• 대한기계학회논문집B
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• 제31권6호
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• pp.558-565
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• 2007

Many studies of microdroplet evaporation from solid surfaces were made with priority given to inkjet printing and dye painting techniques. The objective of these studies is how to evaporate a droplet quickly and uniformly. Also it is necessary to prevent evaporation of a droplet to observe cells in a droplet generated through cell-patterning. In general, an identical volume of a water droplet on hydrophobic surfaces evaporates slower than that on hydrophilic surfaces. In this study, we observe the evaporation process of a droplet on various hydrophobic surfaces and calculated the evaporation rate considering the droplet geometry such as contact angle and height. This study also proposes a new model based on the fact that evaporation mode at the edge of a droplet is different from that at the outer surface of a droplet as the contact angle changes during evaporation. Finally, we reveal the cause fur the increase of evaporation flux and show that the ratio of edge evaporation to total evaporation increases with time.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권5호
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• pp.773-777
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• 2012

Recently UV laser micromachining processes is widely introduced to meet the needs of advanced components of IT, BT and ET industries. Due to the characteristics of non-contact and high-speed laser processing, UV laser micromachining is applied to manufacture very thin substrate such as polymer, metals and composite. These minimum line width obtained by UV laser micromachining is generally determined from laser wavelength, optical lens and its numerical aperture. In this paper we will show the lens effect of water droplet on the surface of workpiece to reduce the line width when UV laser light is irradiated and focused through the water droplet. Because of the refraction effect generated by the semi-spherical or spherical shape of water droplet, we can find smaller line width. And water droplet could not only protect thermal deformation, but also carry away burr around micro dent. Firstly fundamental theory of minimum line width was derived from relationship between the geometry of water droplet and laser light trace, and then experimental and simulation results will be finally compared to verify the effectiveness of water droplet lens effect of UV laser micromachining process.

• 한국분무공학회지
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• 제16권2호
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• pp.104-109
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• 2011

The present study investigated experimentally the spreading characteristics of a single liquid impinging on the inclined micro-textured aluminum (Al 6061) surfaces manufactured by using a micro computerized numerical control (${\mu}$-CNC) milling machine. The textured surfaces were composed of patterned micro-holes (diameter of $125\;{\mu}m$ and depth of $125\;{\mu}m$). In our experiment, the de-ionized (DI) water droplet of $4.3\;{\mu}l$ was impinged normally on the non-textured and textured surfaces at two different Weber numbers, and the droplet impinged on the inclined surfaces with different angles. A high speed camera was used to capture sequential digital images for measurement of the maximum spreading distance. It was found that for the textured surface, the measured apparent equilibrium contact angle (ECA) increased up to $105.8^{\circ}$, higher than the measured ECA of $87.6^{\circ}$ for the non-textured (bare) surface. In addition, it is conjectured that the spreading distance decreased because of a liquid penetration during droplet spreading through the holes, the increase in hydrophobicity, and viscous dissipation during impact process.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권6호
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• pp.447-454
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• 2017

난류 유동장으로 분사되는 두가지 형태의 액체 제트 (수평분사는 디젤연료와 수직분사는 물)의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 이상(Two-phase) 유동에 대해 3차원 LES 수치해석을 수행하였다. 기체상태의 공기 유동은 오일러리안 해법을 사용하고, 액체 제트의 액적 추적은 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동 해석을 수행하였다. 두 종류의 확률론적 분열 모델(Stochastic breakup model)을 사용하여 액적 분열을 모사하였으며, 액체제트의 침투깊이와 액적 분포(Sauter Mean Diameter)를 실험결과와 비교하여 미세하게 분열되는 액체 제트의 분열 현상에 대해 확률론적 분열 모델링의 적합성을 제시하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1752-1757
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• 2008

Simple and highly efficient droplet merging method is proposed, which enables two nanoliter or picoliter droplets to merge regularly in a straight microchannel. We observe that two droplets of the same size but of different viscosities are merged by velocity difference induced as they are transported with the carrier fluid. To make viscosity difference, the mass ratio of water and glycerol is varied. Two droplets of the same size or of different sizes are generated alternatingly in the cross channel by controlling flowrates. This droplet merging method can be used to mix or encapsulate one target sample with another material, so that it can be applied to cell lysis, particle synthesis, drug discovery, hydrogel-bead production, and so on.

• 한국가시화정보학회지
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• 제8권4호
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• pp.43-47
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• 2010

We demonstrate the droplet bistability in a microchannel which has two symmetric necks that operate as capillary valves. It is shown that there are certain flow conditions, determined by droplet velocity and droplet size, to achieve bistability. Droplet bistabililty allows simple but precise control of droplet at a bifurcation channel. Therefore, by an appropriate channel design to induce droplet bistability, we can distribute droplets at a junction passively in the manner of perfect alternation and perfect switching in the choice of the outlets.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.481-481
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• 2011

이 논문은 세라믹 노즐(내경: 20 um)을 제작하여 새로운 프린팅 방식인 정전기수력학방식을 이용하여 유리기판위에 직경 30 um의 ZnO seed dot를 패턴하였다. 정전기수력학은 기존의 프린팅 방식과 달리 전기장으로 유도된 노즐을 이용하여 액적을 토출시키는 새로운 프린팅 방법이다. 패턴된 ZnO seed는 열처리후 수열합성법을 이용하여 성장시켰다. 같은 방법으로 잉크젯 프린팅을 이용하여 ZnO seed 패턴 후 열처리하여 수열합성을 이용하여 성장시켰다. 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 성장된 ZnO nanowire는 위성 액적이 떨어져 ZnO seed dot 주변에 ZnO nanowire가 성장하였다. 반면, 정전기수력학 프린팅 방식을 이용하여 성장된 ZnO nanowires는 ZnO seed 패턴 중앙에 집중되어 ZnO nanowire가 성장하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제6권1호
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• pp.47-52
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• 2008

The present study has focused on the characteristics of droplet formation from an inkjet nozzle driven by a piezoelectric actuator. As an operating fluid, ethylene glycol was used and the physical properties of it such as viscosity, surface tension, contact angle and shear stress were measured. During the experiments, various temperatures and driving voltages are imposed on a capillary tube. These conditions result in a proper drive condition or an overdrive condition. In case of the proper drive condition, an image processing technique is applied to measure the diameter of a single free drop. As a result, the size of droplet is increased when the driving voltage is increased from 160 V to 190 V at 25$^{\circ}C$ In the overdrive condition where temperature or driving voltage becomes higher than the proper drive condition, satellites and the misdirected jets happen.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1-7
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• 2017

분무식 노즐(spray nozzle)은 액체의 표면을 증가시키기 위해 에너지를 공급하여 액체를 다수의 액적으로 미립화시키는 장치로 연소과정에서의 연료의 미립화 또는 표면이나 입자의 코팅 등 여러 산업분야에 다양한 목적으로 응용된다. 초음파 미립화 노즐은 진동 발생장치로부터 고진동수의 전기에너지를 받아 같은 진동수의 기계적 에너지로 변환시키는 변환기를 갖고 있다. 변환된 에너지를 액체에 부가하여 고주파 진동에 의해 미세한 액적을 생성하여 분사한다. 코팅작업에서 가압되지 않은 저속의 분무는 액적이 튕겨나가지 않고 표면에 달라붙어 과도하게 분사되는 양을 줄일 수 있다. 초음파 미립화 노즐은 초음파 진동부 외벽에 공기를 공급해 줄 수 있는 공간을 통해 생성된 보조 공기흐름을 이용하여 저속의 액적을 운반하여 분무특성이나 분무형상을 조절할 수 있다. 따라서 주위 공기의 흐름을 이용하여 원하는 분무특성을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 액적의 분사 운동을 모사하기 위해 라그랑지안 분산상 모델(DPM)을 적용한 상용코드 FLUENT를 사용하여 액적 주위의 공기흐름을 동반하는 초음파 미립화 노즐을 해석하였다. 노즐 수축부 형상, 액적의 크기 그리고 공기 측 압력차의 크기를 변화시키며 수치해석을 수행하여 코팅용 분무를 위한 최적 조건을 연구하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.525-532
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• 2017

차세대 주력 디스플레이인 유기 및 양자점 발광 다이오드를 잉크젯을 이용하여 저렴한 비용으로 생산하기 위한 연구개발이 진행되어 왔으며, 잉크 액적의 토출 신뢰성을 고속으로 검사하기 위한 모니터링 장비의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 기존 직선 운동 방식의 잉크젯 모니터링 장비 대신에 로터리 및 리니어 초음파 모터를 이용하여 미러를 회전시킴으로써 노즐들에서 토출되는 잉크 액적들을 모니터링할 수 있는 장비를 개발하여 측정 능력을 시험하였다. $10{\mu}m$, $30{\mu}m$ 및 $50{\mu}m$ 직경 원형의 측정 오차는 각각 $0.5{\pm}1.0{\mu}m$, $-1.2{\pm}0.3{\mu}m$ 및 $0.2{\pm}0.5{\mu}m$였다. 모니터링 시간은 17초가 소요되었으며, 제어 프로그램의 최적화를 통해 8.6초까지 모니터링 시간을 단축할 수 있는 가능성을 확인하였다.