• 한국재료학회지
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• 제2권3호
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• pp.220-227
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• 1992

전기유변유체(electrorheological fluid : ERF)는 크기가 $10^{-6}m$정도를 가진 분극성이 강한 입자 분말을 유전유체속에 혼합하여 만든 콜로이드용액으로서 외부전기 장에 의하여 액체상태로부터 겔(gel)상태로 상태변환을 한다. 상태변환과정은 가역과정이며 $10^{-3}$초 정도의 빠른 시간내에 이루어진다. 본 논문에서는 주기적응력이나 주기적 변형이 가해지는 강제진동실험을 통하여 ERF의 점탄성 특성을 조사하였다. 점탄성은 복소수로서 실수부인 동적전단탄성율(storage shear modulus, G')과 허수부인 동적손실율(loss modulus, G")의 합으로 표현된다. 동적전단탄성율은 강제진동의 진폭과 주파수의 함수로 외부전기장에 의하여 크게 변화되었으나 손실계수(loss factor, ${\eta}=G"/G'$)는 진동의 진폭, 진동수 및 외부전기 장에 거의 독립적이었다. 실험(1)은 강제진동의 진폭을 고정하고 진동수를 변화하는 방법(frequency sweep)과 실험(2)는 진동 진폭을 변화시키는 방법(amplitude sweep)으로 실행했다. 본 실험에서는 cornstarch입자를 corn oil에 혼합한 것과 zeolite입자를 silicone oil에 흔합한 콜로이드 용액이 ERF로서 사용되었으며 인가된 전기장은 약$(1~3){\times}10^6V/m$의 직류전기장이 가하여졌다.기장이 가하여졌다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권3호
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• pp.15-23
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• 2016

In the present study, two phase flows around a projectile vertically launched from an underwater platform have been numerically investigated by using a three dimensional multi-phase RANS flow solver based on pseudo-compressibility and a homogeneous mixture model on unstructured meshes. The relative motion between the platform and projectile was described by six degrees of freedom equations of motion with Euler angles and a chimera technique. The propulsive power of the projectile was modeled as the fluid force acting on the lower surface of the body by the compressed air emitted from the underwater platform. Various flow conditions were considered to analyze the fluid-dynamics motion parameters of the projectile. The water level of platform and the current speed around the projectile were the main parametric variables. The numerical calculations were conducted up to 0.75sec in physical time scale. The dynamics tendency of the projectile was almost identical with respect to the water level variation due to the constant buoyancy term. The moving speed of the projectile along the vertical axis inside the platform decreased when the current speed increased. This is because the inflow from outside of the platform impeded development of the compressed air emitted from the floor surface of the launch platform. As a result, the fluid force acting on the lower surface of the projectile decreased, and injection time of the projectile from the platform was delayed.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.17-27
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• 2012

본 논문에서는 영화 '7광구'에서 사용된 유체 시뮬레이션 적용 사례를 분석하고 구현된 기법들을 소개한다. 영화에 적용된 장면 중 상세한 유체 움직임을 표현하기 위하여 대형 수조에서 물이 터지면서 나오는 장면은 물의 미세한 움직임을 표현하기 위해 smoothed particle hydrodynamics(SPH) 기법을 사용하였고, 잠수정 유리를 깨고 바닷물이 쏟아지는 장면에서는 파티클과 레벨셋의 혼합 시뮬레이션 기술을 적용하였다. 영화의 주요 캐릭터인 괴물이 불타는 장면을 실감나게 연출하기 위해 높은 정교함을 보여주는 detonation shock dynamics(DSD) 화염 시뮬레이션 기법을 사용하였으며, 이때 높은 와동력을 가하더라도 유체의 비압축성을 유지하기 위해 무발산 와동 입자기법을 적용하였다. 또한, 효율적인 영상제작을 위해 업샘플링 기법을 사용하였다. 결과적으로 고품질의 영상을 국내 기술로 제작할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.369-378
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• 2010

포화된 다공질매체의 수치해석에서는 일반적으로 고체영역과 유체영역을 동시에 고려한 혼합유한요소해석(Mixed Finite Element Analysis)이 쓰인다. 여기서 고체영역과 유체영역에서의 변수를 계산하기 위해서는 직접법(Direct Method) 또는 반복법(Iterative method)을 사용할 수 있으나, 각 구성물질의 상이한 물리적 특성 때문에 수치안정성을 확보하기 위해서는 대부분 스태거드 방법(Staggered method)이 제안된다. 본 논문에서는 수치안정성을 높인 스태거드 방법에서 영역 분할기법 중 하나인 FETI(Finite Element Tearing and Interconnecting)기법을 고체영역에 접목시켜 수치효율성을 증대시키는 방법이 제안되었다. 고체영역에서 라그랑지 승수와 Conjugated Gradient Method를 이용해 영역 분할이 진행되고 MPI(Message Passing Interface) 라이브러리를 사용하여 수치 효율성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.952-956
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• 2010

저수지에 설치된 물순환장치는 저수지 수문상황과 자연조건의 변화에 따라 유동특성이 상이하므로 연구자가 고려하는 다양한 조건에서 현장 측정하기는 불가능하다. 이런 문제를 대체하는 방안으로 전산유체유동(CFD) 모형을 적용한 모사를 실시함으로서 다양한 조건에 따른 효과를 평가할수 있게 된다. 본 연구에서는 전산유체유동을 통한 대류식 물순환장치의 유동영향범위와 수질변화 등을 평가하고, 다양한 조건에서 모사를 실시하여 최적운영방안을 도출하고 실제운영에 활용토록 하고자 한다. 수체거동을 모사하기 위해 실제 저수지를 형상화한 Domain을 3가지로 구성하였다. 첫번째는 반경 20m, 깊이 40m Domain에 물순환장치를 중앙에 설치한 것이며(D20), 두 번째는 반경 40m, 깊이 40m에 두 개의 물순환장치를 양쪽에 설치하였고(D40), 세 번째는 반경 100m, 깊이 40m로 설정(D100)하였고 양쪽에 두 개의 물순환장치를 설치한 것으로 구성하였다. CFD에 의한 개별 대류식 순환장치의 유동모사결과 D20은 시간의 경과에 따라 수온성층이 하강하는 현상이 나타났으며 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 탈성층이 나타날 수 있을것으로 판단되었다. D40에 대하여 CFD에 의한 유동모사를 실시하였으며 시간의 경과에 따라 수온성층의 변화는 나타나지 않았다. 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 한줄로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 성층을 깨는 현상은 나타나지 않을 것으로 평가되었다. 반면 Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 표면에서 수평방향으로 계속 퍼져 나가면서 옆장치에서 상승된 수체와 혼합이 활발히 이루어 지는 현상을 나타내었다. 장치간 거리가 100m인 대류식 물순환장치에 의한 유동모사시 수온성층의 변화는 전혀 나타나지 않았으며, Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 위에서 수평방향으로 퍼져 나가면서 옆에서 가동되는 장치에서 상승된 수체와 혼합 현상을 나타내기는 하나 D40보다 혼합시간이 더 걸리는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.385-390
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• 2011

본 연구에서는 미세채널과 나노채널의 교차부에 불균형 동전기성을 이용한 미세혼합기를 개발하였다. 채널 내 용액의 혼합은 인가된 전압에 의한 전기삼투유동과 미세채널과 나노채널 교차 부에서의 불균형 동전기성에 의한 와류현상에 의해 이루어진다. 미세채널은 PDMS 을 이용하여 소프트리소그래피 공정으로 제작하였고, 나노채널은 미세채널의 특정위치에 전기적 충격에 의한 PDMS 의 파괴로 매우 간단하게 제작하였다. 혼합성능을 평가하기 위하여 형광물질인 Rhodamine B 용액을 이용하여 혼합 전과 후의 형광 분포를 분석하였으며, 약 90%의 혼합을 얻을 수 있었다. 본 연구의 미세혼합기는 복잡한 공정을 요구하지 않고 매우 간단하게 제작되었으며, 생화학시료 분석을 위한 미세시스템에 활용될 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.265-273
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• 2009

Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) has low operating temperature and high efficiency. And PEMFC consists of many components as bipolar plate, gas diffusion layer, membrane etc.. Flow-field in bipolar plate roles path for transporting reactants to membrane. Therefore a design of flow-field has an effect on PEMFC's performance. In this study, Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were performed for comparing mixed multiple serpentine (MMS) flow-field and multiple serpentine (MS) flow-field. And we studied an effect according to change mixing region design in MMS flow-field. Finally the applicability of results is verified by performing CFD simulation about fixed MMS flow-field which is combined good designs.

• 한국추진공학회지
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• 제14권1호
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• pp.20-28
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• 2010

스크램제트 연소기 내 파일런 분사기의 연료-공기 혼합특성을 살펴보았으며, 공력가열로부터 파일런을 보호하기 위한 막냉각의 효과를 조사하였다. 수치연구를 위하여 3차원 Navier-Stokes 방정식과 $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 이용하였다. 연료인 수소와 공기를 냉각 유체로 고려하였다. 파일런 분사기를 이용하는 경우 침투거리가 증대되고, 혼합률도 주목할 만큼 증대되었으나, 공력가열에 의한 파일런의 전방 표면 과열을 확인하였다. 파일런 전방에 파일런 표면에 평행한 냉각 제트를 분사하는 막냉각을 이용하면 파일런 표면의 과열을 막을 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.274-277
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• 2004

ATR 엔진 연소기 내부에서의 연료와 공기의 혼합성능은 연소 안정성이나 효율에 지배적인 요인이 된다. 본 연구에서는 ATR 모델 연소기에서의 혼합성능을 비교하기 위하여 두 유체의 속도 비$(r=v_a/v_f)$를 변화시키면서 연료분포를 측정하였다. 측정 방법으로는 2차원 연료분포를 얻기 위하여 널리 이용되는 평면레이저 유도형광기법과 화상처리 기법을 사용하여 연료분포 이미지를 얻었다. 측정된 연료분포 화상으로부터 공기속도/연료속도 비가 1에 가까울수록 연료 혼합성능이 떨어지는 특성을 관찰하였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.9-16
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• 2014

유체의 흐름과고체의 변형 및 파괴 현상이 어우러진 복잡한 자연 현상을 영상물로 만들어 내는 것은 각각의 물리 현상을 시뮬레이션 하는 기술들이 서로 상호작용할 수 있도록 결합되어야 가능하다. 본 논문에서는 질점-용수철 기반의 변형과 파괴가 가능한 물체와 격자 기반의유체가 서로 상호작용하는 시뮬레이션 기법을 제안한다. 이 기법은유체 간의 상호작용과 물체와 유체의 상호작용으로 나뉜다. 유체는 물과 연기로 구성되며 이들의 상호작용은 가변 밀도를 사용하는 기법과는 다르게 시뮬레이션을 두 단계로 나눠 진행한다. 먼저 유체 이류 이후의 경계 영역에 있는 물과 공기의 속도를 질량의 비율에 맞춰 혼합한다. 그리고 물의 프로젝션 과정에서 연기 영역을 Dirichlet 경계조건으로 설정하고 연기를 프로젝션 과정에서 물 영역을 Neumann 경계조건으로 설정하여 두 개의 문제로 분리한다. 유체를 독립적으로 풀기 때문에 상대적으로 높은 안정성을 기대할 수 있으며 프로젝션 과정에서 요구되는 셀의 개수가감소하여 수렴시키는데 필요한 계산 횟수가 줄어들어 효율적이다. 물체는 물과공기 모두 프로젝션을 할 때 기존의 강체와의 상호작용 기법과 유사하게 Neumann 경계조건으로 설정하지만 각 질점에 대하여 유체의 압력을 적분하기 때문에 유체의 움직임에 반응하는 변형과 파괴를 다룰 수 있다. 제안한 기법은 물리적으로 정밀한 결과를 제공하지는 않지만 영상 제작에서 필요한 다양한 시나리오의 시뮬레이션이 가능하며 논문에 제시된 다양한 결과는 이 기법이 효과적이라는 것을 보여준다.