• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.19.2-19.2
• /
• 2005

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.182-182
• /
• 2016

표면영상유속계는 영상분석을 이용하여 홍수시 하천 수표면 유속을 측정하는 비접촉식 유속측정장치이다. 때문에 안전하고 편하게 홍수시 유속을 측정할 수 있으나, 실제 적용상 몇 가지 문제가 있다. 하나는 야간과 악천후에는 영상 촬영이 어렵다는 점이고, 다른 하나는 영상과 실세계와의 좌표변환을 위한 참조점 측량이 반드시 필요하다는 점이다. 본 연구에서는 열영상 카메라를 이용하여 첫 번째 문제를 해결하고, 방향센서(경사계)를 이용하여 두 번째 문제를 해결하여, 언제든지 유속측정이 가능한 실시간 표면영상유속계를 개발하였다. 열영상카메라는 별도의 조명장치없이도 주야간 영상 촬영이 가능하다. 또한 안개의 영향을 받지 않으며, 저유속시 생기는 수면파의 움직임도 잡아낼 수 있는 장점이 있다. 또한, 방향센서를 이용하여 참조점을 이용하지 않고, 좌표변환 관계를 구성할 수 있도록 카메라 모형(camera model)을 구성하였다. 이 카메라 모형에 필요한 외부 변수는 하천수표면과 카메라와의 높이 및 카메라의 두 가지 경사각뿐이다. 여기에 일반적인 카메라 보정에 이용하는 방법으로 구한 카메라 내부 변수를 결합하면 된다. 이렇게 개발한 열영상 표면영상유속계는 실험 수로와 하천 현장에 적용한 결과, 종전보다 훨씬 적용이 간편하며, 매우 높은 정확도로 유속을 측정할 수 있었다.

• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.23.1-23.1
• /
• 2005

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1999.05a
• /
• pp.123-123
• /
• 1999

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
• /
• v.17 no.7
• /
• pp.226-231
• /
• 2000

New types of the micro heat flux sensor are designed and fabricated using SU-8 and Cu electroplating. And then calibrated under convection environment. The thermal path was made by SU-8 structure and electroplated Cu layers. The bottom surface of the micro heat flux sensor receives the heat flux from the wall, Then the heat flows along the Cu layers and drains out to the environment with producing the temperature difference at the upper layer of Cu. By measuring this temperature difference, the heat flux from the wall can be obtained. The temperature difference is measured by thermopile which is composed of Ni-Cr pairs or Al-chromel pairs. The calibration is accomplished under convection environment because it is most frequent situation. The range of the sensitivity is 0.11~2.02$\mu$V/(㎽/$\textrm{cm}^2$) for the various heat flux and Reynolds numbers.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 2012.10a
• /
• pp.85-86
• /
• 2012

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.273-273
• /
• 2010

고열부하 환경에 노출되는 핵융합로의 플라즈마 대향부품은 주로 낮은 원자번호 물질-열전도가 좋은 물질-구조체의 순으로 다층 구조를 이루고 있으며, 이들 간의 우수한 접합성은 부품의 성능을 좌우하는 핵심 요소이다. 이러한 플라즈마 대향부품의 건전성을 평가하기 위해서는 고열속의 열부하를 반복적으로 인가하는 시험이 요구되며, 이를 위해 본 연구원에서는 KoHLT-1, 2의 시험시설을 운용하고 있다. 본 시설에서는 열부하원으로서 그라파이터 히터를 사용하며, 히터는 두 개의 시험 대상부품 사이에 설치되고, 히터에 고전류를 인가하여 복사열에 의해 시험 부품에 열부하를 가하게 된다. 고열부하 환경에서 열피로 시험을 위해 히터에 인가되는 전류를 시간에 따라 일정한 패턴으로 반복적으로 ON-OFF 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 고열부하시험을 수행함에 있어 고려해야 할 여러 가지 요소에 대해 논의하였다. 우선 인가하는 열유속(heat flux) 값은 일차적으로 시험시설의 최대 출력에 의해 좌우되며, 시험대상물의 운전조건 및 열부하 반복횟수에 의해 결정된다. 열부하 반복횟수는 주어진 열유속 값에 대해 total strain이 파단에 이르는 수준에 의해 결정된다. 열부하를 인가하는 시간은 히터에 전류를 인가했을 때 요구되는 온도로 상승하는 데 걸리는 시간과 시험대상물의 온도가 더 이상 증가하지 않는데 걸리는 시간에 의해 좌우된다. 냉각시간은 길수록 시험대상물의 온도가 냉각수의 온도에 접근하게 되나 너무 길어지면 시험시간이 급격히 증가하게 되므로, 온도 감소 곡선을 검토하여 적절한 시간을 정하게 된다. 열유속 측정은 냉각수의 온도 상승값과 유량으로부터 계산하게 되며, 정확한 측정을 위해서는 열부하를 인가하는 시간이 충분히 길어야 한다. 또한 시험대상 부품에서 열부하가 인가되는 면적을 정확히 정의해야 하며, 냉각관로에 열부하가 인가되어서는 않된다. 또한 시험대상부품을 지지하는 지지구조체를 통한 열손실을 최소화해야 정확한 열유속을 측정할 수 있다. 시험대상부품을 설치할 때 히터와의 간격 또한 결정해야 할 중요한 요소이며, 간격이 좁을수록 최대 열유속 값을 증가시킬 수 있으나, 너무 가까운 경우 히터의 열변형에 의한 접촉 및 아크 방전의 가능성이 있으며, 이 경우 히터와 시험대상부품의 손상을 가져오게 된다. 시험대상물이 국제열핵융합로(ITER)의 일차벽과 같이 베릴륨이 포함되어 있는 경우 방전에 의한 손상은 인체에 유해한 오염의 원인이 될 수 있다. 또한 순간적인 방전은 고가의 고전류전원의 고장을 유발할 수도 있다. 열부하 시험 중 시험대상물의 온도를 정확히 측정하는 것은 필수적이며, 온도 변화 곡선으로부터 시험대상물의 건전성 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해 변화를 가장 잘 탐지 할 수 있는 위치에 온도 센서를 설치하는 것이 관건이며, 이는 사전 분석을 통해 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 2005.06a
• /
• pp.1210-1213
• /
• 2005

Micro heat flux sensor is used in various industries to measure heat flux. In this study, a micro heat flux sensor is fabricated using the MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) techniques. The fabricated sensor is composed in thermopile for sensor and SU-8 for thermal resistance layer. The new method of fabrication SU-8 is proposed in this study. The sensitivity is $44\;\mu{V/(W/cm^2)}$ at steady state and Reynolds number is 91322.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
• /
• v.26 no.11
• /
• pp.138-145
• /
• 2009

A suspended membrane micro fluidic heat flux sensor that is able to measure the heat flow rate was designed and fabricated by a complementary-metal-oxide-semiconductor-compatible process. The combination of a thirty-junction gold and nickel thermoelectric sensor with an ultralow noise preamplifier, low pass filter, and lock-in amp has enabled the resolution of 50 nW power and provides the sensitivity of $11.4\;mV/{\mu}W$. The heater modulation method was used to eliminate low frequency noises from sensor output. It is measured with various heat flux fluid of DI-water to test as micro fluidic application. In order to estimate the heat generation of samples from the output measurement of a micro fluidic heat-flux sensor, a methodology for modeling and simulating electro-thermal behavior in the micro fluidic heat-flux sensor with integrated electronic circuit is presented and validated. The electro-thermal model was constructed by using system dynamics, particularly the bond graph. The electro-thermal system model in which the thermal and the electrical domain are coupled expresses the heat generation of samples converts thermal input to electrical output. The proposed electro-thermal system model shows good agreement with measured output voltage response in transient state and steady-state.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.12 no.3
• /
• pp.622-629
• /
• 1988

In order to improve the sensitivity of the wafer type heat flux sensor, some heat flux sensors were manufactured and examined by using thermoelectric semiconductor material (bismuth telluride) whose Seebck coefficient is much larger than those of metallic thermocouple materials. Because the thermoelectric element cannot be bended or welded, a peculiar sensor structure and manufacturing process were designed. As a result, it is revealed that the characteristic sensitivity of the manufactured sensor is about 10 times larger than that of marketed sensor even though there are some troubles in stiffness for reciprocal use. If we make this kind of sensors smaller and thinner, it will be a useful method to measure the local heat flux from the surface of complex configuration.