• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.157-168
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• 2014

거친 표면 위에서 물방울은 Wenzel (WZ) 상태와 Cassie-Bexter (CB) 상태로 존재할 수 있으며, 특히 돌기 사이를 채우고 있는 물 분자의 상태 (액체 또는 기체)로 물방울이 어떤 상태인지를 알아 낼 수 있다. 본 연구에서는 열역학적 이론과 격자 기체 기반의 몬테카를로 방법을 사용하여 표면 위에 존재하는 돌기의 크기와 모양이 돌기 사이에서 일어나는 물 분자의 액체-기체 상전이에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 돌기의 너비와 높이가 일정한 비율을 유지하고 있을 경우, 직육면체 (Square) 돌기의 경우 그 크기가 커질수록 CB 상태로의 상전이가 잘 일어나는 반면, 원통형 (Circular) 돌기의 경우 매우 큰 크기에서 더 이상 CB 상태로의 상전이가 일어나지 않는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.75-75
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• 2010

배변 후 toilet flushing 시 다량의 세균을 포함한 물방울들이 화장실 곳곳으로 퍼지는 현상이 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해 변기 뚜껑에 자기 세정 효과를 갖는 초발수 표면을 위해 플라즈마를 이용한 표면 처리가 시도되고 있으며, 이 연구의 일환으로 flushing시의 변기내의 유동 분석을 초고속 카메라를 이용하여 수행하였다. Toilet flushing 시 물 튀김 현상은 육안으로는 잘 관찰하기 어렵지만 최고 1000 frame/sec의 속도를 갖는 CCD camera를 이용하여 정량적으로 물 튀김에 의한 오염 가능성을 촬영 분석하였다, 두 번째로 소변 시의 변기 표면에서의 튀김현상을 분석하기 위하여 소변의 발사각도 및 속도를 가장 실제와 유사한 조건으로 설정하고 이를 상용 전산 유체 역학 소프트웨어인 CFD- ACE+의 자유 표면 계산 기능과 두 가지 유체(액체 및 기체)의 혼합 계산 모델을 사용한 계산 결과와 비교 하였다. 그 결과 변기 표면의 표면장력을 아주 작게 설정한 경우(작은 접촉각, 친수성)에는 중력의 영향을 고려하였음에도 불구하고 소변이 변기에 충돌 후 상부로 상당부분 튀어 올라가는 결과를 얻었다. 여러 가지 각도와 발사 속도, 실제의 인체와 유사한 발사 부위의 형상 변화로 인한 유체 표면의 난류 발생과 이에 따른 변기 표면 충돌 현상 변화 등을 수치적으로 고찰하였다. 한 예로 5.6 mm 직경의 노즐에서 소변이 나오는 경우를 발사 속도 3 m/s, 각도 $10^{\circ}$로 주고 중력을 고려하여 10초 동안을 계산하면, 방뇨 시 toilet bowl 내부에서의 물의 유동과 toilet 표면을 맞고 튀기는 현상을 그림 1과 같이 볼 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.30 no.5 s.248
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• pp.489-495
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• 2006

Proton exchange membrane (PEM) should be sufficiently hydrated with a careful consideration of heat and water management. Water management has been a critical operation issue for better understanding the operation and optimizing the performance of a PEM fuel cell. The flooding on cathode side resulting from excess water can limit the fuel cell performance. In this study, the visual cell was designed and fabricated fur the visualization of liquid water droplet dynamics related to cathode flooding in flow channels. The experiment was carried out to observe the formation, growth and removal of water droplets using CCD imaging system. Effects of operating conditions such as cell temperature, air flow rate and air relative humidity on cathode flooding characteristics were mainly investigated. Based on this study, we can get the basic insight into flooding phenomena and its two-phase flow nature. It is expected that data obtained can be effectively used fur the setup and validation of two-phase PEM fuel cell models considering cathode flooding.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.53 no.2
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• pp.175-188
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• 2009

In this study, we developed an experimental method of the Charles' law applicable to school. Science textbooks and literatures on this principle were analyzed to extract factors utilized in organizing the experimental setup and method. A combined structure such as with a vial and a glass tube, the former of which is for deciding the total volume and the latter of which is for easy measurement of volume, was better in measurement of volume with temperature rather than a simple structure such as syringe. Use of graduated cylinder as a water bath to control the temperature showed advantage in cooling time than using other bath of larger volume such as a beaker. A liquid drop was used as a plug in the glass tube. This plug has little resistance with the glass wall when the gas volume changes. Water as a liquid drop in the glass tube had a significant effect in volume change of gas due to evaporation, especially in the beginning of the measurement. Glycerol showing negligible effect in volume change was used. This method took about one hour and produced a good linear relationship between the temperature and volume of gas with $R^2$ = 0.999 and absolute zero temperature = $-216.7\;{^{\circ}C}$. The Charles' law experiment developed in this study can be performed with appropriate adjustment of procedure considering the purpose of the curriculum of science and chemistry subject at each school level.