• Journal of computational fluids engineering
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• v.3 no.1
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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.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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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.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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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.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.4 no.1
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• pp.62-68
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• 1994

Water-based magnetic fluids containing synthesized ultrafine magnetite were successfully prepared with $C_{18}$ fatty acid such as oleic acid, linoleic acid and stearic acid. Oleic acid was needed the amount of $3.0{\times}10^{-2}$ mol per 20 g magnetite to stabilize the magnetite $d\;=\;113\;\AA$ particles. From pH 8.0 to pH 11.0, stable aqueous-based fluids could be obtained. The aggregated powder after drying the water-based magnetic fluid was also successfully re-dispersed in dilute $NH_{4}OH$ solution and in kerosene. The pH levels of the magnetic fluid using oleic acid system could be predicted by the pH values obtained by calculation of therrrodynamic data.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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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.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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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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• 2011.05a
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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.

• Economic and Environmental Geology
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• v.54 no.1
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• pp.105-115
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• 2021

The geological CO2 sequestration in underground geological formation such as deep saline aquifers and depleted hydrocarbon reservoirs is one of the most promising options for reducing the atmospheric CO2 emissions. The process in geological CO2 sequestration involves injection of supercritical CO2 (scCO2) into porous media saturated with pore water and initiates CO2 flooding with immiscible displacement. The CO2 migration and distribution, and, consequently, the displacement efficiency is governed by the interaction of fluids. Especially, the viscous force and capillary force are controlled by geological formation conditions and injection conditions. This study aimed to estimate the effects of surfactant on interfacial tension between the immiscible fluids, scCO2 and porewater, under high pressure and high temperature conditions by using a pair of proxy fluids under standard conditions through pendant drop method. It also aimed to observe migration and distribution patterns of the immiscible fluids and estimate the effects of surfactant concentrations on the displacement efficiency of scCO2. Micromodel experiments were conducted by applying n-hexane and deionized water as proxy fluids for scCO2 and porewater. In order to quantitatively analyze the immiscible displacement phenomena by n-hexane injection in pore network, the images of migration and distribution pattern of the two fluids are acquired through a imaging system. The experimental results revealed that the addition of surfactants sharply reduces the interfacial tension between hexane and deionized water at low concentrations and approaches a constant value as the concentration increases. Also it was found that, by directly affecting the flow path of the flooding fluid at the pore scale in the porous medium, the surfactant showed the identical effect on the displacement efficiency of n-hexane at equilibrium state. The experimental observation results could provide important fundamental information on immiscible displacement of fluids in porous media and suggest the potential to improve the displacement efficiency of scCO2 by using surfactants.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.17 no.1
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• pp.73-79
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• 2009

The hydraulic conductivity of porous media is the most important property in soil characteristics. The hydraulic conductivity is determined by outdoor and indoor methods. Indoor methods normally use soil columns for flow test. Assumption of the column test is that fluid one-dimensionally flows through the column. However, fluids may flow toward the wall of the column, resulting in "boundary flow". This study investigated the effect of boundary flow on the hydraulic conductivity by using a permeameter excluding boundary flow. The results showed that the hydraulic conductivity excluding boundary flow was much smaller than the hydraulic conductivity employing the conventional determination method. This study also investigated the effects of particle size and surfactant on the hydraulic conductivity. As the particle size increased, the hydraulic conductivity was increased. The hydraulic conductivity was reduced by increasing surfactant concentration. The result showed that the viscosity of fluid significantly affected the determination of hydraulic conductivity.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.4
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• pp.527-530
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• 2013

I present the behavior of colloidal adsorption to an oil-water interface in the presence of electrolyte in an aqueous subphase. The optical laser tweezers and the piezo controller are used to trap an individual polystyrene microsphere in water and forcibly transfer it to the interface in the vertical direction. Addition of an electrolyte (i.e., NaCl) in the aqueous subphase enables the particle to attach to the interface, whereas the particle escapes from the trap without the adsorption in the absence of the electrolyte. Based on the analytical calculations of the optical trapping force and the electrostatic disjoining pressure between the particle and the oil-water interface, it is found that a critical energy barrier between them should exist. This study will provide a fundamental understanding for applications of colloidal particles as solid surfactants that can stabilize the immiscible fluid-fluid interfaces, such as emulsions (i.e., Pickering emulsions) and foams.