fluid are different. In this paper, we introduce staggered method which has strong numerical stability, and FETI(Finite Element Tearing and Interconnecting) which is one of decomposition methods are applied into the method in order to obtain numerical efficiency. In which, Lagrange Multipliers and conjugated gradient method to solve decomposed domain are proposed, and then, the proposed method is verified numerical efficiency by point to point MPI(Message Passing Interface) library.

• Journal of Conservation Science
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• v.26 no.3
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• pp.325-334
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• 2010

In order to clarify the effect of consolidant, the artificial porous material with low intensity was manufactured using granite powder and Portland cement. We have prepared four kinds of alkoxysilane system consolidants, a acrylic resin and a epoxy resin and investigated about characteristics before and after consolidation. As a result of the research, Silres BS OH 100 was effective for density and surface hardness. SS-101 with hydrophobicity and Site SX-RO with hydrophilicity had the good durability over salts weathering. On the other hand, Syton HT-50 and Paraloid B72 were easily destructed by salt weathering because they were concentrated on surface area by the low penetration depth. Araldite 2020 was the most effective consolidant for improvement of physical properties.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1938-1940
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• 2003

본 연구는 요소 센서 제작을 위한 과정으로서, 전기화학적 방법을 이용한 다공질 실리콘 구조 형성과, PDV(Physical Vapor Deposition) 법에 의한 백금 박막 코팅 및 전기화학적 전도성 고분자 코팅과 urease 고정화 단계를 고찰하고 감도 특성을 제시 하였다. 전극 기질로서 B을 도우핑한 p-type 실리콘웨이퍼를 사용하였고, HF:$C_2H_5OH:H_2O$=1:2:1의 부피비를 갖는 에칭 용액에서 5분간 -7 $mA/cm^2$의 일정 전류를 가하여 폭 2 ${\mu}m$, 깊이 10 ${\mu}m$의 다공질 실리콘(PS) 충을 형성하였다. 그 위에 200 ${\AA}$의 Ti 층을 underlayer로서 증착하고, 2000 ${\AA}$의 Pt를 중착하여 PS/Pt 박막 전극을 제작하고, 전도성 고분자로서 polypyrrole (PPy), 또는 poly(3-mehylthiophene) (P3MT)을 전기화학적으로 코팅한 후, urease(EC 3.5.1.5, type III, Jack Bean, Sigma)를 고정화 하였다. 고정화 시 전해질 수용액의 pH는 7.4로 하여 urease표면이 음전하를 갖도록 하고, 전극에 0.6 V (vs. SCE(Saturated Calomel Electrode))의 일정 전압을 가함으로써 urease가 전도성 고분자 표면에 전기적으로 흡착되도록 하였다. 이상의 방법으로 제작한 요소 센서의 감도는 PPy와 P3MT를 전자 전달 매질로 사용한 경우, 각각 8.44 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$와 1.55 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$의 감도를 보였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1363-1365
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• 2001

다공질 실리콘(PSi)의 형성방법중에 가장 주된 방식인 전기화학법은 매우 범용화된 기술이다. 이러한 전기화학법을 이용한 PSi 제작방식에 있어 HF 가 함유된 전해액과 첨가되는 첨가제는 PSi 형성에 매우 중요한 역할을 한다. 전해액에 첨가되어지는 첨가재는 종류에 따라 전해질과 기판사이의 친수성 및 전해액의 표면장력을 작게 하는 역할을 하며, 그 밖의 기판 표면 상태변화의 원인으로서 양극산화 공정에 많은 변수로 작용한다. 본 논문에서는 기존의 에틸알콜을 함유한 HF 전해액과 새로운 용매를 함유한 HF 전해액에 대한 PSi의 형성을 광학 현미경 사진과 시간에 따른 전류 및 전압 특성 곡선으로 비교 분석하였으며, 기존 식각 용액을 사용했을 경우의 표면 식각현상과 형성구조의 불균일성 등을 해결할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.5.2-5.2
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• 2010

인체 경조직인 뼈와 치아는 콜라겐 단백질과 인산칼슘 무기질 성분으로 구성된 최적의 복합체라 볼 수 있다. 이러한 인산칼슘 무기질 성분은 결정학적, 화학적으로 hydroxyapatite (HA, Ca10(PO4)6(OH)2)와 거의 유사하여 높은 생체활성과 골전도성을 보이는 것으로 알려져 있다. 또한, hydroxyapatite의 고온 분해 산물로 볼 수 있는 tricalcuim phosphate(TCP, Ca3(PO4)2)는 체내에 이식시 체액에 용해되어 신생골을 유도하는 생체흡수성 세라믹스로 알려져있다. 이러한 HA와 TCP는 우수한 생체친화성에도 불구하고 기계적 특성이 낮아, non-load bearing 부위에 적용이 되어 다공질의 골수복재 용도로 활용되거나, load-bearing부위의 적용을 위한 금속 implant 등의 생체친화성 보완을 위한 표면 코팅재로 사용되고 있는 실정이다. 본 발표에서는 생체특성이 매우 우수한 인산칼슘 생체세라믹스의 load-bearing part 적용을 위하여 강도 및 파괴인성의 기계적 특성을 증진시킨 사례를 살펴보고, non-load bearing part에 실제 사용되는 인산칼슘 생체세라믹스의 다공질(porous) 골수복재(bone graft)의 역학 특성 증진을 위한 아이디어와 함께, 역학 특성이 매우 뛰어난 지르코니아 생체세라믹스의 강화-소결법에 대하여 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.2
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• pp.79-88
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• 2005

Evaluating the effective properties of materials containing various types of in-homogeneities is an important issue in the analysis of structures composed of those materials. A simple and effective method for the purpose is to impose the periodic displacement boundary conditions on the finite element model of a unit cell. Their theoretical background is explained based on the purely kinematical relations in the regularly spaced in-homogeneity problems, and the strategies to implement them into the analysis and to evaluate the homogenized material constants are introduced. The creep behavior of a thin sheet with square arrayed rectangular voids is characterized, where the orthotropy is induced by the presence of the voids. The homogenization method is validated through the comparison of the analysis of detailed model with that of the simplified one with the effective parameters.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.56-59
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• 2010

포화된 다공질 매체의 수치해석은 일반적으로 혼합유한요소방법(Mixed Finite Element Method)이 쓰인다. 이 혼합유한요소 방법은 고체변형과 유체의 이동을 동시에 고려하게 되는데 고체의 변형이 거의 없이 유체만 이동할 경우나 고체와 유체의 변형이 없이 간극수압만 존재할 경우에는 요소잠김현상(Element Locking)이 발생하여 혼합유한요소방법으로 해석하기에는 수치적으로 불안정해 진다. 본 논문에서는 이러한 수치적 불안정성을 해결한 스태거드 방법(Park and Tak 2010)을 소개하고 수치적 효율성을 위해 MPI(Message-Passing Interface) 라이브러리를 이용한 병렬해석 기법이 적용된다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2005.11a
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• pp.75-78
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• 2005

In this paper, an experimental study on porous air bearing stiffness for ultra precision positioning system was performed. In general manufacturer provide bearing stiffness under specific air pressure, but the air pressure used in the field is different. Therefore it is necessary to know the stiffness of air bearing under the pressure used in the field. In order to know that, experimental device which can realize actual operating conditions was made. Using this device, static and dynamic stiffness of air bearing can be obtained. As a result, displacement error occurred around 1 $\mu$m at recommended load.