• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.24 no.6
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• pp.119-128
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• 2020

An ultrasonic multiple scattering simulation using cross-section of fine dust particles were proposed. These days, along with awareness of air pollution, social interest in fine dust is increasing. In the construction field, awareness of fine dust is increasing, and research on preparing various countermeasures is underway. The light scattering method fine dust meter currently in use is affected by environmental factors such as relative humidity, and reliability problems in terms of accuracy are continuously reported. However, the transmission of ultrasonic waves can directly reflect the physical change of the medium based on the mechanical wave. Using these advantages of ultrasonic waves, fine dust measurement simulation was performed using the scattering cross section and ultrasonic multiple scattering theory. The shape data of the fine dust particles were collected using a SEM (Scanning Electron Microscope), and a cross-section according to the fine dust particles was derived through numerical analysis. As a result of signal processing, the error for the number density corresponding to each cross-section is minimum 19, maximum 3455.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.58.2-58.2
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• 2010

FPD (Flat Panel Display) 제조 공정에서 사용되는 패턴은 수 ${\mu}m$ 수준까지 감소하였으며, FPD의 크기는 급격하게 대형화 되여 현재 8세대(2200mm*2500mm)에 이르고 있다. 이에 따라, $1\;{\mu}m$ 이상의 크기를 갖는 오염입자에 의한 수율 저하를 극복하기 위한 세정효율의 향상 및 다량의 초순수 사용에 따른 폐수 발생으로 인한 환경오염, 또한 장비의 크기에 따른 공간 효용성 감소와 이에 따른 공정 비용의 증가 등의 어려움에 직면하고 있다. 따라서, 현장에서는 고효율, 저비용의 세정 공정 기술 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 문제점들을 해결 하고자 이류체 노즐 세정 장치와, 화학액 린스를 위한 초순수 Spray, 건조 공정에 해당하는 Air-knife, Halogen lamp로 구성된 소형화 된 고속 FPD(Flat Panel Display) 세정기에 대한 연구를 진행 하였다. 이류체 노즐은 초순수와 $N_2$ 가스를 내부에서 혼합하여 액적(Droplet)을 형성하여 고압으로 분사시키는 장치로서 화학액을 사용하지 않고 물리적인 방법으로 오염입자를 제거한다. Spray는 유기 오염입자 제거를 위한 오존수의 린스 공정을 위해 설치 하였다. 세정 후 표면에 남아있는 기판의 액막(water film)은 고압의 가스를 분사하는 Air-knife를 통해 제거하였으며, 고속 공정시 발생할 수 있는 Air-knife에서 제거하지 못한 잔류 액막을 Halogen lamp를 사용하여 효과적으로 제거함으로써, 물반점(water mark) 없는 건조 공정을 얻을 수 있었다. 실험에는 미세 입자의 정량적인 측정을 위하여 유리 기판 대신에 6인치 실리콘 웨이퍼(P-type (100))를 사용하였으며, > $\;1{\mu}m$ 실리카 입자를 스핀방식을 사용하여 정량적으로 균일하게 오염하였으며, 오염물의 개수 및 분포는 파티클 스캐너 (Surfscan 6200, KLA-Tancor, USA)를 사용하여 분포 및 개수를 정량적으로 측정 하였다. 이류체 노즐은 $N_2$ 가스의 압력과 초순수의 압력을 변화시켜 측정하여, 각각 0.20 MPa, 0.01 MPa에서 최적의 세정 결과를 얻을 수 있었으며, 건조 효율은 Air-Knife의 입사 각도와 건조면 간격, 할로겐 램프의 온도를 조절 하여 최적의 조건을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• v.35 no.6
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• pp.447-455
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• 2022

Currently, the problem of pollution of the marine environment by microplastics is emerging seriously internationally. In this study, to develop a lightweight portable microplastic collection device, the types and number of microplastics in 21 coastal areas nationwide in Korea were investigated. And CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) and aluminum were applied for design and analysis of microplastic collection device to have the durability, corrosion resistance and lightweight. As a result of sample collection and classification from the shore, it was confirmed that microplastics were distributed the most in Hamdeok beach, and the polystyrene was found to be mainly distributed microplastics. Particle information through coastal field survey and CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis were used to analyze the flow rate and distribution of particles such as sand and impurities, which were applied to the structural analysis of the cyclone device using the finite element method. As a result of structural analysis considering the particle impact inside the cyclone device, the structural safety was examined as remarkable in the order of CFRP, GFRP, aluminum, and ABS. In the view of weight reduction, CFRP could be reduced in weight by 53%, GFRP by 47%, and ABS by 61% compared to aluminum for the cyclone device.

• Fire Science and Engineering
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• v.33 no.6
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• pp.95-104
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• 2019

Smoke generated in a fire consists of gaseous substances and particulate matter, such as unburned carbon that adsorbed the gases. Human injury caused by inhalation of gaseous substances present in smoke is mostly short-term, whereas damage caused by inhalation of particulate matter is relatively a long-term phenomenon depending on the state of the gas-phase adsorption. The amount and location of the deposited smoke particles are important factors in estimating the damage caused to humans, which are affected by the breathing conditions as well as particle conditions, such as the size and concentration affected by the combustion conditions. In this study, in order to understand the characteristics of the deposition of smoke particles in the respiratory tract related to the study of human smoke inhalation injury, the number and mass concentration of smoke particles deposited in different areas of the respiratory tract for different fuel types, combustion conditions and breathing conditions were calculated. In addition, the amount of mass deposition of smoke in the respiratory tract for a certain period of inhalation was compared with the atmospheric standard of fine dust.

• Clean Technology
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• v.27 no.1
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• pp.39-46
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• 2021

A road structure washing vehicle equipped with a 4 HP, 80 LPM ultrafine bubble generator was used to clean a tunnel wall and the surface of the surrounding structure, consisting of concrete and tiles, in a heavy traffic area around an apartment complex in the city. Ultrafine bubbles were generated by supplying air at 2 to 3 LPM and using a specially designed nozzle, whereas fine bubbles made by an impeller in a gas-liquid mixing self-priming pump were produced with an average diameter of 165.4 nm and 6.81 × 107 particles mL-1. Using a high pressure washer gun that can perform high-pressure cleaning at 150 bar and 30 LPM, ultrafine bubbles were used to wash dust adsorbed on the surface of the road structures. The experimental analysis was divided into before and after washing. The samples were analyzed by applying ISO 8502-3 to measure surface contamination of dust adsorbed on the surface. Using the transparent tape attached to the surface, the removal rate was calculated by measuring the weight of the dust, and the number of particles was calculated using the gravimetric method and the software, ImageJ. The results of the experiment showed that the number of dust particles adsorbed on the tile wall surface before and after washing were 3,063 ± 218 particles mL-1 and 20 ± 5 particles mL-1, respectively, with weights of 580 ± 82 mg and 13 ± 4 mg. Particles on the surface of the concrete structure before and after washing were 8,105 ± 1,738 particles mL-1 and 39 ± 6 particles mL-1, respectively, with weights of 1,448 ± 190 mg and 118 ± 32 mg.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.12
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• pp.1359-1365
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• 2011

The purpose of this study is to investigate the effect of ethanol content on the emission of nanosized particles from a diesel-ethanol blended fuel engine. The engine combustion and exhaust emission characteristics of a singlecylinder diesel engine were analyzed using an emission analyzer and an SMPS(scanning mobility particle sizer). The analysis revealed that soot emission increased with the ignition delay. When the ignition delay was fixed, an increase in the ethanol content caused a decrease in the soot emission. With an increase in the ethanol blending ratio, the number concentration and mass distribution of nanosized particles generally decreased. However, for 30% ethanol blending, large particles were observed because of the agglomeration of soot particles, and consequently, the particle mass increased.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.40-40
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• 2011

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 패턴 손상 및 대구경화에 따른 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 대두되는 것이 가스클러스터 세정이다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상 없이 오염입자를 제거하게 된다. 이러한 가스 클러스터 세정을 최적화하기 위해서는 설계 단계부터 노즐 내부 유동의 수치해석에 기반한 입자 크기 분포를 계산하여 반영하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 세정 환경을 조성하는 조건에서의 노즐 내부 유동을 해석하고, 이를 통해 얻어진 수치를 이용하여 aerosol general dynamic equation (GDE)를 계산하여 발생하는 클러스터의 크기 분포를 예측하였다. GDE 계산 시 입자의 크기 분포를 나타내기 위해서는 여러 가지 방법이 존재하나 본 연구에서는 각 입자 크기 노드별 개수 농도를 계산하였다. 노즐 출구에서의 가스 클러스터 크기를 예측하기 위하여 먼저, 노즐 내부 유속 및 온도 분포 변화를 해석하였다. 이를 통하여 온도가 급격하게 낮아져 생성된 클러스터의 효과적 가속 및 에너지 전달이 가능함을 확인할수 있었다. 이에 기반하여 GDE를 이용한 입자 크기를 예측한 결과 수 나노 크기의 초기 클러스터가 형성되어 온도가 낮아짐에 따라 성장하는 것을 확인할 수 있었으며, 최빈값의 분포가 실험적 측정값과 일치하는 경향을 가지는 것을 볼 수 있었다. 이는 향후 확장된 영역에서의 유동 해석과 증발 등 세부 요소를 고려한 계산을 통해 가스 클러스터 세정 공정의 최적화된 설계에 도움이 될 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.66.1-66.1
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• 2011

반도체를 비롯하여 LCD, OLED와 같은 디스플레이 (FPD: Flat Panel Display) 분야는 국가 선도 사업으로써 발전을 거듭해오고 있다. 하지만 기술의 성숙도가 높아짐에 따라 최근 중국과 대만 업체와의 경쟁이 심화되고 있으며, 더불어 환경문제가 큰 이슈로 떠오르고 있어 신기술 개발을 통한 생산 수율 향상 및 친환경 공정 개발의 중요성이 커지고 있다. 반도체, 디스플레이 공정에서 생산 수율 저하의 주요 원인으로써 공정 중 발생하는 미세 오염 입자를 들수 있다. 반도체 및 디스플레이 공정에서 세정 기술은 전체 기술의 30% 이상을 차지하며 생산 수율 및 제품의 품질에도 큰 영향을 주는 공정이다. 세정 공정은 일반적으로 습식 세정 공정이 낮은 공정비용을 바탕으로 널리 적용되어 왔으나, 기판의 대형화와 패턴의 미세화에 따라 정밀한 세정 스펙이 요구되며 더불어 막대한 양의 초순수와 화학액의 사용으로 인한 공정비용 증가와 환경 규제 강화에 따른 폐수 처리의 문제에 직면하고 있다. 이에 따라 폐수의 양을 줄이며 건조공정을 필요로 하지 않아 공정비용을 줄일 수 있는 건식 세정 공정에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. $CO_2$ snow jet 세정 기술은 건식 공정으로써 $CO_2$ 가스를 특수하게 제작된 분사 노즐에서 고압으로 가스를 분사하여 이 때 발생되는 순간적인 감압에 의한 단열 팽창으로 생성된 $CO_2$ snow 입자가 기판 표면의 오염물과 물리적 충돌을 하어 세정이 이루어지는 기술이다. 특히 $CO_2$ 세정은 환경과 인체에 무해하며 공정 후 바로 승화하기 때문에 추가적인 폐수처리 공정 등이 필요하지 않고, 건식 공정으로써 수세(Rinse) 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 공정비용을 크게 줄일 수 있으며 물반점 발생을 방지 할 수 있는 친환경 건식 공정으로써의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 자체적으로 개발한 $CO_2$ snow jet을 바탕으로 하여 다양한 공정조건을 변화시켜 세정효율을 측정하는 한편, 최적화 하기 위한 연구를 진행하였으며 더불어 $CO_2$ snow의 세정력을 정량적으로 평가하기 위한 연구를 진행하였다. 실험을 통해 가장 효과적으로 $CO_2$ snow 입자를 배출 할 수 있는 공정 조건으로써 5 bar의 캐리어 가스 압력을 사용하여, 세정력에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 분사 노즐과 기판 사이의 거리 및 분사 노즐의 각도 등을 변화시켜 각 조건에 따른 세정효율을 평가하였다. 세정 오염물은 Silica, PSL 표준 입자(Duke scientific, USA)를 정량적으로 웨이퍼에 오염 시킨 후, 파티클 스캐너(Surfscan 6500, KLA-Tencor, USA)를 이용하여 세정 전 후의 오염입자 개수 변화를 통해 정량적으로 세정효율을 평가하였다. 본 연구를 통하여 $CO_2$ snow jet를 이용한 친환경 고효율 건식 세정 공정 메커니즘을 분석하였으며, 노즐과 기판 사이의 간격 및 분사 노즐의 각도 등을 최적화 한 세정 공정을 얻을 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.3
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• pp.196-201
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• 2011

Emission from meat cooking may contribute to the concentration of the Particulate Matters(PM) in the city. This study is to investigate the particle size and the emission characteristics of particulate matters from pork and beef cooking. The chamber was installed for sampling of PM generated from pork belly and beef sirloin cooking including seasoned ones. Cascade Impactor and Portable Aerosol Monitor (PAM) were used to analyse the particle size distribution. At the result of the Cascade Impactor sampling, particulate matters from the pork cooking was higher than that of beef. The gravimetric concentration of PM according to the size was highest at the range of $1.95{\sim}3.2{\mu}m$ and the gravimetric concentration of PM from the non-seasoned meat was higher than that of the seasoned one. The emission factors from pork, pork seasoned, beef and beef seasoned were 1.36 g/kg, 1.03 g/kg, 1.23 g/kg, 0.92 g/kg respectively. To see the result of PAM sampling, the ranges of $1.6{\sim}2.5{\mu}m$ and $2.5{\sim}3.5{\mu}m$ were reveled as highest. The ration of $PM_{2.5}/PM_{10}$ from pork and beef was 0.56~0.58. The emission factors from pork, pork seasoned, beef and beef seasoned measured by PAM were revealed as 3.37 g/kg, 2.76 g/kg, 2.93 g/kg, 2.77 g/kg respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.933-937
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• 2008

유사(sediment)란 지각의 풍화작용에 의해 생성되어 유수나 바람 등에 의해 침식, 이송, 퇴적된 물질을 말하며, 일반적으로 하천유사(fluvial sediment)를 말한다. 유사의 크기는 작게는 미세한 점토입자부터 크게는 자갈에 이르기까지 매우 다양하며, 하천에서의 소류사량과 부유사량을 포함한 총유사량의 추정은 하천유사 문제의 기본이며 하천내의 수리구조물의 설계 및 유지관리, 하천개수 및 하도의 안정, 홍수터 관리, 저수지의 설계 및 운영 등 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획에 필요한 기본적 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 중소하천에서의 실측을 통한 유사산정을 위해 대상하천에서 각 유량에 따른 부유사를 채취하여 시료분석을 통한 결과와 대상하천의 수리특성을 분석하여 총유사량의 산정 및 분석을 하였다. 이를 위하여 대상하천에 대하여 알맞은 측정조사지점을 선정하여 15회에 걸쳐 현장측정을 시행하였으며, 현장 측정시 유량측정을 위한 수위 및 유속을 측정하였고, 부유사농도 및 부유사입도분석을 위한 시료를 채취하여 실내 실험시 SS분석 및 BW관 분석을 시행하였다. 대상하천의 현장실험 측정성과와 수리특성을 기초자료로 하여 각 회차에 걸친 총유사량의 산정을 하였으며, 총유사량의 산정은 총유사량 추정 방법들인 직접 실측에 의한 방법, 간접계산에 의한 방법, '실측+계산'에 의한 방법 중 신뢰도가 높으며 경제성이 높은 '실측+계산'에 의한 방법과 간접계산에 의한 방법을 사용하는 공식으로 산정하였다. 결과들의 비교와 대상하천의 수리특성들에 대한 연구를 통해 적정공식을 선정하고 공식의 선정 원인에 대한 연구를 시행하였다.