• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.826-833
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• 2014

해양 중소규모 가스전의 경제성에 대한 화두가 던져진 이후 전통 석유의 가격변동과 세계적인 환경규약 등에 맞물려 석유화학관련 산업계에서는 이를 효과적으로 대처하고 천연가스를 활용할 수 있는 공정을 개발하고자 하였다. 이에 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하는 해상 GTL 공정(offshore gas-to-liquid process)이 제안되었고 부유시스템 platform으로 공정을 적용시키고자 마이크로채널 반응기가 떠오르고 있다. 본 논문에서는 단일 마이크로채널 반응기를 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하여 Matlab과 ASPEN Hysys를 연동하여 모사하고 이로 얻어진 반응열을 도입해 상용 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 소프트웨어인 ANSYS fluent로 멀티 마이크로채널 반응기 모델을 제작하였다. 그리고 4가지의 설계변수인 냉각채널 넓이, 높이, 냉각채널과 반응채널의 간격, 냉각채널 간의 간격을 설정하고 이들의 변화에 따른 열유동을 3가지의 변수인 열유속, 냉각 및 반응채널의 최대온도의 변화를 시각화하여 그 경향성을 확인하였다. 경향성 분석 결과, 냉각채널의 넓이와 높이는 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도 역시 높아졌으나 냉각채널과 반응채널의 간격은 열유동에 거의 영향을 미치지 못하였다. 냉각채널 간의 간격은 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도는 낮아졌다. 따라서 적절한 냉각채널의 넓이와 높이를 제안하고 짧은 간격의 냉각채널 구조를 도입하여 반응채널의 열량을 충분히 제거할 수 있는 반응기설계에 대한 휴리스틱을 제안할 수 있었다. 이처럼 멀티채널 반응기의 모델을 설계하고 이로부터 적절한 변수를 선택해 그 경향성을 확인할 수 있는 방법을 통해 설계 단계에서부터 적절한 반응기 구조에 대한 제안을 하는데 도움을 줄 것이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.381-387
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• 2017

수소화붕소나트륨은 안정적으로 수소가 저장된 물질이며, 촉매반응으로 수소를 용이하게 분리할 수 있다. 본 연구에서는 탈수소 반응률을 높이기 위해 비표면적이 큰 마이크로 pin fin 화학반응기를 제작하여 수소화붕소나트륨 수용액의 압력강하 및 탈수소 화학반응 실험을 수행하였다. 나노공정을 이용하여 실리콘웨이퍼에 높이 $300{\mu}m$, 직경 $50{\mu}m$의 pin fin을 축간격 1.3, 횡간격 1.5으로 엇갈림 배열하였다. 수소화붕소나트륨 수용액은 5~20 wt.% 농도로 Re수 1~60으로 공급되었으며, 초고속카메라를 이용하여 탈수소반응 유동양상을 관찰하였다. 실험 결과 마이크로 pin fin 화학반응기는 동일 수력학적직경을 가지는 직관 마이크로채널 화학반응기보다 화학반응 성능이 2.45배 우수한 반면, 압력강하는 1.5배 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.113-120
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• 2010

마이크로채널 열교환기에서 R-134a의 증발열전달 특성에 관하여 실험적 연구를 수행하였다. 마이크로채널은 금속박판인 SUS304에 포토에칭 공정으로 식각되었으며, 13개의 금속박판은 차례로 적층되어 확산접합공정을 통하여 접합되었다. 본 연구에서는 R-134a의 증발온도, 질량유속 그리고 물의 입구온도의 변화에 따른 열전달 특성을 대향류 조건에서 실험하였다. 실험결과 R-134a와 물의 입구온도차가 클수록 증발열전달량은 증가하였으며, 증발열전달계수는 0.67 kW/$m^2{\cdot}^{\circ}C$에서 6.23 kW/$m^2{\cdot}^{\circ}C$이었다. 아울러 마이크로채널 열교환기에서 R-134a와 물의 열교환에 따른 증발열전달 특성에 영향을 미치는 Reynold수와 무차원 온도비 $\Theta$를 도출하여 Nusselt수에 관한 실험적 상관식을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권1호
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• pp.9-18
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• 2010

2 상 유동 압력강하에 대한 모델은 균질유동모델과 분리유동모델 두 가지가 있다. 많은 선행 연구자들은 마이크로채널에서의 2 상 유동 압력강하에 대한 상관식을 제시하였고, 대부분은 분리유동모델에 해당하는 Lockhart- $Martinelli^{(27)}$의 수정된 상관식에 기초하고 있다. 본 연구에서는 사각 마이크로채널에서의 압력강하에 대한 연구를 위해서 액상의 물과 기상의 질소를 사용하여 사각 마이크로채널에서의 실험을 수행하였다. 2 상 마찰 압력강하는 2 상 유동양식에 큰 연관성을 가지고 있는 결과를 확인할 수 있었다. 6 가지의 2 상 점성 모델을 포함한 균질유동 모델 ($Owen^{(21)}$'s, $MacAdams^{(22)}$'s, Cicchitti et ${al.}^{(23)}$'s, ${al.,}^{(24)}$ Beattie and ${Whalley,}^{(25)}$ Lin et ${al.}^{(26)}$)과 6 가지의 분리유동 모델 (Lockhart and $Martinelli,^{(27)}$ ${Chisholm,}^{(31)}$ Zhang et ${al.,}^{(15)}$ Lee and ${Lee,}^{(5)}$ Moriyama and ${Inue,}^{(4)}$ Qu and $Mudawar^{(8)}$)에 대한 평가를 실험결과와 비교를 통해 수행하였다. 가장 우수한 2 상 점성 모델은 Beattie and Whalley 의 모델이었고, 가장 우수한 분리유동 모델은 Qu and Mudawar 의 상관식이였다. 균질유동모델과 분리유동모델 모두에 대해서 2 상 유동양식에 종속성을 나타내었다. 그러므로, 본 연구에서는 2 상 유동 양식에 기초한 새로운 상관식을 균질유동모델과 분리유동모델에 대해 각각을 제시하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1540-1545
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• 2004

Measurement of concentration fields in a micro-channel is the crucial technology in the area of Lab-on-a-chip to be used for various bio-chemical applications. It is wel-known that the only possible way to measure the concentration field in the micro-channel is using micro-LIF(Laser Induced Fluorescence) method. However, an accurate concentration field at a given cross plane in a micro-channel has not been made so far due to the limit of light illumination. The present study demonstrates a novel method to provide an ultra thin laser sheet beam having 5 microns thickness by a micro focus laser line generator. Nile Blue A was used as fluorescent dye for LIF measurement. The laser sheet beam illuminates an exact plane of concentration measurement in the micro-channel to increase the signal to noise ratio and reduce the depth uncertainty considerably.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.59-60
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• 2011

본 논문에서는 기존의 PCR 장비가 가지고 있는 낮은 경제성, 장비의 대형화, 긴 분석 시간 등과 같은 단점을 해결하기 위하여 ATMEGA128 마이크로 칩을 사용 continuous-flow PCR 칩의 온도를 제어 하였다. Polydimethylsiloxane (PDMS)와 산화 인듐-주석(Indium tin-oxide, ITO) 유리 기판을 사용하여 continuous-flow PCR 칩을 제작하였고 PDMS를 주조 하여 마이크로 채널을 형성하였다. 또한 유리 기판위에 ITO 전극을 패터닝하여 마이크로 히터를 제작하였다. 이 결과 continuous-flow PCR 칩에서 빠르고 정확한 온도 제어를 통한 DNA 중합 효소 연쇄반응 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.15-18
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• 2006

최근 미소기전시스템(MEMS)를 개발함에 있어 마이크로 크기의 유동가시화는 중요한 문제이다. 특히 유체와 고체표면의 상호작용에 있어 표면의 친수성과 소수성의 성질은 미소유체를 조절 가능케 하는 핵심적인 역할이다. 본 연구에서는 마이크로 채널 내 표면을 개질하여 친수성 및 소수성의 벽면 경계조건 습윤도를 측정하였고, 또한 micro-PIV를 이용하여 벽면 근처에서의 속도 분포를 분석하였다.

• 순환기질환의공학회:학술대회논문집
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• 순환기질환의공학회 2005년도 제5회 학술대회 초록집
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• pp.43-46
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• 2005

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.55.2-55.2
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• 2005

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.90.1-90.1
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• 2005