• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.1
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• pp.89-95
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• 2012

In this paper, microchannels for the flow control of two fluids with different volumes have been designed, fabricated, and verified. The dimensions of the inlets were determined based on the Stokes equation in order to realize that the flow of the two fluids meet at the same time, and to maintain a certain configuration when the flows passed through each inlet channel. The designed microchannels were confirmed using computational fluid dynamics simulation for the incompressible, Newtonian, and transient flows. In addition, a microfluidic system containing the designed microchannels was fabricated by soft lithography, and the pressure-driven flows of the two fluids were characterized by microfluidic experiments.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2004.04a
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• pp.19-28
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• 2004

유동장의 특성을 구분할 수 있는 척도는 평균자유행로와 특성거리의 비인 누센수이다. 누센수에 따라서 유장은 연속체영역, 미끄럼영역, 천이영역, 및 자유분자영역으로 나누어진다. 고고도에서 비행체 주위의 유동장, 진공에서의 유동장 등이 비연속체영역 즉 저밀도유동장에 해당된다. 비연속체영역에 해당되는 또 다른 중요한 분야는 미세 유동장이다. 최근에 관심이 대두되고 있는 미세항공기(MAV)와 실리콘혁명 이래 유망한 미래기술중의 하나인 MEMS 장치 주위의 유동장 등이 바로 미세 유동장이다. 비연속체영역에서 유체의 이동 및 전달현상을 기술하기 위하여는 Boltzmann 방정식을 해석하여야한다. Navier-Stokes 방정식을 이용한 기존의 CFD 기법이 적용되지 않는 새로운 유동영역이기 때문이다. 본 발표에서는 Boltzmann 방정식의 유력한 해법인 직접모사(Direct Simulation Monte Carlo)법을 이용한 저밀도 유동장 해석이 소개될 것이다. 또한 직접모사법이 이용되기 어려운 다양한 저속 유동장에 대한 해석결과도 소개될 것이다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.9 no.3
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• pp.111-117
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• 1997

대표적인 신장유동의 하나인 방사공정을 통해 액정고분자를 포함한 블렌드 섬유의 신장유동의 특성과 형구학적 성질간의 관계를 고찰하였다. 신장유동에 의해 분산상인 액정 고분자는 미세섬유구조를 바뀌었고 압출온도가 높을수록 더욱 발달된 미세섬유구조를 가졌 다. 이러한 분산상의 미세구조 변화에 대한 설명은 블렌드의 신장유동특성을 나타내는 신장 점도비로서 가능하였다. 즉, 압출온도가 높을수록 방사사선에서 신장변형률속도가 z지고 신 장점도비가 작아지므로 분산상의 신장변형이 더 많이 되었다고 판단된다. 방사이전의블렌드 내의 분산상은 압출온도를달리하여도 모두 구형으로 존재함을 발견하였고 이사실로부터 분 산상의 미세섬유구조는 방사사선에서의 신장변형에 의해 주로 이루어졌음을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.12
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• pp.1217-1222
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• 2012

A wall flow sensor has been used for feedback flow control and wall shear stress measurement. In this study, we developed a new wall flow sensor by combining the PIV algorithm and the micro image sensor used in an optical mouse. The feasibility of the wall flow sensor was investigated by using simulated fluid flow experiments. Compared with the quadrature signal from imaging devices, the accuracy of the wall flow velocity measurement was improved and the dynamic range increased. In addition, the depth information of particles was also measured by using the defocusing imaging technique.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05c
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• pp.253-258
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• 1996

본 연구는 Zr-2.5wt%Nb합금의 고온변형특성중 특이한 유동응력의 변화거동인 어닐경화와 유동연화의 기구에 대해 고찰하였다. 연구결과에서 이러한 고온변형특성은 온도와 다단변형도중의 어닐링 시간에 영향을 받는 것으로 나타났으나 분위기 영향은 없는 것으로 나타났다. 즉, 변형 온도와 동일온도인 85$0^{\circ}C$에서 단시간인 5분동안 어닐링을 했을때 경화현상이 일어났다. 미세조직을 관찰한 결과 다단열간압연된 후의 미세조직과 집합조직은 다단열간압연된 미세조직과 집합조직과 직접적인 상관관계를 가진 것으로 나타났다. 어닐경화현상은 다단고온변형이 궁극적으로 변형시효와 유사한 효과 즉, 중간어닐링 동안에 Zr-2.5wt%Nb내의 불순물 원자와 열간압연시에 형성된 전위구조와의 강력한 인력형 상호작용하여 substructure가 안정화되기 때문이며 유동연화는 재결정으로 인한 유동응력의 감소인 것으로 사료된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.12
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• pp.1061-1069
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• 2010

In this study, a simplified axisymmetric model is proposed for the problem of compressible internal flow past a microgap. Using numerical and experimental methods, the phenomena of choked flows are observed; these flows are induced by the acceleration of subsonic flows past the narrow cross-section of an annular shape made by a microgap. The relation between mass flow rate and differential pressure is obtained, and by comparing the result with experimental results, the reliability of the numerical results is discussed. The generation of a supersonic jet flow and its diffraction are visualized by performing the numerical analysis of axisymmetric compressible Navier-Stokes equations. This investigation greatly extends the physical understanding of the axisymmetric compressible flow, which has a wide range of engineering applications, e.g., in the case of valves in automotive power systems.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.66-70
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• 2007

현재 많은 연구들이 작은 크기에 여러 공정을 집적시킬 수 있는 장점을 가진 마이크로 장치의 개발과 활용에 집중되고 었다. 마이크로 장치에서 가장 중요한 것은 미세 유동의 효율적인 제어이다. 본 연구에서는 마이크로 장치에 직접 적용 가능한 표면 개질 된 마이크로 채널의 유동에 대하여 고려하였다. 표면 개질(surface treatment)은 물리적, 화학적인 작용을 통해서 채널 내부 표면의 습윤성을 변화시켜 유동을 제어하는 방법이다. 친수성(glass)을 가지는 마이크로 채널 내부의 일부를 소수성(teflon)으로 개질 후, 고속카메라를 이용하여 채널 내부를 흐르는 유체의 유동 경계면 변화를 분석하였다. 또한 유동 해석을 위한 상용 코드(CFD-ACE)를 이용하여 유동에 대한 수치 해석을 진행하여 가시화된 실험 결과와 비교 분석하였다. 실험 결과와 수치 해석 결과를 통해, 친수성과 소수성 표면 배열에 따른 일시적인 유동 변화를 관찰하였다. 본 연구 결과를 통해 마이크로 채널 유동의 최적화 상태를 찾을 수 있으며, 보다 용이한 미세 유동 제어가 가능하다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.42 no.1
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• pp.7-15
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• 2023

Recently, as interest in air quality in vehicles increases, the use of fine dust detection sensors for air quality measurement is becoming common. An axial-flow fan is inserted in the fine dust sensor installed in the air conditioning system in the vehicle to prevent dust from sinking directly on the sensor. When the sensor operates, the flow noise caused by the rotation of the axial-flow fan acts as a major noise source of the fine dust sensor. flow noise is recognized as one of the product competitiveness of fine dust sensors. In this study, the noise was gradually reduced at the same flow rate by improving the flow performance of the small axial flow fan. First, a virtual fan performance tester consisting of about 20 million grids was developed to analyze the aerodynamic performance of the target small axial-flow fan. In addition, the flow field was simulated by using compressible Large Eddy Simulation for direct computation of flow noise as well as high-accurate prediction of flow rate. The validity of numerical method are confirmed through the comparison of predicted results with experimental ones. After the effects of pitch angle on flow performance were analyzed using the verified numerical method, the pitch angle was determined to maximize the flow rate. It was found that the flow rate was increased by 8.1 % and noise was reduced by 0.8 dBA when the axial-flow fan with the optimum pitch angle was used.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.245-245
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• 2021

해양으로 유출된 5 mm 이하의 크기로 분해된 미세플라스틱이 해양 환경 오염의 주요 원인으로 자리잡았다. 최근에는 청정해역으로 알려진 남극해에서도 발견되고 있어 남극해에 잔류하는 미세플라스틱 오염 수준을 이해하기 위해 노력하고 있다. 하지만, 파랑의 효과를 고려한 남극해의 해수 순환 구조와 미세플라스틱의 고유 특성을 반영한 미세플라스틱의 거동 및 공간적 분포에 대한 복합적 이해는 상대적으로 부족하다. 남극해에서 발견된 미세플라스틱은 과학기지들의 방류수나, 조사선 등과 같은 인위적인 활동으로 인해 집적될 수 있으며, 특히 영구적으로 거주하는 과학기지에서 흘려보내는 방류수에 포함된 미세플라스틱은 과학기지 주변 해수 오염에 직접적인 영향을 줄 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 파랑 효과에 따른 남극 킹조지 섬(King George Island)에 위치한 세종과학기지의 방류수에 포함된 미세플라스틱의 이송에 대해 모의하였다. 세종과학기지가 위치한 킹조지 섬과 넬슨 섬(Nelson Island) 사이의 멕스웰 만(Maxwell Bay)의 해수 흐름을 재현하기 위하여 해수 유동 모델(Delft3D-FLOW)이 사용되었다. 또한, 해수 유동 모델에 파랑 모델(Delft3D-WAVE)을 결합하여 파랑의 효과가 미세플라스틱의 이송에 미치는 영향을 확인하였다. 세종과학기지의 방류수가 흘러나가는 마리안 소만(Marian Cove)의 유속장을 바탕으로 이송, 확산, 입자의 침강 속도를 고려하여서, 세종과학기지에서 밀물 시 방출한 입자를 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용해 추적하였다. 해수의 밀도보다 가벼운 플라스틱의 경우 해수 표층의 흐름을 따라 소만 내부로 이송되어 해안선에 도달하고, 해수의 밀도보다 무거운 플라스틱의 경우 소만 내부로 이송되나 입자의 침강 속도로 인해 방출 위치 근처에서 집적된다. 파랑의 효과를 고려하게 되면, 고려하기 전보다 두 종류의 미세플라스틱 모두 소만 내부로 더 멀리 이송되는데, 이는 파랑으로 인한 힘(wave-induced force)이 해수 유동 모델의 운동방정식에 추가되며 파랑 에너지 분산으로 인해 해수 흐름에 변화를 준 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.