• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.245.1-245.1
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• 2014

교차하는 전기장과 자기장으로 플라즈마를 방전하고, 이온 빔을 효과적으로 가속하는 원형 이온 빔 소스를 개발하였다. 방위각 방향으로 비대칭적인 중성 가스와 전자 빔의 공급으로 이온 빔 소스에서 불안정하고 불균일한 플라즈마가 방전되어, 이온 소스의 효율을 저하시킨다. 본 연구에서는 플라즈마 이미지를 이용하여 이온 소스 내부에서의 중성입자 밀도 분포를 측정하는 방법을 개발하였다. 자기장의 방향이 서로 다른 방전조건에서 얻어지는 한 쌍의 플라즈마 이미지로부터 티코노프 정형화 기법을 이용하여 방위각에 대한 중성입자의 밀도 분포를 재구성한다. 본 재구성 기법을 이용하여 얻어진 밀도 분포는 유체흐름 등가회로 모델을 바탕으로 한 수치해석을 이용하여 분석하였다. 중성입자 밀도의 공간분포는 인가 전압, 자기장의 세기 및 유량과 같은 방전조건의 변화에 크게 영향을 받지 않고, 가스 공급부의 내부 구조에 의해 결정되는 것을 확인하였다. 또한, 등가회로 모델을 이용하여 균일한 공간분포를 얻기 위한 공급부 설계를 수행하였다.

• Land and Housing Review
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• v.2 no.1
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• pp.69-78
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• 2011

The purpose of this research is particle shape evaluation of aggregate using Digital Image Process(DIP). DIP is very useful to measure the roughness and particle shape of aggregates. Couple of aggregates, like standard sand, two different crushed stones, and two different marine aggregates, have been employed. Shape factors of two different marine aggregates are ranged 0.35 to 0.54. Crushed stone I is 0.74 which is highly flat, but standard sand is elongated shape. Especially, two marine aggregate showed a big difference of width and length which meaned a long shape. There is any significant difference of elongation ratio and flatness for each aggregate with different measuring system, like direct measurement of vernier calipers and DIP method. Shape conversion coefficient and equivalent diameter for changing 2D image to 3D image by the Digital Image Process(DIP) have been suggested and modified particle size distribution curve has been showed. The measured flatness ratios of each aggregate were 0.30, 0.36, 0.47 and 0.83, respectively. Also, the conversion shape coefficients of each aggregate were determinded as 0.77, 0.78, 0.84 and 0.92. The size of aggregate has been modified by multiplying the shape conversion coefficient and the aggregate size from DIP. The modified gradation curve with modified volume and weight of aggregate has been suggested. Within the limited test results, DIP is one of useful to get the particle shape of aggregate with limitation of measuring errors and to apply the particle distribution curve.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1812-1816
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• 2009

이미지 해석에 의한 유속장 측정방법은 유체역학분야에서 지난 30 여년 동안 많이 활용되어온 속도측정 기법으로 오늘날에는 이를 수공학 분야에서 이를 유량측정 등 수리현상 해석에 활용하려는 시도가 다각적으로 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 이미지 해석에 의한 유속장 측정방법을 용담댐 시험유역에 적용하여 그의 자연하천에서의 적용성을 검토하고자 한다. 이미지 해석에 의한 유속장 측정방법은 PIV(Particle Image Velocimetry)로 통칭되고 있으며, PIV는 seeding, illumination, recording, 및 image processing의 네 가지 요소로 구성된다. seeding을 위해서 유체를 따라 흐를수 있는 작은 입자를 유체에 첨가한다. 유체를 따라 흐르는 입자들의 선명한 이미지를 얻기 위해서illumination이 필요하다. PIV를 이용하여 흐름을 해석하기 위한 illumination은 일반적으로 이중펄스 레이저가 이용된다. 이렇게 유속장 해석을 하려는 유체에 대하여 seeding 및 illumination이 준비되면 단일노출- 다중 프레임법, 혹은 다중노출-단일 프레임법으로 흐름을 recording을 한다. image processing은 이미지를 다운로드하고, 디지타이징 및 화질향상을 하는 전처리(pre-processing), 상관계수의 산정에 의한 유속 벡터의 결정 및 에러 벡터를 제거하고 유속장을 그래프화하는 후처리(post-processing) 과정으로 구성된다. LSPIV(Large Scale PIV)는 PIV의 기본원리를 근거로 하여 기존의 PIV에 비하여 실험실 내에서의 수리모형실험이나 일반 하천에서의 유속측정과 같은 큰 규모$(4m^2\sim45,000m^2$)의 흐름해석을 할 수 있도록 Fujita et al.(1994)와 Aya et al.(1995)이 확장시킨 것이다. PIV와 비교시 LSPIV의 다른 점은 넓은 흐름 표면적을 포함하기 위하여 촬영시에 카메라의 광축과 흐름 사이의 각도가 PIV에서 이용하는 수직이 아닌 경사각을 이용하였고 이에 따라 발생하는 이미지의 왜곡을 제거하기 위하여 이미지 변환기법을 적용하여 왜곡이 없는 정사촬영 이미지로 변환시킨다. 이후부터는 PIV의 이미지 처리 방법이 적용되어 표면유속을 산정한다. 다만 이미지 변환을 PIV 이미지 처리 전에 하느냐 후에 하느냐에 따라 유속장 해석결과에 차이가 있다. PIV의 네가지 단계를 포함하여 LSPIV의 각 단계를 구분하면, seeding, illumination, recording, image transformation,image processing 및 post-processing의 여섯 단계로 나뉘어진다 (Li, 2002). LSPIV를 적용시 물표면 입자의 Tracing을 위하여 자연하천에서 사용하기에 적합한 환경친화적인 seeding 재료인 Wood Mulch를 사용하여 유속을 측정하였다. 적용지점은 용담댐 상류의 동향수위관측소 지점으로 이 지점은 한국수자원공사의 수자원시험유역이 위치하고 있다. 이미지의 촬영은 가정용 비디오 캠코더 (Sony DCR-PC 350)을 이용하여 두 줄기의 흐름에 대하여 각각 약 5분 동안의 영상을 촬영한후 이중에서 seeding의 분포가 잘 이루어진 약 1분간을 추출한후 이를 이용하여 PIV 분석에 이용하였다. 대체적으로 유속장의 계산이 무난하게 이루어지었으나 비교적 수질 상태가 양호하고, 수심이 낮고, 하상재료가 자갈로 이루어져 있어 비슷한 색상의 seeding 재료를 추적하기 어려운 구간이 발생한 부분에서는 유속의 계산이 정확히 이루어지지 않았다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.5
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• pp.1947-1955
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• 2013

The purpose of this paper is to present an photoelasticity technique for measuring the displacement and stress distribution in particle assembly subjected to shallow foundation loading. Photoelastic measurement technique was employed to visualize the force transmission of a particle assembly. A model assembly bounded by a steel frame was built by stacking bi-dimensional circular particles made of polycarbonate elastomer. Each particle was coated by a thin photoelastic sheet so that the force transmission represented by bright light stripes can be visualized. In a contacted particle, both magnitude and orientation of principal stress difference can also be measured via the photoelasticity technique. The different distributions of the contact stresses at the initial loading and near the failure were quantitatively compared. The photoelastic patterns and displacement fields observed in the pre-failure state disappears immediately after the buckling of confined force chains.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.2
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• pp.31-37
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• 2010

Shape conversion coefficient and equivalent diameter for changing 2D image to 3D image by the Digital Image Process(DIP) have been suggested and modified particle size distribution curve has been showed. Couple of aggregates, like two different marine aggregates and two different crushed stones, have been employed. The measured flatness ratios of each aggregate were 0.30, 0.36, 0.47 and 0.83, respectively. Also, the conversion shape coefficients of each aggregate were determinded as 0.77, 0.78, 0.84 and 0.92. The size of aggregate has been modified by multiplying the shape conversion coefficient and the aggregate size from DIP. The modified gradation curve with modified volume and weight of aggregate has been suggested. Within the limited test results, DIP is one of useful to get the particle shape of aggregate with limitation of measuring errors and to apply the particle distribution curve.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.11a
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• pp.13-13
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• 2000

램제트 엔진에 대한 기초 연구로서 양쪽 대칭의 공기 흡입구를 갖는 2차원 형태의 램제트엔진 연소기를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 실험은 흡입공기의 연소실내 유입각도와 연소실내의 도움 위치에 따른 연소실 형상을 바꾸어가며 연소기내의 유동특성을 살펴보았다. 이를 위하여 고속 유동장의 2차원 평면 속도 분포를 측정할 수 있는 two color PIV 기법을 개발하였다. 이 기법은 다른 색의 두 레이저빔을 사용하여 방향성의 문제를 해결하며, 이미지의 색 분리에 따른 거의 완벽한 cross-correlation이 가능하며 높은 single-to-noise 비를 얻게 됨으로써 dynamic range의 증가가 가능해지며, 조사 영역 안에 존재해야 하는 입자 쌍의 수가 줄어들게 된다.(중략)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.583-587
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• 2006

국부세굴의 발생은 일반적으로 흐름조건, 구조물 조건과 하상재료 세 가지의 주 원인으로 구분할 수 있다. 흐름조건의 경우 구조물 영향으로 발생되는 3차원적인 와류가 주요원인이며 하상재료의 경우 여러 요인이 있겠지만 비중이 같은 입자라 가정할 경우 입자의 크기를 주요 변수로 정할 수 있다. 교각 국부세굴에 관한 연구는 1960년대 이후 연구자들에 의해 매우 다양하게 수행되어 졌으며 많은 산정공식도 제시되었다. 하지만 기존 연구는 최대세굴심 조건으로 다양한 하상재료와 시간에 대한 세굴변동(홍수사상 등)에 대한 영향을 고려하는데 어려움이 있다. 특히 국내의 경우 다양한 하상재료와 홍수빈도를 고려할 때 이에 대한 세굴적용은 매우 중요한 인자라 할 수 있다. 따라서 교각세굴에 대한 궁극적인 목적은 다양한 하상재료와 홍수빈도를 고려할 수 있는 세굴평가를 제안하는데 있다. 이를 위해 본 연구에서는 우선적인 연구로 입자의 다양성과 이미지 기법을 이용한 실시간 측정을 통해 보완하여 입자에 따른 시간적 변화를 분석하였다. 현재 4가지의 하상재료의 입경차이에 따른 국부세굴의 시간적 변화와 초기세굴 발생의 수리적 조건을 파악하고 기존연구와 비교분석하였으며, 이를 기초자료로 세굴심$(S,\;S_{max})$, 교량주변 전단력$({\tau}_p,\;{\tau}_{pc})$, 접근수로부 전단력$({\tau}_a)$와 입자한계전단력$({\tau}_c)$에 대한 시간분석 (time effect)을 통해 다양한 하상재료와 홍수빈도를 해석을 위한 초기분석을 수행하는데 목적이 있다. 수리모형실험에 사용된 가변경사수로의 제원은 $0.6m(W){\times}20m(L){\times}2m(H)$이며 모형구조물은 투명한 아크릴로 제작하였다. 실험방법은 교각 내부에 CC카메라를 전 후면 및 상측면에 설치하여 세굴 발생을 실시간으로 촬영한 후 이미지 분석을 통해 분석하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.23 no.5 s.182
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• pp.59-67
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• 2006

Chemical Mechanical Polishing(CMP) in semiconductor production is characterized its output property by Removal Rate(RR) and Non-Uniformity(NU). Some previous works show that RR is determined by production of pressure and velocity and NU is also largely affected by velocity of flowfield during CMP. This study is about the direct measurement of velocity of slurry during CMP and whole flowfield upon the non-groove pad by Particle Image Velocimetry(PIV). Typical PIV system is modified adequately for inspecting CMP and slurry flowfield is measured by changing both pad rpm and carrier rpm. We performed measurement with giving some variation in the kinds of pad. The results show that the flowfield is majorly determined not by Carrier but by Pad in the case of non-groove pad.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.11 no.3
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• pp.50-57
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• 2007

Spray characteristics of an injector in a small liquid rocket engine (LRE) is characterized by Particle Image Velocimetry (PIV) and Dual-mode Phase Doppler Anemometry (DPDA). Instantaneous plane images captured by PIV are examined for the qualitative prediction of spray breakup with the setup of evaluation technique for effect of spray angles on injector performance. DPDA is also applied in order to quantify the average velocity, turbulent intensity, SMD, and number density of spray droplets along the spray stream distance leading to precise observation of spray atomization behavior. An objective of the study is the derivation of design parameters of new injectors and the establishment of performance criteria through the clear understanding of spray characteristics.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2007.04a
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• pp.157-160
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• 2007

Spray characteristics of an injector employed in liquid rocket engine is investigated by Particle Image Velocimetry and Dual-mode Phase Doppler Anemometry measurements. Instantaneous plane images captured by PIV technique are examined in order to judge a pass-fail criteria of spray injection performance. DPDA technique is also applied in order to measure the velocity and diameter of spray droplets. The eternal objective of this study is to evaluate an injector performance which may be utilized for the design of brand-new ones through the clear understanding of spray characteristics.