• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.5
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• pp.457-467
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• 2016

In this study, we investigate the dispersion behavior of debris and debris cloud generated by high-velocity impacts using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) technique. The projectile and target plate were made of aluminum, and we confirm the validity of the SPH technique by comparing the measured major and minor axis lengths of the debris cloud in the reference with the predicted values obtained through the SPH analysis. We perform high-velocity impact and fracture analysis based on the verified SPH technique within the velocity ranges of 1.5~4 km/s, and we evaluate the dispersion behavior of debris induced by the impact in terms of its kinetic energy. The maximum dispersion radius of the debris on the witness plates located behind the target plate was increased with increasing impact velocity. We derive an empirical equation that is capable of predicting the dispersion radius, and we found that 95％ of the total kinetic energy of the debris was concentrated within 50％ of the maximum dispersion radius.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2000.04a
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• pp.227-228
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• 2000

가상 임팩터(virtual impactor)는 가속노즐(acceleration nozzle)아래에 충돌판(impaction plate) 대신 가상의 공간을 가진 수집관(receiving tube)이 설치되어 유선의 방향이 $90^{\circ}$로 바뀔 때, 큰 입자는 유선에서 벗어나 수집노즐에 포집된다(Hounam and Sherwood, 1965). 가상 임팩터에는 관성 임팩터(inertial impactor)와는 다르게, 절단입경(cut-size)보다 큰 입자를 분리할 수 있는 부 유동(minor flow)과 절단입경보다 작은 입자를 분리할 수 있는 주 유동(major flow)으로 나눈다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.482-482
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• 2013

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 표면 손상, 화학 반응, 부산물, 세정 효율 등 여러 가지 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 가스클러스터 장치를 이용한 세정 특성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상을 최소화 하고 상대적으로 높은 효율로 오염입자를 제거하게 된다. 클러스터 세정 장비를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사 거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터를 이용한 세정 특성을 평가하기 위하여 이러한 변수에 따라서 오염 입자의 종류, 크기에 따른 PRE (particle removal efficiency)를 평가하고 다양한 선폭의 패턴을 이용하여 손상 실험을 수행하였다. 제거 효율에 사용된 입자는 $CeO_2$와 $SiO_2$이며, 각각 30, 50, 100, 300 nm 크기를 정량적으로 오염시킨 쿠폰 웨이퍼를 제조하여 세정 효율을 평가하였다. 정량적 오염에는 SMPS (scanning mobility particle sizer)를 이용한 크기 분류와 정전기적 입자 부착 시스템이 사용되었다. 또한 패턴 붕괴 평가에는 35~180 nm 선폭을 가지는 Poly-Si 패턴을 이용하였다. 실험 결과 클러스터 형성 조건에 따라 상대적으로 낮은 패턴 붕괴에서 95% 이상의 높은 오염입자 제거효율을 전반적으로 보이는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이론적 계산에 기반하여 세정에 요구되는 클러스터 크기를 가정하고, 이를 통하여 세정에 적용할 경우 높은 기존 세정 방법의 단점을 보완하면서 높은 세정 효율을 가지는 대체 세정 방안으로 이용할 수 있음을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.1
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• pp.285-291
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• 1991

A two-stage slit type virtual impactor based on the concept of the single stage virtual impactor has been designed, fabricated, and evaluated for the purpose of concentrating the suspended particles in the air with the size range of 1.8-4.5 .mu.m and handling large flow volume. Monodisperse methylene blue particles have been generated with vibrating orifice aerosol generator (VOAG). The separation efficiency and concentration efficiency have been measured by the UV-visible absorption spectrometry. Previous study for a single stage virtual impactor were used to determine the design parameters such as 50% cut-off sizes and dimensions of the two stage virtual impactor. The separation efficiency curve and 50% cut-off Stokes number(cut-off sizes) are not sensitive to the nozzle Reynolds number, but sensitive to the ratio between the minor flow rate and the total flow rate, The measured concentration efficiency was compared with the maximum concentration efficiency determined by the separation efficiencies of the first and the second stages. The differences between the measured and the maximum concentration efficiencies result from the wall loss due to the deposited particles on the internal walls inside the impactor.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.50 no.12
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• pp.829-838
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• 2022

This study conducts Hypervelocity Impact(HVI) simulations considering space objects with various shapes and different impact angles. A commercial nonlinear structural dynamics analysis code, LS-DYNA, is used for the present simulation study. The Smoothed Particle Hydrodynamic(SPH) method is applied to represent the impact phenomena with hypervelocity. Mie-Grüneisen Equation of State and Johnson-Cook material model are used to consider nonlinear structural behaviors of metallic materials. The space objects with various shapes are modeled as a sphere, cube, cylinder, and cone, respectively. The space structure is modeled as a thin plate(200 mm×200 mm×2 mm). HVI simulations are conducted when space objects with various shapes with 4.119 km/s collide with the space structures, and the impact phenomena such as a debris cloud are analyzed considering the space objects with various shapes having the same mass at the different impact angles of 0°, 30° and 45° between the space object and space structure. Although space objects have the same kinetic energy, different debris clouds are generated due to different shapes. In addition, it is investigated that the size of the debris cloud is decreased by impact angles.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.25 no.5
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• pp.899-905
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• 2001

The damage behavior of soda-lime glass was studied due to a steel ball of 1mm and 2mm at oblique impact test. The thickness of glass specimen were 3mm and 5mm and oblique degrees of impact were 90$^{\circ}$,70$^{\circ}$ and 50$^{\circ}$. After the steel ball impact test, the crack patterns were investigated using a stereo-microscope. In addition, the finite element method was performed to analyze the stresses distribution and variation in the oblique impacted glass by steel ball. As a result of the impact test, the crack length of 90$^{\circ}$impacted glass was the largest and that of 50$^{\circ}$impacted glass was the smallest. In particular, as the impact velocity and diameter of the steel ball increased, the difference of crack length was prominent. The finite element analysis showed the maximum principle stresses distribution in contact area of glass specimen. The result of analysis was accorded with the crack growth behavior by the oblique impact test.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2003.11a
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• pp.473-474
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• 2003

최근 수 십 년간 발전소의 연소효율은 급속히 향상되어왔으나 $CO_2$, NOx 등과 같은 온실 유해가스의 제어에 관한 심각한 문제점들을 직면한 상태이다. 발전공정에서 발생되는 온실 유해가스의 저감 방법으로 매체순환식 가스 연소발전 공정이 최근에 새로운 대안으로 제시되고 있다 그러나 매체순환식 가스연소시스템 내부의 bead상 매체입자들이 입자간 혹은 입자와 반응기 벽간의 충돌과 마찰에 의하여 마모가 되게 되고, 그 결과 원하지 않는 량의 마모입자가 배출가스와 함께 배출되게 된다. 세라믹 캔들필터는 고온고압 연소공정 등에서 배출되는 가스내의 입자상 오염물질을 회수 처리하는데 효과적인 장치로써 널리 개발되고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.11a
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• pp.1036-1038
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• 2005

고에너지물리학의 거대강입자충돌실험(LHC)에서 생산되는 데이터양은 연간 $12\~14$PetaByte이므로 이러한 데이터를 분석하기 위해서 기존의 전산개념으로는 자료 처리하기가 불가능하다. 그러므로 새로운 개념의 대용량 자료 처리를 위한 분산 처리 시스템이 필요하며, 이와 관련하여 고에너지 물리 실험분야에서는 계층적 구조의 Tier-0, 1, 2의 지역데이터센터의 개념 및 그리드 개념을 도입하였다. LCG(LHC Computing Grid) 및 OSG(Open Science Grid)등의 그리드 팜을 이용하여 자료를 처리한다.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.10 no.1
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• pp.9-16
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• 2002

The particles velocity in the instantaneous flow field and velocity change of particles along the jet centerline for various particle diameter in a circular turbulent impingement jet are investigated by using particle image velocimetry(PIV) and an equation of particle motion simplified by terms of inertia forces, drag and gravitational force. The jet Reynolds number was 3300 and 8700, and glass beads of 30,58 and 100$\mu$m in diameter were used. The PIV results show that the direction and size of velocity depends not only on the number density of particle but also on the particle momentum. The results obtained form calculation suggest that the particle velocity near the first impingement region deviated from local air velocity, which accords well with the PIV results. The rebound height of particle increase with the particle diameter. In the second-impingement, particle velocities increased sluggishly with Re=3300 but particle velocities uniformed with Re=8700 in stagnation region.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.26 no.8
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• pp.1698-1708
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• 2002

The main topic covered in this paper is that of the impact process, that is, where two bodies come into contact and rebound or stick together. This paper presents how to determine the rebound velocities of a microparticle that approaches a surface with arbitrary initial velocities and relate the impact process to the physical properties of the materials and to the adhesion force. Actual adhesion forces demonstrate a significant amount of energy dissipation in the form of hysteresis, and act generally in a normal to the contact surfaces. Microparticles must also contend with forces tangent to the contact surfaces, namely Coulomb dry friction. The developed model has an algebraic form based on the principle of impulse and momentum and hypothesis of energy dissipation. Finally, several analyses are carried out in order to estimate impact parameters and the developed analytical model is validated using experimental results.