• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.316-322
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• 2022

선택적 촉매환원 시스템 내 촉매 층 입구의 흐름 패턴은 탈질 설비의 성능에 영향을 미치는 주요한 특성 중 하나이다. 암모니아 주입 그리드와 촉매 층 사이의 곡확산부에는 유동 균일성을 개선하기 위해 안내 깃이 설치된다. 본 연구에서는 대형 석탄 화력 발전소의 선택적 촉매환원 시스템을 적용 대상으로 하여 안내 깃의 기하학적 구성이 탈질 설비의 공기역학적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 수치 해석을 수행하였다. 해석할 유동장은 암모니아 주입구의 출구부터 촉매 층 출구까지의 유동이 흐르는 전 영역을 포함한다. 3차원 정상상태, 점성 유동장을 해석하기 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent을 사용하여 유동 특성에 맞는 적절한 난류 모델을 적용하였다. 유동장 내부의 속도 및 압력 강하의 루트 평균 제곱을 주요 성능 매개변수로 선택했다. 현재 운용 중인 설비와 비교하여 흐름 품질을 개선하기 위해 4가지 유형의 안내 깃이 제안되었다. 해석 결과, 4번째 형상이 유동 균일성과 압력 등 관점에서 가장 좋은 공력 성능을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2D호
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• pp.127-134
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• 2010

고속도로의 터널구간은 일반구간과는 다른 주행특성(속도, 교통량, 밀도 등)을 가지게 되고 이에 따라 고속도로 일반부에서 터널진입 전과 후에 운전자 행태가 변하는데, 가장 대표적인 예가 속도의 감소 현상이라 할 수 있다. 하지만, 이러한 다양한 요인들 중 현재까지 연구의 진행 추세는 도로의 용량, 속도감소 측면의 정량적인 부분에 초점을 맞춘 연구들 위주로 진행되고 있는 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 터널의 다양한 여건을 고려할 수 있는 구간을 대상으로 설문조사와 중요도-만족도(IPA: Importance Performance Analysis)분석을 시행한다. 수행된 분석결과를 바탕으로 이용자가 실질적으로 인식하고 있는 고속도로 터널부 속도저감의 정성적인 개선사항을 제시한다. 분석결과, 이용자의 경우, 최근 증가 추세인 장대터널과 관련된 터널 자체의 형상(길이, 내부의 곡선형태)에 대한 개선을 요구하고 있는 것으로 나타났다. 다음으로 전문가의 경우, 이용자에 비해 세부적인 기하구조(노견 및 차로폭)에 대한 개선을 요구하고 있는 것으로 나타났다. 전반적으로 이용자와 전문가 사이에는 정성적인 설계요소측면에서 다소 차이가 있는 것으로 나타났으며, 이러한 관점 차이를 반영하여 개선사항을 정리하면 다음과 같다. 첫째, 이용자와 전문가 모두가 공통적으로 요구하고 있는 개선사항으로는 터널 입구 보임여부인 것으로 나타나 이에 대한 개선이 요구되고 있다. 둘째, 관점에 대한 차이는 이용자의 경우 장대터널 자체(형상)에 대한 전반적인 부담이 존재하는 반면, 전문가의 경우 장대터널의 지속적인 보급은 유지하되 세부적 기하구조 요소(노견 및 차로폭)에 대한 보완이 필요한 것으로 나타났다. 특히, 터널길이와 곡선형태의 측면에서 많은 관점의 차이를 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 한국음향학회지
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• 제42권6호
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• pp.519-528
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• 2023

본 논문에서는 식기 세척기 내 원심펌프를 대상으로 수치적/실험적 연구를 통해 최적 설계를 수행하였으며 유량 및 소음 성능을 개선하고자 하였다. 먼저 대상 원심펌프의 특성을 실험적으로 분석하기 위해 펌프 성능시험기를 통한 유량 실험과 반 무향실에서의 소음 실험을 진행하였다. 원심펌프 회전에 따른 내부 유동 및 유동 소음 성능을 수치적으로 모사하기 위해 전산유체역학 기반의 Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Ffowcs Williams and Hawkings 방정식을 지배 방정식으로 수치해석을 수행하였다. 실험 결과와의 비교를 통해 수치 기법의 유효성을 검증하였으며, 검증된 수치 기법을 활용하여 원심펌프 내 임펠러 형상에 대한 최적 설계를 수행하였다. 수치 기법의 활용을 통해 최적 설계된 임펠러의 개선된 유량 성능을 수치적으로 확인하였으며, 유동장 분석을 통해 임펠러 형상 각도 변화에 따른 유동 특성 변화 및 개선을 확인하였다. 또한, 시제품 제작 및 실험을 통해 개선 유량 성능을 검증하였으며, 팬 법칙에 의거하여 동일 유량에서 소음 수준이 감소함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권1호
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• pp.1-14
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• 2024

폐광산의 갱도 입구를 통해 고속 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR) 장비가 탑재된 무인이동체를 투입하여 폐광의 갱도를 형상화하기 위한 기술이 제안되었다. 직경이 1.5 m 이상인 좁은 갱도에 바닥이 슬러지 형태로 미끄럽고 장애물이 있는 환경에서 무인 이동체를 운영할 때 고려할 사항을 검토하였다. 육상환경 이동을 위해 4족 보행 로봇을 활용하였으며 항공 환경 이동을 위해 쿼드콥터 드론이 활용되었다. 수중환경의 갱도에 투입하기 위해서 수중 드론이 사용되었다. 무인 이동체를 실제 광산 현장에 투입하여 폐광 현장용 이동체가 고려해야 할 변수들을 도출하였다. 폐광산 갱도 형상화용 센서로서 2차원 영상 기반의 solid-state 라이다가 사용되었다. 방사형으로 측정되는 라이다의 특성을 고려하여 고정 경사각을 두어 회전시켜 운영하여 갱도 형상화를 위한 효율성을 높이고 동시에 장애물 감지도 같이 수행할 수 있도록 제안하였다. Solid-state 라이다를 이용하여 측정데이터로부터 센서의 자세와 로봇의 자세를 반영하여 현실 좌표계 데이터로 변환하기 위한 계산기법이 도출되었다. 라이다 센서와 무인 비행체가 결합하여 실제 현장에 투입하여 갱도 형상을 추출하였다. 마지막으로 실제 현장에서 효용성을 높이기 위한 요소를 도출하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제4권3_4호
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• pp.79-91
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• 1971

자루 입구의 둘레가 력자망지 150골(75m)되는 권현망어구의 $\frac{1}{10}$ 크기의 모형을 제작하여, 어구의 유분저항과 린망중의 그물꼴에 관하여 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 모형 어구로부터 환산된 실물어구의 유분저항은 (R은 kg, v는 m/sec) 전저항 $$R_1=30,000\;v^{1.2}\;(0.2{\leqq}v{\leqq}1.0)$$ 자루 저항 $$R_2=16,000\;v^2\;(0.2{\leqq}v{\leqq}0.6)$$ 2. 예망중의 그물꼴은 (1) 오비기(extension wing) 발줄의 전 길이 중, 앞 끝부터 약 $70\%$ 까지는 직선상으로 깊어지며, 해저에 나란한 부분은 안쪽 약 $30\%$ 정도이다. (2) 수비(inside-wing)의 마깥 언저리는 예망속도가 0.2 m/sec이상 되면, 자루와 수비의 연결부 보다 더 뒤로 쏠려서, 어군을 자루로 유도하는 데 합리적인 형상이 아니다. 이것을 시정하기 위해서는, 수비의 깊이 방향의 코스를 $\frac{1}{2}\~\frac{2}{3}$ 정도로 줄이거나, 또는 그물코의 크기를 그런 정로로 줄임과 동시에, 자루 입구에서 오비기 발줄로 가는 힘줄을 넣어서 수비에는 예망장력이 적게 미치도록 하는 것이 좋다고 생각된다. (3) 앞치마(lower bosom)는 예망속도가 0.2m/sec이상 되면, 뒤끝치 들어 올려져서 수심이 깊은 어장에서는 수비에까지 유도된 어군도 이리로 해서 도피할 우려가 있다. (4) 문턱(upper bosom)의 계관 상의 경사 각도는 $35\~40^{\circ}$이다. 이것은 어군을 자루그물로 유도하게 유도하기에는 너무 크다고 보아진다. 따라서, 문턱은 좀 더길게 해서 경사 각도를 작게 하는 것이 좋다고 생각된다. (5) 자루(bag net)의 모양은 예망속도가 0.2m/sec 이상 되면, 뒤쪽이 앞쪽보다 좁아져서, 구성상 앞쪽보다 뒤쪽을 넓게한 의도가 나타나지 않는다. 따라서 자루 그물은 전체 모양이 길다란 원통형이 되게 구성하는 것이 합리적이라고 생각된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제7권2호
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• pp.57-71
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• 1983

마찰식 정미기의 성능에 영향을 미치는 기계설계 및 작동상의 인자로는 스크린의 형태, 롤러의 형태, 롤러회전속도, 출구 저항 등 여러가지가 있다. 이러한 요인들에 대한 연구가 본 논문의 저자에 의해서 시리즈로 연구되어 왔으며, 본 연구는 그의 일환으로 스크린의 단면형상(6각, 8각, 12각 그리고 원통형), 스크린에 뚫려있는 슬랏의 기울기($15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$ 그리고 $-45^{\circ}$), 그리고 출구 저항이 정백미의 질과 양, 정백효율 그리고 정백실내의 정백압력 등에 미치는 영향을 규명하기 위해 수행되었다. 이 실험에 사용된 공시 정미기는 임도정 공장에서 널리 사용되고 있는 흡입마찰식이었며, 사용된 시료는 밀양 23호인 통일계품종이었다. 각 처리마다 동력 소모량과 정백실내의 정백압력을 측정하기 위해서 "KYOWA" 스트레인 게이지 시스템(strain gauge system), 토오크 변환기, 압력변환기 등이 사용되었다. 본 실험 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 정백과정중에 정백실내의 정백압력은 입구에서 가장 높았고 출구쪽으로 갈수록 점차 감소하였다. 평균 정백압력도 순환 횟수에 따라서 변화 하였는데 첫번째 순환에서 가장 높았고 순환횟수가 증가함에 따라 감소하였다. 2) 본 실험에서 사용한 출구저항 수준은 출구저항 수준 1에서 요구되는 정백도의 백미를 얻기 위한 순환 횟수는 2회 이었고 출구저항 수준 2에서는 4회 이었는데, 이를 출구저항 수준이 정백압력, 정백율, 완전미수율 및 도정 효율에 가장 큰 영향을 주었다. 3) 스크린에 뚫려있는 슬랏 각도가 $15^{\circ}$에서 $45^{\circ}$로 증가함에 따라서 정백실내의 평균 정백압력은 감소하였고, 완전미수율과 도정 효율은 증가하였으나, 일반적으로 도정수율은 감소하는 경향을 보였다. $-45^{\circ}$의 슬랏 각도를 가진 스크린에서는 슬랏 각도 $15^{\circ}$인 스크린에서와 거의 비슷한 정백압력 수준을 나타냈으나 완전미와 정백미의 생산은 매우 낮았다. 4) 스크린 표면에 기다란 강편 (보통 "띠"라고 부름)을 붙인 원통과 12각형의 스크린에서는 강편을 붙이지 않은 6각형과 8각형 스크린에서 보다는 비교적 높은 정백압력을 나타냈다. 전자는 후자에 비해서 정백효율은 높았으나 완전미수율은 떨어졌다. 5) 정백실내에서 가장 낮은 정백압력을 나타낸 8각형 스크린은 높은 도정수율과 완전미수율을 가져왔으나 상대적으로 정백효율은 낮게 나타났다. 6) 정백실내의 반경 방향의 평균 정백압력($P_R$)과 완전미수율($Y_h$)은 다음과 같은 1차적인 역비례 관계가 있었으며(평균 정백압력 범위는 0.5-0.9kg/$cm^2$), $Y_h=-28.661P_R+84.860$ ($r^2=0.858$) 정백효율($Y_e$)과 정백압력($P_R$) 사이에는 다음과 같은 2차적인 관계가 존재함을 알 수 있었다. $Y_e=-597.5P_{R^2}+929.96P_R-210.15$ ($r^2=0.759$) 정백효율은 정백압력이 0.7-0.8kg/$cm^2$일 때 가장 높았으며, 이때 변이도 가장 심한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.510-517
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• 2016

고압을 사용하는 초음속 제트기술은 작동유체와 관련하여 다양한 형태의 산업 및 공학응용분야에 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 고압파이프에서 분출되는 초음속 제트유동에 의해 생성되는 충격파의 영향을 고찰하기 위해 ANSYS FLUENT v.16를 가지고 SST $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하여 작동유체(공기, 산소, 수소)에 따른 압력비 및 Mach수의 유동특성을 해석하였다. CFD 해석시 경계조건으로 입구의 가스온도는 300 K이고, 압력비율은 5:1로 설정하였으며, 밀도함수는 이상기체의 법칙을 이용하였고, 점성함수는 Sutherland 점성의 법칙을 이용하였다. 그 해석결과로 작동유체의 밀도가 작은 기체일수록 분출거리에 따라 압력비가 더 크게 떨어짐을 알 수 있었고, Mach수는 작동유체의 밀도가 높을수록 낮음을 알 수 있었다. 따라서 작동유체의 밀도에 따라 충격파의 영향이 크다는 점을 알았다. 본 연구를 토대로 다양한 작동유체에 따른 제트의 형상 및 직경 변화, 압력비의 변화 등에 따른 초음속 제트유동이 충격파에 미치는 영향에 대한 실험 및 CFD 해석연구와 실증연구가 병행하여 진행된다면 해석결과의 신뢰성은 더 높아질 것으로 사료된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제28권5호
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• pp.429-434
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• 2004

본 논문은 순차적으로 전압 인가된 RF MEMS 스위치를 이용하여 재구성 슬롯 안테나를 설계하였다. MEMS 스위치의 구동전압은 하부 전극과 상부 스위치 사이의 에어캡 높이에 따른 스위치의 특성을 ANSYS 시뮬레이션으로 분석하였다. MEMS 스위치의 구동전압은 하부전극과 상부 스위치 사이의 에어캡 높이와 스위치 형상에 의해 결정된다. 설계된 MEMS 스위치의 길이는 각각 240$\mu\textrm{m}$, 320 $\mu\textrm{m}$, 400 $\mu\textrm{m}$ 이고, 에어캡은 6$\mu\textrm{m}$이었다. 설계된 슬롯 안테나는 전체크기가 10 mm x 10 mm이며, 슬롯의 크기는 길이가 500 $\mu\textrm{m}$, 폭이 200 $\mu\textrm{m}$이었다. 그리고 CPW 급전선은 전체의 길이는 5 mm이며, 입구에서의 CPW는 30-80-30 $\mu\textrm{m}$이괴, 슬롯에서의 CPW는 150-300-150 $\mu\textrm{m}$이다. 세안된 소사의 공진주파수의 튜닝은 RF MEMS 스위치에 DC 바이어스를 인가함으로서 안테나의 전기적인 길이를 변화시켜 이루어진다. 설계된 슬롯 안테나를 시뮬레이션, 제조 및 측정을 하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.182-188
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• 2014

진동수주형 파력발전시스템의 성능은 OWC챔버의 형상 뿐만 아니라 입사파의 각도와 터빈의 효과로 인한 압력강하등과 같은 작동환경의 영향도 받는다. 기존의 대부분 연구들은 파랑에너지 흡수효율에 초점을 맞췄기 때문에 입사파 방향이 OWC챔버 입구면과 직각을 이룬다는 가정 하에 수행되었다. 하지만 실해역에서는 입사파가 해양환경에 따라 사파의 형태로 입사하게 될 것이고, 고정식 구조물인 경우에는 그 영향이 더욱 지배적이다. 본 논문은 실험 및 수치해석적인 방법으로 사파중 OWC챔버의 성능에 대하여 고찰하였다. 실험은 3차원 조파수조를 이용하여 다양한 입사파 각도조건에서 수행하였다. 터빈의 영향을 고려하기 위하여 오리피스를 적용하여 챔버내 진동수주의 수위 변동을 계측하였다. VOF모델을 기반으로 한 수치조파수조를 구축하여 실험과 동일한 조건으로 계산을 수행하여 실험결과와 비교분석하여 공기실과 그 인근의 유동변화를 고찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.123-123
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• 2012

최근 연구되고 있는 TSV(Through Silicon Via) 기술은 Si 웨이퍼 상에 직접 전기적 연결 통로인 관통홀을 형성하는 방법으로 칩간 연결거리를 최소화 할 수 있으며, 부피의 감소, 연결부 단축에 따른 빠른 신호 전달을 가능하게 한다. 이러한 TSV 기술은 최근의 초경량화와 고집적화로 대표되는 전자제품의 요구를 만족시킬 수 있는 차세대 실장법으로 기대를 모으고 있다. 한편, 납땜 재료의 주 원료인 주석은 주로 반도체 소자의 제조, 반도체 칩과 기판의 접합 및 플립 칩 (Flip Chip) 제조시의 범프 형성 등 반도체용 배선재료에 널리 사용되고 있다. 최근에는 납의 유해성 때문에 대부분의 전자제품은 무연솔더를 이용하여 제조되고 있지만, 주석을 이용한 반도체 소자가 고밀도화, 고 용량화 및 미세피치(Fine Pitch)화 되고 있기 때문에, 반도체 칩의 근방에 배치된 주석으로부터 많은 알파 방사선이 방출되어 메모리 셀의 정보를 유실시키는 소프트 에러 (Soft Error)가 발생되는 위험이 많아지고 있다. 이로 인해, 반도체 소자 및 납땜 재료의 주 원료인 주석의 고순도화가 요구되고 있으며, 특히 알파 방사선의 방출이 낮은 로우알파솔더 (Low Alpha Solder)가 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구는 4인치 실리콘 웨이퍼상에 직경 $60{\mu}m$, 깊이 $120{\mu}m$의 비아홀을 형성하고, 비아 홀 내에 기능 박막증착 및 전해도금을 이용하여 전도성 물질인 Cu를 충전한 후 직경 $80{\mu}m$의 로우알파 Sn-1.0Ag-0.5Cu 솔더를 접합 한 후, 접합부 신뢰성 평가를 수행을 위해 고속 전단시험을 실시하였다. 비아 홀 내 미세구조와 범프의 형상 및 전단시험 후 파괴모드의 분석은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰하였다. 연구 결과 비아의 입구 막힘이나 보이드(Void)와 같은 결함 없이 Cu를 충전하였으며, 고속전단의 경우는 전단 속도가 증가할수록 취성파괴가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통하여 전해도금을 이용한 비아 홀 내 Cu의 고속 충전 및 로우알파 솔더 볼의 범프 형성이 가능하였으며, 이로 인한 전자제품의 소프트에러의 감소가 기대된다.