• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.689-689
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• 2012

ADCP는 하천 단면에서 매우 짧은 시간에 유속과 수심을 정밀하게 측정할 수 있어 재래식의 부자나 프라이스 유속계를 활용한 방식에 비해 유량 관측 정확도가 매우 높고 유체의 흐름장 분석 등 부가적인 정보를 제공하여 최근 국내외에서 매우 활발하게 이용되기 시작하였다. 또한 고정식 수위계나 유속계를 활용한 실시간 유량관측 시 요구되는 유량-수위관계곡선식 검보정에도 활용되고 있다. 하지만 ADCP는 난류나 하천 부유물, 낮은 수심 등으로 음향신호의 교란으로 인해 발생하는 관측 오차로 인해 유속이나 수심을 과다 혹은 과소 산정하여 유량 관측 정확도를 현저히 낮추는 경우가 종종 있어 왔다. 그리고 미세한 셀 단위의 유속 및 수심관측 자료와 측정되지 않은 수면, 바닥, 하안 부근의 영역을 고려한 ADCP 유량 관측 알고리즘의 복잡성으로 인해 일부 관측오차의 수정을 통한 유량 보정이 매우 까다로운 실정이다. 본 연구에서는 ADCP 제작사 별 유량 산정 알고리즘을 파악하여 유속 및 수심 자료의 보정을 통해 유량을 재계산할 수 있는 알고리즘을 계발하였다. 또한 ADCP의 에러속도를 기준으로 통계적인 방법을 통해 과다 혹은 과소 산정된 유속을 필터링하고 수심을 보정하는 알고리즘을 개발하여 원 관측값의 정확도를 높였고 보정된 관측값을 유량 산정에 반영시켜 유량 관측 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 알고리즘은 국내외에 다양한 현장조건에서 관측된 ADCP 자료를 바탕으로 적용되어 그 효용성을 입증하였다.

• Journal of the Korean Society of Visualization
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• v.18 no.3
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• pp.116-121
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• 2020

In this study, a single-phase analysis of droplet slug with different contact angles was performed based on the visualization of experimental results. Droplet slug - flowing between gases in a hydrophobic mini channel - moves with a triple contact line without a gas liquid film on the wall. The results show that the rotational flow inside the droplet occurred; this was compared and verified with the results of two-phase analysis. The pressure field shows pressure rise at the front and rear ends. The effective length - the section that satisfies the laminar flow condition - became shorter as the droplet velocity increased. The Choi's correlation for the effective length agrees with this analysis results with a slight difference. This difference is judged as the difference in the contact angle of the slug model.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.7
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• pp.557-566
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• 2015

The characteristics of a gas-liquid Taylor (slug) flow in a square micro-channel with dimensions of $600{\mu}m{\times}600{\mu}m$ are experimentally investigated in this paper. The test fluids were nitrogen and water. The superficial velocities of the liquid and gas were in the ranges of 0.01 - 3 m/s and 0.1 - 3 m/s, respectively. The bubble and liquid slug lengths, bubble velocities, and bubble frequencies for various inlet conditions were measured by analyzing optical images obtained with a high-speed camera. It was found that the measured values (bubble and liquid slug lengths, bubble velocities) were not in good agreement with the values obtained using empirical models presented in the existing literature. Modified models for the bubble and liquid slug lengths and bubble velocity are suggested and shown to be in good agreement (${\pm}20$) with the measured values. Moreover, the bubble frequency could be predicted well by the relationship between the unit cell length and its velocity.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• v.34 no.6
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• pp.467-476
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• 2009

The aim of this study was to measure the dentinal tubular fluid flow (DFF) during and after amalgam and composite restorations. A newly designed fluid flow measurement instrument was made. A third molar cut at 3 mm apical from the CEJ was connected to the flow measuring device under a hydrostatic pressure of 15 $cmH_2O$. Class I cavity was prepared and restored with either amalgam (Copalite varnish and Bestaloy) or composite (Z-250 with ScotchBond MultiPurpose: MP, Single Bond 2: SB, Clearfil SE Bond: CE and Easy Bond: EB as bonding systems). The DFF was measured from the intact tooth state through restoration procedures to 30 minutes after restoration, and re-measured at 3 and 7days after restoration. Inward fluid flow (IF) during cavity preparation was followed by outward flow (OF) after preparation, In amalgam restoration, the OF changed to IF during amalgam filling and slight OF followed after finishing. In composite restoration, application CE and EB showed a continuous OF and air-dry increased rapidly the OF until light-curing, whereas in MP and SB, rinse and dry caused IF and OF, respectively. Application of hydrophobic bonding resin in MP and CE caused a decrease in flow rate or even slight IF. Light-curing of adhesive and composite showed an abrupt IF. There was no statistically significant difference in the reduction of DFF among the materials at 30 min. 3 and 7 days after restoration (p > 0.05).

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.11
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• pp.917-929
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• 2019

Denitrification in streams is of great importance because it is essential for amelioration of water quality and accurate estimation of $N_2O$ budgets. Denitrification is a major biological source or sink of $N_2O$, an important greenhouse gas, which is a multi-step respiratory process that converts nitrate ($NO_3{^-}$) to gaseous forms of nitrogen ($N_2$ or $N_2O$). In aquatic ecosystems, the complex interactions of water flooding condition, substrate supply, hydrodynamic and biogeochemical properties modulate the extent of multi-step reactions required for $N_2O$ flux. Although water flow in streambed and residence time affect reaction output, effects of a complex interaction of hydrodynamic, geomorphology and biogeochemical controls on the magnitude of denitrification in streams are still illusive. In this work, we built a two-dimensional water flow channel and measured $N_2O$ flux from channel sediment with different bed geomorphology by using static closed chambers. Two independent experiments were conducted with identical flume and geomorphology but sediment with differences in dissolved organic carbon (DOC). The experiment flume was a circulation channel through which the effluent flows back, and the size of it was $37m{\times}1.2m{\times}1m$. Five days before the experiment began, urea fertilizer (46% N) was added to sediment with the rate of $0.5kg\;N/m^2$. A sand dune (1 m length and 0.15 m height) was made at the middle of channel to simulate variations in microtopography. In high- DOC experiment, $N_2O$ flux increases in the direction of flow, while the highest flux ($14.6{\pm}8.40{\mu}g\;N_2O-N/m^2\;hr$) was measured in the slope on the back side of the sand dune. followed by decreases afterward. In contrast, low DOC sediment did not show the geomorphological variations. We found that even though topographic variation influenced $N_2O$ flux and chemical properties, this effect is highly constrained by carbon availability.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.58-58
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• 2017

점적 호스의 원통형 미로 구조물내의 유동특성을 분석하기 위해 금속판에 동일한 구조의 미로가 가공된 시험부를 활용하여 압력과 유량의 변화에 대한 실험을 CFD 해석하였다. 해석은 미로의 길이에 따른 유량 특성을 정밀하게 분석하기 위해 전체 미로에 구간별 총 8개의 배출구를 배치하고 밸브 조절을 통해 구간별 압력에 따른 유량을 측정함으로서 실험에 의한 압력과 유량의 관계를 검증하고 새로운 경질 미로를 설계하는데 응용하고자 한다. 경질 미로의 이론적인 해석에서 정밀도가 실험을 대신할 가능성이 있는지에 관심을 두었다. 점적관수의 경질 미로는 디자인을 달리함으로써 성능이 높고 미세한 스케일이 침착되지 않는 고성능의 점적관수 장치의 개발이 가능할 것으로 판단하였다. 미로 입구의 공급 유체 압력(Gauge pressure)을 0.5, 1.5, 2.5, 3.0 bar로 나누어 공급하였으며, 8개의 구간별 유출되는 유량은 전자저울에서 측정하였다. 향후 최적 미로의 새로운 설계를 위해 미로구조 전체를 CFD 해석하였고 그 결과를 실험치와 비교 분석하였다. 또한 경질 미로내 각 구간별 세부적인 유동구조를 분석하였고 해석결과와 실험결과를 통해 향후 새로운 경질 구조의 개발이 가능 할 것으로 판단되었다. 경질 미로의 입구압력에 따른 미로의 길이 #1과 #2에 대한 CFD 분석에서는 전체적으로 경질 미로에 압력이 증가할수록 미로의 유체 속도가 증가됨을 알 수 있었으며 이것은 #2에서도 거의 같은 양상을 나타내었다. 미로 통로에서는 와류로 인한 이물질의 멈춤 현상이 발생하지 않을 만큼 흐름이 원활함을 알 수 있었다. 미로의 길이 #3과 #4에 대한 CFD 분석과 미로의 길이 #5와 #6에 대한 CFD 분석에서는 압력이 증가하고 미로의 길이가 길어질수록 속도에도 영향을 미치고 있는 것으로 나타났으며 미로와 미로 사이의 넒은 통로에서는 유속이 크게 떨어지고 있음을 알 수 있었다. 따라서 이 부분에는 유체속의 이물질이 침착할 수 있는 가능성이 있으며 통로가 좁은 곳에서는 유속이 증가되는 것으로 나타났다. #7과 #8은 미로의 상하단으로 유출되는 부분의 차이이므로 실질적으로 해석의 결과는 차이가 없었다. 경질 미로에 대한 압력에 따른 미로의 길이별 유출량은 지수적인 반비례 현상을 나타내어 앞서 실험한 연구의 결과와 1~2% 오차 범위에서 잘 일치하였다. 따라서 점적 호스의 경질 미로에 대한 설계는 이론적인 해석을 통하여 새로운 디자인이 가능할 것으로 판단되었다. 경질 미로의 미로의 길이에 따른 CFD 분석의 결과는 실험적인 유출량의 값과 거의 일치하였다. 미로와 미로 사이의 넒은 통로에서는 유속이 크게 떨어져 이물질들이 침착될 가능성이 있었으며 실질적으로 넓게 설계하는 것이 유리하지 않을 것으로 판단되었다. 경질 미로에 대한 압력에 따른 미로의 길이별 유출량은 지수적으로 반비례 하였으며 점적 호스의 경질 미로에 대한 새로운 설계는 이론적인 해석을 통하여 가능할 것으로 판단되었다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.20 no.1
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• pp.13-22
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• 2016

This paper presents development of an appropriate procedure and flow chart to analyze shale gas production data obtained from a multi-fractured horizontal well according to flow characteristics in order to calculate an estimated ultimate recovery. Also, the technical considerations were proposed when a rate transient analysis was performed with field production data occurred to only $1^{st}$ transient flow. If production data show the $1^{st}$ transient flow from log-log and square root time plot analysis, production forecasting must be performed by applying different method as before and after of the end of $1^{st}$ linear flow. It is estimated by an area of stimulated reservoir volume which can be calculated from analysis results of micro-seismic data. If there are no bottomhole pressure data or micro-seismic data, an empirical decline curve method can be used to forecast production performance. If production period is relatively short, an accuracy of production data analysis could be improved by analyzing except the early production data, if it is necessary, after evaluating appropriation with near well data. Also, because over- or under-estimation for stimulated reservoir volume could take place according to analysis method or analyzer's own mind, it is necessary to recalculate it with fracture modeling, reservoir simulation and rate transient analysis, if it is necessary, after adequacy evaluation for fracture stage, injection volume of fracture fluid and productivity of producers.

• Journal of the Korean Society of Visualization
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• v.14 no.1
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• pp.57-61
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• 2016

We report a finding of fast(exceeding 2,000 K/s) heating of polydimethylsiloxane(PDMS), one of the most commonly-used microchannel materials, under cyclic loadings at high(~MHz) frequencies. A microheater was created based on the finding. The heating mechanism utilized vibration damping of sound waves, which were generated and precisely manipulated using a conventional surface acoustic wave(SAW) microfluidic system, in PDMS. The penetration depths were measured to range from $210{\mu}m$ to $1290{\mu}m$, enough to cover most microchannel heights in microfluidic systems. The energy conversion efficiency was SAW frequency-dependent and measured to be the highest at around 30 MHz. Independent actuation of each interdigital transducer(IDT) enabled independent manipulation of SAWs, permitting spatiotemporal control of temperature on the microchip. All the advantages of this microheater facilitated a two-step continuous flow polymerase chain reaction(CFPCR) to achieve the billion-fold amplification of a 134 bp DNA amplicon in less than 3 min. In addition, a technique was developed for establishing dynamic free-form temperature gradients(TGs) in PDMS as well as in gases in contact with the PDMS.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.36 no.3
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• pp.61-68
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• 2015

In this paper, we studied the effects of intersection angles of the flow-foucusing type droplet generation device inlet channel on droplet diameter using numerical simulation modeling. We modeled different intersection angles with a fixed continuous channel width, dispersed channels width, orifices width, and expansion channels width. Numerical simulations were performed using COMSOL Multiphysics$^{(R)}$ to solve the incompressible Navier-Stokes equations for a two-phase flow in various flow-focusing geometries. Modeling results showed that an increase of the intersection angle causes an increase in the modification of the dispersed flow rate ($v^{\prime}{_d}$), and the increase of the modification of the continuous flow rate ($v^{\prime}{_c}$) obstructs the dispersed phase fluid flow, thereby reducing the droplet diameter. However, the droplet diameter did not decrease, even when the intersection angle increased. The droplet diameter decreased when the intersection angle was less than $90^{\circ}$, increased at an intersection angle of $90^{\circ}$, and decreased when the intersection angle was more than $90^{\circ}$. Furthermore, when the intermediate energy deceased, there was a decrease in the droplet diameter when the intersection angle increased. Therefore, variations in the droplet diameter can be used to change the intersection angle and fluid flow rate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.