• Journal of ILASS-Korea
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• v.11 no.3
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• pp.131-139
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• 2006

An experimental study was performed to investigate the liquid breakup and atomization characteristics in electrohydrodynamic atomization according to the changing of experimental parameters such as nozzle size, fluid flow, and electrical intensity. An original electrohydrodynamic atomizer equipment was designed and manufactured for the analysis of spray visualization and the exploration of relationship between applied power and the behavior of liquid atomization. The image processing technique by using the back-illumination method was applied to visualize the distilled liquid breakup process and to examine the variation of the droplet size distribution. The results show that the spray modes of electrohydrodynamic atomization are closelyconnected by the strength of the electric stresses at the surface of the liquid film and the kinetic energy of the liquid jet leaving the needle tip.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.82-85
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• 2009

In the development of Liquid Rocket Engine(LRE) systems, it is essential to understand the spray characteristics which influence mainly the performance and the stability of combustion. The injectors for this study have a recessed Liquid-swirl/Gas-centered jet coaxial type. For the similarity with actual conditions, the experimental conditions are calculated by using the momentum ratio as a matching parameter, and the stimulants of fuel and oxidizer are gaseous nitrogen and water respectively. The spray fields were measured by means of a photographic technique. Moreover, an effect of the momentum ratio has been investigated.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.115-115
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• 2011

최근 유기물을 사용한 유기 태양 전지의 주된 제작 방식은 유기물질을 유기용매에 녹여 사용 하는 스핀코팅 방식이다. 스핀코팅은 박막 형성이 쉽고 대량생산이 용이하다는 장점이 있지만, 표면분석의 측면에서 보면 박막이 한번에 형성되기 때문에 전극 위에 유기물질이 박막을 형성하는 순간의 계면을 측정하기 어렵다. 그에 반해 진공전기분무 방식은 진공에서 얇은 박막에서부터 점차적으로 두께를 늘려가며 증착 할 수 있고 또한 증착이 진공에서 이루어져서 불순물을 최소화 할 수 있기 때문에 표면분석의 측면에서 용이하다. 특히 본 실험에서는 유기 태양전지에서 벌크 이질접합(bulk heterojunction)을 만드는데 널리 쓰이는 물질인 Poly(3-hexythiophene) (P3HT)과 (PCBM)을 toluene에 녹인 후(0.2 mg/ml), 4-5 kV 사이의 전압을 인가하여, 고전압을 걸어 준 뒤 $5{\times}10^{-6}$ torr의 조건에서 분무하여 Indium Tin Oxide (ITO) 위에 박막의 두께를 늘려가며 증착시켰다. 이렇게 ITO 위에 만들어진 P3HT와 PCBM의 박막을 Photoemission spectroscopic (PES)을 이용하여 따른 화학적 구조와 전자구조를 분석하였고, 또한 동일한 농도의 용액으로 스핀코팅 방법을 이용하여 만든 시료와 앞서 언급한 조건의 진공전기분무 방법을 이용하여 만든 시료 사이의 표면거칠기와 morphology는 Atomic Force Microscopy(AFM)을 이용하여 비교 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.3
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• pp.221-228
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• 2013

An experimental study was carried out to investigate the effects of the injection timing on the spray and combustion characteristics in a spray-guided direct-injection spark-ignition (DISI) engine under lean stratified operation. An in-cylinder pressure analysis, exhaust emissions measurement, and visualization of the spray and combustion were employed in this study. The combustion in a stratified DISI engine was found to have both lean premixed and diffusion controlled flame combustion characteristics. The injection timing condition corresponding to the stratified mixture characteristics was verified to be a dominant factor for these flame characteristics. For the early injection timing, a non-luminous blue flame and low combustion efficiency were observed as a result of the lean homogeneous mixture formation. On the other hand, a luminous sooting flame was shown at the late injection timing because of an under-mixed mixture formation. In addition, the smoke emission and incomplete combustion products were increased at the late injection timing as a result of the increased locally rich area. On the other hand, the NOx emissions decreased and IMEP increased as the injection timing retarded. The combustion phasing produced by the injection timing was verified as the reason for this observation.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2003.10a
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• pp.74-74
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• 2003

로켓엔진의 연소실에서는 고온의 연소가스로부터 다량의 열이 발생하기 때문에 이로부터 연소실을 보호하기 위한 방법이 필수적으로 요구된다. 한국 최초의 액체 로켓인 KSR-III 로켓의 주엔진인 KL-3 엔진에서는, 연소실을 보호하기 위한 방법으로 실리카/페놀(Silica/Phenolic) 내열재를 이용하는 용융냉각 방식을 채택하였다 용융냉각 방식은 내열재와 고온의 연소가스와의 물리ㆍ화학적 상호작용에 의해 삭마가 발생하게 되는데, 이러한 삭마는 연소실에서도 가장 고온부인 노즐목에 집중적으로 발생하는 경향이 있다. 그러나 노즐목에서 삭마의 진행은 노즐목의 크기를 증가시키고 연소압 및 추력을 감소시키는 부작용을 초래하게 된다. 본 연구에서는 이러한 열적 삭마에 의한 노즐목 크기의 증가량을 알아내기 위해 KL-3 엔진 노즐목의 형상을 측정하고자 시도하였으며, 노즐목의 삭마에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하고 진행과정을 고찰하였다. 노즐목의 형상 측정을 위해서는 기존에 사용하던 3차원 변위 측정기를 이용한 방식의 접근이 곤란함에 따라 영상처리 기법을 도입한 측정 방식을 고안하여 사용하였으며, 이 장비는 만족스런 성능을 보여주었다. 시험결과를 통해서 삭마에 영향을 주는 주요 인자로 분무형태, 연소시간, 연소 온도를 제시하였고 이 중에서 분무형태는 삭마 형상에, 연소 시간 및 연소온도는 삭마량에 주로 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 또한 시간에 따른 삭마의 진행이 3개의 구간으로 나누어 설명할 수 있음을 밝혔는데, 노즐목이 원형을 그대로 유지하며 삭마진행이 미미한 구간, 원형에서 벗어나 요철형상이 발달하면서 삭마진행이 가속되는 구간, 요철형상이 이미 정착되어서 요철의 깊이만 증가하되 삭마량은 미미한 구간이다. 결과적으로 60초 연소 후 노즐목 면적 증가율은 +5.82% 정도이며, 이에 따른 연소압 및 추력의 감소 또한 1% 미만으로 미비하였다. 따라서 본 KL-3 엔진에 사용된 내열재의 내열 성능은 임무를 수행하기에 적절하다고 판단하였다.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.18 no.1
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• pp.21-26
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• 2013

Diesel low temperature combustion (LTC) is the concept where fuel is burned at a low temperature oxidation regime so that $NO_x$ and particulate matters (PM) can simultaneously be reduced. There are two ways to realize low temperature combustion in compression ignition engines. One is to supply a large amount of EGR gas combined with advanced fuel injection timing. The other is to use a moderate level of EGR with fuel injection at near TDC which is generally called Modulated kinetics (MK) method. In this study, the effects of fuel injection pressure on performance and emissions of a single cylinder engine were evaluated using the latter approach. The engine test results show that MK operations were successfully achieved over a range of with 950 to 1050 bar in injection pressure with 16% $O_2$ concentration, and $NO_x$ and PM were significantly suppressed at the same time. In addition, with an increase in fuel injection pressure, the levels of smoke, THC and CO were decreased while $NO_x$ emissions were increased. Moreover, as fuel injection timing retarded to TDC, more THC and CO emissions were generated, but smoke and $NO_x$ were decreased.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.177-180
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• 2010

Two-stage light gas gun, sorted with Ballistic Range System, is used to research spray characteristics of supersonic liquid jets. When high pressure tube was pressurized to the 135 bar, diaphragm films which composed with OHP film are ruptured. Expansion gases accelerate a projectile approximately 250 m/s at the exit of pump tube. And accelerated projectile collides with liquid storage part and liquid jets were injected into supersonic conditions. Supersonic liquid jets show the multiple jets and generate shockwave at the forward region of jets. Supersonic liquid jets of speed and shockwave angle have different value at each case. Supersonic liquid jets with minimum velocities are injected with M=1.53 at the geometry condition of L/d=23.8.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.5
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• pp.510-519
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• 2013

In this study, the spray characteristics of a pressure swirl atomizer classified into a liquid sheet-type swirl nozzle for Urea-SCR system were investigated experimentally with the variation of injection pressure. The length to diameter ratio ($l_o/d$) of the nozzle was 3.1, and the swirler was set inside the nozzle tip to give injecting fluid angular momentum. The injection duration of the nozzle was controlled by PWM (pulse width modulation) modes. The development processes of the spray were imaged by a 2-D PIV system, and the change of spray angle was measured. The atomization characteristics, including axial velocity and SMD, were measured using a 2-D PDA system with the injection pressures at room temperature and ambient pressure conditions. As the experimental results, the injection pressure had a significant impact on the spray structure showing a different shape around the spray leading edge, and the smaller SMD was observed with increasing injection pressures, which was similar to that of the previous work.

• Tunnel and Underground Space
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• v.25 no.1
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• pp.46-55
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• 2015

A water tube with detonating cord was devised to control the blast dust. Water diffusion experiments with different detonating cord positions were conducted during the series of experiments to optimize the design parameters of the tube. Images from high speed camera were analyzed to evaluate the results. AUTODYN program was adopted to simulate the diffusion process of water and compared with the images. Diffusion of water shows cross flow in case of external charge while the internal case shows radial flow. A bubble ring was formed during the numerical analysis of internal charge case as occurred in underwater blast. An additional bubble ring was formed by the reflection pressure from the ground. And the Weber number was determined as sufficient for spray atomization performance of the water tube.