• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.457-461
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• 2010

소하천에서의 효율적인 유량측정 수행을 위해서 K-water(한국수자원공사) 충청지역본부에서는 금강유역의 보청천 지류인 곰쟁이천에 원격유량측정시설 개념의 위어(weir)를 이용한 고정단면 시설물을 2006년도에 설치하였으며, 2007년부터 2009년까지 시설물 직하류에서 도섭을 통한 유량측정을 실시하였고 3차원 흐름해석 결과와의 비교를 통해 소하천 원격유량측정시설의 적정성을 분석하였다. 총 55회의 유량측정 성과를 이용하여 수위-유량 관계곡선식을 산정하였으며, FLOW-3D를 이용하여 3차원 흐름해석을 실시하였다. Francis 유량산정 공식인 Q=$1.84bH^{3/2}$을 통해 계산되는 수위별 유량, 유량측정 성과에 의한 수위-유량 관계곡선식, 그리고 FLOW-3D로부터 계산된 수위별 유량을 비교하였으며, 실측유량과 계산된 유량의 차이를 비교 검토하였다. 이러한 비교 검토를 통해 소유량 구간에 대해서는 원격유량측정시설의 적정성을 확인할 수 있었으며, 갈수시 미소유량이 흐르는 소하천에 위치한 지점에 대해서는 인력 및 비용이 많이 소요되는 도섭을 통한 직접 유량측정 수행보다는 검증된 유량측정시설(위어, 파샬플룸 등)을 통한 유량측정이 더욱 효과적인 것으로 판단되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.9
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• pp.613-620
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• 2016

In order to scrutinize the fluid conductivity effects on the electromagnetic flowmeter(EMF) characteristics, a small scale EMF was designed and fabricated. The measuring tube has a $3mm{\times}4mm$ rectangular cross-section, 9 mm length, and a $2mm{\times}3mm$ plate electrode and a ${\Phi}1.5mm$ point electrode. The design parameters, such as the magnetizing frequency and the number of coil turns, and the diameter were optimized. The EMF was tested with a gravimetric calibrator and showed good linearity in the range of 0 to $1.17{\times}10^{-5}m^3/s$. The fluid conductivity was varied between 3 and $11{\mu}S/cm$, and the magnitude of the flow signal was proportional to the fluid conductivity and the wetted area of the electrode. The design information and the test results provide flow measurement techniques for very low flowrate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.85-85
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• 2011

홍수기에 안전하고 정확한 유량측정을 통하여 물관리에 필요한 기초수문자료를 확보하고자 한국수자원공사에서 1993년도부터 홍수유량측정기술 확보를 위한 연구를 시작하였다. 그간의 연구성과를 바탕으로 1999년도에 하천의 유속을 비접촉식으로 측정할 수 있는 홍수용 전자파표면유속계를 개발하여 특허등록하였고 그와 동시에 이의 상품화를 추진하여 2010년도까지 75대를 보급하여 실무에서 이용하고 있다. 이동식인 홍수용 전자파표면유속계를 바탕으로 2001년도에는 고정식 실시간 홍수유량측정측정시스템을 개발하여 특허등록하였고, 이 시제품을 현재 용담 수자원시험유역의 동향지점에서 시험운영하고 있다. 또한, 현장 유량측정실무자들의 홍수용 전자파표면유속계 개선요구에 따라 편각용 전자파표면유속계 시제품을 개발하였으며, 이는 임의의 한 지점에 설치한 한 대의 장비로 좌우 여러 측선의 유속을 동시에 측정할 수 있는 다점 측정기능을 갖도록 성능을 개선하였다. 이에 따라 홍수시 유량측정에 소요되는 시간이 줄어들어 신속하게 유량측정을 완료할 수 있는 계기를 마련하였다. 이와 더불어 유속측정 범위를 확장하여 홍수시의 고유속 뿐만 아니라 0.5 m/s 이하의 저유속까지 측정할 수 있는 범용 전자파표면유속계의 시제품을 추가로 개발하였다. 이 장비는 최저유속 0.03 m/s의 측정을 실내시험을 통하여 입증하였다. 범용 전자파표면유속계는 상품화 시제품의 개발을 목표로 기존 시제품의 현장시험을 통하여 현장적용상의 문제점에 대한 해결에 주력하였다. 첫째, 평갈수용 전자파표면유속계의 사용편의를 개선하기 위하여 소형화 및 경량화를 추진하였고, 이를 위하여 사용주파수를 기존의 10 GHz에서 24 GHz로 변경함으로써 $35{\times}35\;cm$ 크기의 기존안테나를 $22{\times}22\;cm$ 크기로 소형화하였으며 송수신부의 무게는 기존 18 kg에서 3.3 kg으로 혁신적으로 줄이는데 성공하였다. 이를 위하여 안테나는 기존의 반사형안테나에서 도파관슬롯배열안테나로 변경하였다. 둘째, 측정값의 안정화를 위하여 안테나의 특성을 개선하여 부엽(side-lobe) 레벨 30 dB 이하 그리고 전후방비(front-back ratio) 50 dB 이하로 개선하여 안테나가 지향하는 방향 이외의 위치에서 반사되는 불필요한 신호를 줄였다. 또한 적응형 이득제어(adaptive gain control)기법의 채택으로 미소 신호에 대한 안정적 측정 및 과다 신호에 대한 능동적 감쇄를 할 수 있도록 시스템을 구성하여 전 유속범위에 대한 안정적 측정을 가능토록 설계 및 제작하였다. 셋째, 자가점검 기능을 탑재하여 유속측정 전에 기기의 상태에 대한 self test기능을 통하여 측정자가 기기의 상태를 사전에 파악 가능토록함으로써, 기기 오작동에 대한 능동 대처할 수 있도록 하였다. 이외에도 저전력 회로설계를 통하여 배터리 사용시간을 확장하였고, 기존의 전자파표면유속계가 가지고 있던 방습 및 방수에도 내성을 갖는 제품으로 설계하였으며 스마트기기를 이용한 무선측정 및 세련된 디자인 등 사용자의 요구사항을 충분히 반영하였다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.4 no.2
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• pp.29-36
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• 1995

A constant solid state flow velocity/mass sensor has been fabricated and its characteristics were measured according to flow velocity and fluid temperature. Parameters of the sensor circuit were obtained by simulation using finite difference method. Sensitivity was 10mW/(cm/sec) in the range of flow velocity 0-45cm/sec and response time was within two seconds. For the experiment of fluid temperature variation, the sensor output was compensated at the rate of temperature variation $0.1^{\circ}C/min$, however, with the rate of $0.2^{\circ}C/min$ it took two minutes to be compensated. Since it is not quite often to have such a rate of temperature variation of $0.2^{\circ}C/min$ or more, the developed sensor output can be used for most applications to detect small amount of flow-rate.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.9 no.5
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• pp.334-340
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• 2000

This paper presents the fabrication of a micro electromagnetic flow sensor for the liquid flow rate measurement. The micro electromagnetic flow sensor has some advantages such as a simple structure, no heat generation, a rapid response and no pressure loss. The principle of the micro electromagnetic flow sensor is based on Faraday's law. If conductive fluid passes through a magnetic field, the electromotive force is generated and detected by two electrodes on the wall of the flow channel. The flow sensor consists of two permanent magnets and a silicon flow channel with two electrodes. The dimension of the flow sensor is $9\;mm\;{\times}\;9\;mm\;{\times}\;1\;mm$. The micro flow channel is mainly fabricated by anisotropic etching of two silicon wafers, and the detection electrodes are fabricated by metal evaporation process. The characteristic of the fabricated flow sensor is obtained experimentally. When the flow rates of water with the conductance of $100-200\;{\mu}S/cm$ are 9.1 ml/min and 62 ml/min, the generated electromotive forces are $261\;{\mu}V$ and 7.3 mV, respectively.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.07g
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• pp.3268-3270
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• 1999

This paper presents the fabrication of a micro electromagnetic flowmeter for liquid flow rate measurement. The flowmeter consists of a silicon flow channel with two electrodes and two permanent magnets. The micro flow channel and the detection electrodes are fabricated by the anisotropic etching of two silicon substrates and the metal evaporation process respectively. If conductive fluid passes through a magnet field, electromotive force is generated and detected by two electrodes. When the flow rate is 2.6 ml/sec, the measured output voltage is 7.4 mV.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.8
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• pp.825-829
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• 2011

We performed a dynamic characterization of passive flow-rate regulators, which compensate for inlet pressure variation and maintain a constant flow rate for precise liquid control in microfluidic systems. To measure the flow rate for a short time, much less than the period of the dynamic inlet pressure, we use the particle image velocimetry (PIV) method. DI water containing fluorescent beads with a $0.7-{\mu}m$ diameter was supplied to the flow-rate regulators, and two successive images of the particles were taken by a pulse laser and a fluorescent microscope to measure the flow velocity. For a dynamic inlet pressure of frequency 60 Hz, the flow velocity was constant with an average of 0.194 ${\pm}$ 0.014 m/s as the inlet pressure varied between 20 kPa to 50 kPa. The flow-rate regulators provided a constant flow rate of $5.82{\pm}0.29\;{\mu}l/s$ in the frequency range of the inlet pressure from 1 Hz to 60 Hz.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.5
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• pp.400-406
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• 1999

Piezoresistive flow sensors with four different types of microbeam structures were fabricated using (100), n/$n^+$/n three-layer silicon wafer and their characteristics were investigated. Piezoresistors were formed through boron diffusion and its values were about $1\;k{\Omega}$. Three-dimensional silicon microbeams were constructed by porous silicon micromachining and curled microbeams were fabricated by the difference in the thermal expansion coefficient between silicon and metal. The output response of the fabricated sensor was evaluated through half- bridge. The output voltage increased with increasing length of microbeam at the same flow velocity, while the detectable measurement range extended with decreasing length of microbeam. The output voltage of the fabricated sensors were increased with quotient of 3.2 of the flow rate since the stress of the beam versus the gas flow showed non-linear characteristics.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.11
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• pp.1090-1098
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• 1996

개조한 가스 금속 아아크 용접공정을 이용하여 SiC/AI 금속기 복합재료를 제조하고 그 특성을 조사하였다. AI 모재위에 강화입자의 크기와 부피분율을 변화하여 다양한 SiC/AI 복합재료층을 제조하였고, 만들어진 복합재료층의 특성은 미세조직관찰과 미소경도시험을 통하여 이루어졌다. 복합재료층의 두께는 약 7-8mm로 측정되었고 균일한 강화입자의 분포도를 얻을 수 있었다. 분산입자의 부피분률은 Ar가스의 유량에 의하여 조절하였고 분산입자의 부피분률이 증가하고 크기가 작아짐에 따라 기지의 수지상 응고조직은 더욱 미세화되었다. 복합재료의 부피경도는 분산입자의 부피분률이 감소함에 따라 낮아졌으나 입자 크기에는 크게 변화가 없는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.124-124
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• 2000

다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가진 입방정 질화붕소(cubic boron nitride)는 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되는 재료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 크게 기대된다. 이 때문에 각종의 PVD, CVD 공정을 이용하여 c-BN 박막의 합성에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 많은 성공사례들이 보고되고 있다. 그러나 c-BN 박막의 유용성에도 불구하고 아직 실제적인 응용이 이루어지지 못한 것은 c-BN 박막의 증착직후 급격한 박리현상 때문이다. 본 연구에서는 평행자기장을 부가한 ME-ARE(Magnetically Enhanced Activated Reactive Evaporation)법을 이용한 c-BN 박막의 합성에서 적용한 증착공정 인자들의 변화에 따른 박리특성 고찰과 함께 다층박막화 및 제 3원소 혼입 방법을 적용하여 박리특성 향상 정도를 조사하였다. BN 박막합성은 전자총에 의해 증발된 보론과 (질소+아르곤) 플라즈마의 활성화반응증착(Activated Reactive Evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE 장치와 달리 열음극(got cathode)과 양극(anode) 사이에 평행자기장을 부가하여 플라즈마의 증대시켜 반응효율을 높였다. 합성실험용 모재로는 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 30$\times$40mmzmrl로 절단 후, 10%로 희석된 완충불산용액에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한 후 사용하였다. 박막실험실에서의 주요공정변수는 기판바이어스 전압, discharge 전류, Ar/N2가스유량비이었다. 합성된 박막의 결정성 분석을 FTIR을 이용하였으며, BN 박막의상 및 미세구조관찰을 위해 투과전자현미경(TEM;Philips EM400T) 분석을 병행하였고, 박막의 기계적 물성 평가를 위해 미소경도를 측정하였다. 박리특성의 고찰은 대기중에서의 자발적 박리가 일어나 90%이상의 박리가 진행된 시점까지의 시간을 측정하였고, 증착직후 박막의 잔류응력 변화와 연관하여 고찰해 보았다.