• 한국전산유체공학회지
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• 제3권1호
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• pp.1-10
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• 1998

서로 섞이지 않는 두 비압축성 유체의 유동을 해석하기 위하여 VOF 방법에 기초한 수치 기법을 개발하였다. 유체간의 계면형상의 거동은 유동장내의 유체의 점유체적비의 변화에 의해 묘사되는데 이를 지배하는 이동방정식을 풀기 위한 새로운 대류항 계산법을 고안하였다. 대류항은 유체계면의 방향에 따라 풍상법과 역풍상법의 적절한 조합을 취하여 계산하는데 여기에 대각방향의 상류효과를 포함시켜 시간에 대한 2차 정확도를 갖도록 하였다. 또한 이 방법을 유량보정수송(FCT)법과 결합시켜 해의 단조성을 보장하였다. 몇 가지 단순 문제에 대한 시험 결과 이 기법이 수치오차에 의한 계면형상의 변형과 파손을 감소시킴을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.59-62
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• 2009

유체-고체 상호작용(FSI)은 산업전반에서 꼭 필요한 분야이면서도 쉽게 접근하기가 어려운 전산역학 분야의 난제 중 하나이다. 유체-고체 상호작용의 전산해석에서 유체와 고체 사이의 불일치 격자망을 어떻게 처리하는가는 매우 어렵고 민감한 부분이 된다. 운동학적 연속성과 계면을 따른 응력의 평형을 추적하기 위해 유체와 고체의 계면에서는 각각의 영역에서 해석된 물리량들을 다른 영역으로 정확히 전달해야 하는데 대부분의 유체-고체 상호작용의 문제들은 불일치 격자를 가지고 있기 때문에 불일치 격자망을 효과적으로 처리하는 수단이 필요하다. 그래서 넓은 분야에 걸쳐 적용 가능한 유체 고체 상호작용 문제에 대한 효과적인 해석방법의 제안이 큰 의미를 갖는다고 생각한다. 따라서 본 연구에서는 유체-고체 계면의 운동을 이동최소제곱 기반의 변절점 요소를 사용하여 모사함으로써 2차원 유체-고체의 상호작용(FSI)을 위한 새로운 접근방법을 제시하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.145-145
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• 2003

자성유체는 암 치료와 질병진단 등과 같은 다양한 분야에서 유용한 응용의 가능성을 갖는다 [1]. 생리적 염도인 중성 pH에서 생체조직과 잘 교합하고, 높은 안정성을 가지는 자성유체는 자성 나노입자 표면에 화학적으로 흡착된 계면활성제 종류에 따라 달라진다 [2]. 본 실험에서는 화학적 공침법을 이용하여 Fe$^{2+}$와 Fe$^{3+}$ 의 몰비가 1:2인 수용액에 pH 12 이상의 과잉 알칼리(NH$_4$OH 12ml)를 첨가시켜 마그네타이트 콜로이드 용액을 제조하였다. 광감제로는 hematoporphyin을 사용하였으며 투입량은 1$\times$$10^{-3}$mol/l 였다. 또한 1차 및 2차 계면활성제로는 decanoic acid와 starch, citric acid, oleic acid 등이 각각 사용되었다. 각 계면활성제가 코팅된 자성미립자의 특성을 조사하기 위해 동결 건조 후 VSM, FT-IR 및 TEM 분석을 수행하여 자기적 특성과 코팅표면의 결합구조 및 미시적 구조를 분석하였다. 그리고, 각각의 계면활성제가 코팅된 자성유체의 독성을 조사하기 위해 rat를 이용한 생체실험이 병행되었다.

• 한국자기학회지
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• 제4권1호
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• pp.62-68
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• 1994

본 연구에서는 습식법으로 자성유체용 초미립 마그네타이트를 합성한 후, 오레인산, 리노레인산 및 스테아린산등을 계면활성제로 사용하여 수상자성유체를 제조하였으며, 합성된 수상자성유체의 분산 특성 에 관하여 조사하였다. 또한 오레인산으로 제조한 수상자성유체의 분산성과 분산 안정성에 pH 변화가 주는 영향을 조사 .center dot. 검토하였으며, 이를 통하여 수상자성유체의 분산 특성을 열역학적으로 고찰하였 다. 오레인산을 계면활성제로 사용하여 수상자성유체를 제조한 결과, 합성 마그네타이트 20g에 대하여 오레 인산 첨가량 0.030 mol에서부터 90% 이상의 분산율을 나타내었다. 계면활성제로 오레인산을 사용하여 제조 한 수상 자성유체는 pH 8.0 ~ 11.0 사이의 분산 안정 영역을 나타내었다. 오레인산 및 리노레인산 사용하여 제조한 수상자성유체를 건조 후 수상 및 유상으로 재분산한 결과 각각 분산시 95% 이상의 분산율을 나타내 었다. 오레인산으로 제조한 수상자성유체의 이론적 분산안정영역을 열역학적으로 고찰한 결과, 수상자성유 체의 pH 안정 영역을 추론할 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.475-480
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• 1998

계면면적 밀도는 two-fluid 모델에서 각 상 간의 상호작용에 영향을 주는 중요한 인자로서 이상유동 현상의 해석을 위하여는 이의 적절한 모델링이 필요하다. 계면면적 밀도의 모델링은 크게 상관식에 의존하는 방법론과 수송 방정식을 사용한 이론적인 접근방식으로 개발되어왔다. 후자는 시간적, 공간적으로 변하고 있는 동적 유동조건에 대하여 계면면적 밀도를 효과적으로 예측할 수 있는 방법론으로서 flow regime의 의존성을 줄이거나 없앨 수 있는 장점을 가진다. 계면면적 수송 방정식은 유체입자의 수밀도에 대한 수송 방정식의 통계적인 모델로부터 유도되며 입자들의 상호작용 및 상변화와 관련된 생성항을 포함하고 있다. 본 연구에서는 계면면적 밀도 수송 방정식 및 그 구성 모델들에 대한 연구현황을 정리하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.55-58
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• 2009

본 논문에서는 독립적으로 구성된 유한요소 모델을 결합하기 위하여 계면에서 불일치 격자들을 처리하는 기법을 소개하고자 한다. 불일치 격자들로 인하여 요소들의 침투와 틈이 발생할 수 있고 일반적인 유한요소를 사용하면 계면에서 변위의 연속성과 하중전달 조건들을 만족시키기가 불가능하게 되는데 계면에서 정의된 계면요소를 사용하여 결합을 위한 조건들을 만족시킬 수 있게 된다. 요소들의 침투와 틈이 없는 연속적인 계면을 정의하고 여기에 부합하는 계면요소를 구성하며 유한요소 형상함수와 다른 계면요소 형상 함수를 사용하게 되면 독립적으로 구성된 분리 영역들을 자연스럽게 결합할 수 있게 된다. 계면요소는 연속성, 적합성, 완전성 등에서 유한요소와 유사한 특성을 갖으며 추가적인 자유도 없이 불일치 격자를 결합하게 된다. 계면요소법을 사용하여 분리된 영역의 결합이나 전체-국부 해석 그리고 유체-구조물 상호작용해석 등에 적용되어 유용한 방법으로 사용될 수 있게 된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.74.1-74.1
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• 2011

탄소나노튜브는 높은 전기 전도성과 열 전도성을 가지며, 이러한 특성 때문에 21세기를 주도해 나갈 수 있는 차세대 첨단 소재로서 각광을 받고 있다. 또한 최근에는 나노공학기술의 발달로 인하여 획기적으로 높은 열전도도를 나타내는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled Carbon Nanotubes, MWCNTs)의 대량 생산이 가능하게 되면서 다중벽 탄소나노튜브의 높은 열전도도 특성을 이용하여 탄소나노튜브를 기본 유체 및 기능성 유체에 안정하게 분산 시킨 후 이를 이용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 탄소나노튜브를 유체에 안정하게 분산시키기 위한 방법으로는 기계적 분산법, 물리적 흡착에 의한 분산법, 화학적 개질에 의한 분산법이 있다. 따라서 본 연구에서는 이들 분산 방법과 탄소나노튜브 입자의 물성치에 따른 나노유체의 특성을 알아보기 위하여 나노유체의 열전도도와 점도 특성을 비교 분석하였다. 모든 물성치는 같지만 탄소나노튜브의 길이만 다른 두 종류의 다중벽 탄소나노튜브에 각각 계면 활성제(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS) 100 wt%와 고분자 화합물(Polyvinyl Pyrrolidone, PVP) 300 wt%를 첨가하여 나노유체를 제조하였으며, 산화처리 된 다중벽 탄소나노튜브(Oxidized Multi-Walled Carbon Nanotubes, OMWCNTs)를 증류수에 초음파 분산하여 산화나노유체를 제조하였다. 나노유체의 열전도도는 전기 전도성 유체의 비정상 열선법(Transient Hot-wire Method)을 이용하여 측정하였고, 나노유체의 점도는 회전형 디지털 점도계를 이용하여 측정하였다. 실험 결과, 상온에서 동일 혼합비의 나노유체를 비교했을 때, 산화나노유체가 SDS 100 wt%, PVP 300 wt%를 혼합한 다른 나노유체보다 높은 열전도도 특성을 보였으며 점도 특성 또한 가장 낮은 것으로 측정되었다. 특히 상온에서 0.1vol%의 산화 CM-100 나노유체는 증류수보다 열전도도가 8.34%가 증가하였고, $10^{\circ}C$의 저온에서는 상온에서 증류수와 비교하여 측정된 열전도도 값보다 0.36%가 감소한 7.98%가 증가함을 보였다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 높은 열전도도를 필요로 하는 열교환기의 작동유체나 기타 활용 분야에 대한 기초 자료로써 유용한 정보를 제공할 것이라 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.105-115
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• 2021

대규모로 포집된 이산화탄소를 고갈된 석유·가스 저류층, 대염수층과 같은 심부 지질구조에 주입하는 이산화탄소 지중저장은 대기중 CO2 배출을 저감하기 위한 가장 유망한 기술 중 하나로 연구되고 있다. 이산화탄소 지중저장은 공극수로 포화된 다공성 지질 구조 내부로 초임계상 이산화탄소를 주입함으로써 그 흐름이 공극수와 비혼성 대체를 일으키며 진행된다. 따라서, 공극 구조 내에서 초임계상 이산화탄소와 공극수의 거동과 분포, 그리고 그 결과로 나타나는 대체효율은 두 유체의 상호작용에 의해 좌우되는데, 특히, 점성력과 모세관력은 지질 구조 내부의 환경 조건과 주입 조건에 의해 결정된다. 본 연구에서는 상온상압조건에서 대체유체를 수적법에 적용하여 고온고압조건에서 계면활성제가 초임계상 이산화탄소와 공극수 간 계면장력에 미치는 영향을 산정하였다. 또한, 다공성 매체 내에서의 비혼성 유체의 거동과 분포 양상을 관찰함으로써 계면활성제 농도가 초임계상 이산화탄소의 대체율에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 초임계상 이산화탄소와 공극수의 대체 유체로서 헥산과 탈이온수를 적용하는 마이크로모델 실험을 수행하였으며, 공극 구조 내로의 헥산 주입에 의한 탈이온수의 대체 과정을 정량적으로 분석하기 위하여 이미징 시스템을 통해 두 유체의 비혼성 대체 양상에 관한 이미지를 확득하여 분석하였다. 실험의 결과는 계면활성제의 첨가는 낮은 농도에서도 헥산과 탈이온수 간 계면장력을 급격하게 감소시키며 이후 농도가 증가함에 따라 일정한 값에 접근하는 양상을 보여주었으며, 이러한 변화는 다공성 매체 내부의 공극 규모에서 진입 유체의 흐름 경로에 직접적인 영향을 미침으로써 평형 상태에서 헥산의 대체율에도 동일한 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 다공성 매체 내에서 일어나는 비혼성 유체의 대체에 관한 중요한 정보를 제공하며, 계면활성제의 적용이 이산화탄소 지중저장의 효율을 향상시킬 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 유기물자원화
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• 제17권1호
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• pp.73-79
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• 2009

수리전도도는 다공성매체 시스템의 중요한 특성인자이다. 수리전도도를 측정하는 방법은 실외측정방법과 실내측정방법이 있다. 수리전도도의 실내측정은 일반적으로 투수측정기를 이용한다. 기존의 투수측정방식으로 산정한 수리전도도는 경계흐름의 영향을 고려하지 않고 모든 유체가 수직으로 이동한다는 가정으로 결정되었다. 하지만 실제 토양에서 유체는 수직, 좌우 방향으로 이동할 수 있다. 본 연구에서는 경계흐름을 배제한 투수계를 이용하여 경계흐름이 수리전도도에 미치는 영향을 평가하였다. 실험결과 기존방식으로 산정한 수리전도도에 비해 경계흐름을 배제한 수리전도도가 약 1/3에 해당하였다. 투수측정기를 이용한 수리 전도도 측정에 있어 경계흐름에 대한 영향을 고려한 수리전도도 결정이 필요하다. 또한 토양 입경과 계면활성제가 수리전도도에 미치는 영향을 파악하였다. 토양입경과 수리전도도는 비례하는 것으로 나타났으며 계면활성제는 수리전도도를 감소시키는 것으로 확인되었다. 계면활성제 농도가 증가할수록 수리전도도는 보다 많이 감소하였다. 수리전도도를 결정하는 물리적 특성을 평가한 결과 유체의 점도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.527-530
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• 2013

이 논문은 콜로이드 입자가 기름-물 사이의 계면으로 흡착될 때 필수적으로 존재하는 정전기적 반발력에 대한 실험적, 이론적 연구이다. 광집게(optical laser tweezers)와 피에조(piezo controller)를 사용하여, 개별 입자를 트랩(trap)한 후, 계면으로 강제 전이시킨다. 이때 수용액이 전해질을 포함한 경우에만, 입자가 계면으로 전이되며, 포함하지 않을 경우에는 흡착이 일어나지 않는다. 이러한 현상을 근본적으로 이해하기 위해, 광학 트랩핑 힘(optical trapping force)과 입자와 계면 사이에 존재하는 정전기적 분리압력(electrostatic disjoining pressure)를 정량적으로 계산하였다. 이를 바탕으로, 입자가 계면으로 흡착될 때, 그들 사이에는 필연적으로 문턱 에너지(threshold energy)가 존재함을 밝혀냈다. 콜로이드 입자가 에멀젼(emulsions)이나 거품(foams)등 두 개 이상의 섞이지 않는 유체계면을 안정화 시키는 "콜로이드 계면 활성제(colloid surfactants)" 역할을 한다는 사실을 고려했을 때, 본 연구는 이러한 입자의 흡착 현상을 근본적으로 이해하는데 있어서 중요한 지식을 제공한다.