• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.10 no.3
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• pp.177-184
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• 2000

The effect of the buyancy and thermocapillarity for differnent aspect ratio of flow field on melt motion and mass transfer has been numerically investigated in magnetic Czochralski crystal growth of silicon. During the process of crystal growth, the melt depth of crucible reduces so the aspect ratio of flow field also reduces. Therefore the shape of magnetic field of the flow field changes and the flow pattern also changes significantly. Together with the melt flow which forms the Marangoni convection (or thermocapillary flow) that comes from the inside the flow field, a flow circulation is observed near the corner close both to the crucible wall and the free surface. Due to this circulation, buoyancy effect has been turned out to be local rather than global. As the aspect ratio decreases, the radial component of the magnetic field prevails compared with the axial component in the flow field. Under the influence of this magnetic field, the melt flow and the temperature distribution in a meridional plane tend to depend on the radial position. As the aspect ratio decreases, the temperature gradient near the edge of the crystal decreases yielding smaller thermocapillarity, and the oxygen concentration near the crystal and the oxygen incorporation rate also decrease.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.45 no.4
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• pp.342-348
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• 2017

In this paper, film cooling characteristics at supersonic free stream conditions were examined experimentally by applying an IR-thermography. Film cooling experiments were carried out in a free-jet facility at Mach number of 3.0 and with unit Reynolds number of $42.53{\times}10^6$ and $69.35{\times}10^6$ using wedge shaped film cooling model which has a converging film cooling nozzle. Film cooling efficiency was calculated by measuring the surface temperature of PEEK(Polyether Ether Ketone) and the effects of angle of attack and blowing ratios on the film cooling efficiency were examined. The measured wall temperature was significantly reduced by the film cooling flow compared with the results without the film cooling flow. The usefulness of film cooling was also confirmed by the surface heat flux calculated using the surface temperature history of PEEK. As the blowing ratio increases the protected area of PEEK was also expanded along the direction of free stream and film cooling flow.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.5
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• pp.459-465
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• 2013

In the manufacturing process of steel plates, materials at high temperatures above $800^{\circ}C$ are rapidly cooled by using a circular impinging water jet to determine their strength and toughness. In this study, the basic heat and fluid flow is solved by using the existing numerical model for boiling heat transfer. Actually, steel undergoes a phase change from austenite to ferrite or bainite during the cooling process. The phase change induces changes in its thermal properties. Instead of directly solving the phase change and the material cooling together, we solve the heat transfer only by applying the thermal properties that vary with temperature, which is already known from other studies. The effects of the changes in the thermal properties on the cooling of steel and the necessity of calculating the phase change are discussed.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.120-120
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• 2018

반도체 소자나 디스플레이 패널 제조 공정에 가장 많이 사용되는 진공 펌프인 터보 분자 펌프는 오일을 사용하지 않고, 설치 방향이 자유로우며 넓은 작동 압력 영역을 가지고 있어서 고가임에도 불구하고 점점 더 사용 영역을 넓혀 가고 있다. 상하의 두 곳에 회전축을 지지하는 베어링이 필요한데, 기계식 금속 베어링을 채용하는 경우에는 반드시 윤활유를 공급해 주어야 하고, 고온, 부식성 또는 산화성 가스의 배기 시에는 퍼지 가스로 비활성인 질소나 알곤등을 이용하여 보호를 해주어야 한다. 반면, 자기 베어링을 채택한 모델은 윤활의 걱정에서 자유로울 수 있기 때문에 채용이 늘어나고 있다. 동일극의 반발력이나 반대극의 인상력을 이용한 구조를 갖게 되는데 갑작스러운 입구 쪽 압력의 증가 시에는 자석 끼리 부딪치는 일이 발생하고 이로 인해서 로터 모듈 전체에 큰 손상을 갖게 되므로 한 곳 정도에 비상용 터치 다운 베어링을 기계식으로 윤활제 없이 설치하기도 한다. 기본적으로 자기 베어링 방식은 로터 모듈의 부상과 제어를 위해서 3축 또는 5축 제어를 하게 되는데 여기에는 전자석의 전류를 미세하게 조정하여 피드백 하는 시스템을 활용하기 때문에 외부에서의 자기장이 일정값 이상 침투하게 되면 제어 회로의 기능에 문제를 일으키게 된다. 또한 축 방향에 수직인 자기장의 강도가 높아지면 고속으로 회전하는 금속 블레이드가 자속을 자르게 되므로 표면에 와전류가 발생하여 문제가 된다. 터보 분자 펌프는 회전자와 고정자 간격이 1 mm 이내로 작아서 약간의 진동이라도 발생하면 회전자와 고정자 간에 충돌이 일어나고 이는 곧 파손으로 이어진다. 그림 1에는 파손 원인 분석을 위한 회전자 모듈의 수치 해석용 모델의 일부를 나타내었고, 그림 2에는 실제로 외부 자기장에 의한 파손이 발생한 사례의 자기 베어링 모듈의 사진을 나타내었다. 본 발표에서는 외부 자기장의 형태에 따라 제어 자기장에 미치는 영향을 CFD-ACE+(ESI corp)를 활용하여 해석하였다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.10 no.1
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• pp.16-23
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• 2001

Comparing with general optical fiber sensors performing localized measurement, distributed optical fiber sensors can measure along an optical fiber, and they have large measuring range. The surface-mounting method with epoxy adhesive is general in attaching optical fiber sensors to structures, This is also appliable to the structural integrity monitoring with Brillouin-scattering distributed optical fiber sensors. In this paper, Brillouin-scattering distributed optical fiber sensors, which are attached to the surface of a structure with epoxy adhesive, was verified with the finite element method. From the analysis results of strain transfer through the structure, optical fiber coating, cladding and core, the strain transfer rates were calculated. And the influence of the epoxy free-end was also studied.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.42 no.2
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• pp.257-261
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• 2022

Additive manufacturing (AM, also known as 3D printing) applied to the construction industry is implemented and verified for various effects since advantages such as high design freedom, improving worker safety, and predictable construction period. However, due to the low maturity compared to the existing technology, studies are underway to solve new problems that occur in the overall of AM technology. In this paper, we confirm the effect of low construction surface flatness on the stacked features in the process of on-site AM construction. In particular, unstable AM features are determined through quantitative analysis by laser scanning, and a construction strategy is proposed for the surface flattening.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.spc1
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• pp.1037-1048
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• 2023

Fishways are constructed to ensure the fish migration because river-crossing structures such as dams and weirs cut off the stream longitudinal connectivity and influence on aquatic ecosystems. However, the passage efficiency of fishes varies depending on flow characteristics in the fishway and fish species. In this study, three-dimensional numerical simulations are carried out using a RANS model and the volume of fluid method for resolving free surface fluctuations to calculate the turbulent flow in the pool and weir type fishway. The Flow velocity and turbulent kinetic energy in the pool of fishway are analyzed according to variation of the upstream water level and the length of pool. The present numerical simulations reasonably well reproduce the stream flow and plunging flow characteristics in the pool. The simulation results show that the stream flow changes to the plunging flow as the length of the pool increases. When the upstream level increases, the stream flow becomes more evident. Key parameters related to the fish migration within the fishway such as the flow velocity and the turbulent kinetic energy are examined to assess the ascending possibility of fishes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.87-87
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• 2000

이온빔 증착에 있어서 전자의 조사가 이온빔 증착기구에 미치는 영향에 대한 연구는 지금까지 보고 되어지지 않았다. 특히 전자의 조사가 증착층의 물성에 영향을 미칠 수 있느지에 대하여 정량적인 결과를 실험을 통하여 제시한 보고는 내가 아는 한 존재하지 않는다. 한편 이와같이 박막 증착에 있어서 전하가 증착되어지는 박막의 물성에 미칠 수 있는 영향에 대해서는 많은 과학자들의 관심사이기도 하다. 본 실험에서는 kaufman ion gun을 이용하여 질소 양이온을, 그리고 Cs+ ion gun을 이용하여 탄소 음이온을 조사하고 이들을 이용하여 CN 박막을 증착하였다. 질소 양이온의 에너지는 100eV, 이온밀도는 70$\mu$A/$\textrm{cm}^2$로 고정하고, 탄소 이온빔(80$\mu$A/$\textrm{cm}^2$)의 에너지를 200cV까지 변화시켜가며 증착하였다. 이때 증착층의 특성에 음 전하의 효과를 유발하기 위하여 350~360$\mu$A/$\textrm{cm}^2$의 전자빔을 이온빔 증착과 동시에 추가로 조사하였고 이의 특성을 전자빔을 조사하지 않고 증착한 CN 박막의 특성과 서로 비교하였다. 또한 증착 표면의 전하 축적에 의한 입사 이온빔의 에너지 감소에 의한 영향을 방지하기 위하여 증착되는 Si 기판에 HF (300kHz, 3.5V) bias를 가하여 주었다. 전자빔의 조사와 동시에 이루어진 CN 박막의 증착은 입사하는 탄소 음 이온빔의 에너지가 80eV에서 180eV 사이일때 원자밀도의 향상과 질소함량의 증가, 그리고 sp2C-N 결합대비 sp3C-N 결합의 향상이 이루어졌음을 확인하였다. 이는 이온빔 충돌에 의하여 피코쵸 정도의 시간대에 이루어지는 박막내의 collision cascade 영역에 이에 의하여 생긴 결함부위에 유입된 음 전하가 위치하면 전하주위의 원자와 polarization을 형성하고 이에 의하여 탄소와 질소의 결합을 형성하는데 필요한 자유에너지의 감소를 수반하는 방향으로 원자의 배열이 이루어지기 때문으로 사료된다. 이와같이 이온빔 에너지가 이온빔 증착 기구의 주요한 인자로 널리 인식되고 있는 kinetic bonding process에 있어서 이온 에너지에 의하여 activation energy barrier를 넘은후, 전자의 조사가 자유에너지를 낮추는 방향으로 최종 결합경로를 조절할 수 있기 때문에 이온빔 증착을 조절할 수 있는 또 하나의 주요한 인자로 받아들여질 수 있으리라 판단된다. 이온빔 프로세스에 의한 DLC 혹은 탄소관련 필름을 형성하는데 있어서 입사 이온빔의 에너지에 의하여 수반되는 thermal spike 혹은 외부 열원에 의한 가열은 박막층의 흑연화를 수반하기 때문에 박막의 sp3 특성을 향상시키기 위하여 회피하여야 할 요소이지만 thermal spike에 의한 국부 영역의 가열과 같은 불가피한 인자가 존재하는 상황에서 전자에 의한 추가 전하의 조사에 의한 최종결합경로의 선택적 조절은 박막의 화학적 결합과 물리적 특성을 향상시킬 수 있는 중요한 방법이 될 수 있다고 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.75-75
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• 2011

본 논문에서는 진동중인 교량 거더에 작용하는 풍하중을 산정하고 그에 따른 플러터 발생풍속을 예측하기 위하여 분산형 전산환경을 활용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분산형 전산환경은 웹 포탈을 기반으로 수치해석 환경을 제공하는 수치풍동 시스템으로서, 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)에 대한 전문지식이 부족한 사용자들도 격자생성, 수치해석자를 이용한 계산, 가시화 등의 전 과정을 편리하게 수행할 수 있는 차세대 토목분야 연구 환경이다. 본 시스템은 그리드스피어(GfidSphere)를 기반으로 구성되었으며, 기본적으로 사용자 관리, 세션 관리, 그룹 관리, 레이아웃 관리 등을 제공하여 사용자가 포탈을 통해서 다양한 서비스를 쉽게 사용할 수 있는 환경을 구축하도록 도와준다. 수치해석을 위한 유체 지배방정식은 2차원 비정상 비압축성 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식이며, pseudo compressibility 방법을 적용하였다. 비정상 유동장을 해석하기 위하여 이중시간 전진법(dual time stepping)을 사용하였으며, 수렴가속화를 위해 Multi-grid 기법을 적용하였다. 또한 난류 유동장 해석을 위해서 $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 사용하였으며, 난류 천이 과정에서의 유동을 모사하기 위하여 Total stress limitation 방법을 적용하였다. 교량 거더의 연직과 회전방향의 2자유도 움직임을 모사하기 위하여 동적격자 기법을 도입하였다. 교량 거더 주변의 비정상 유동해석 결과를 통해, 거더 표면에서 떨어져나가는 크고 작은 와류의 영향으로 양력 및 모멘트 계수 그래프가 중첩된 진폭과 주기를 갖고 주기적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 비정상 공기력을 적용한 2자유도 플러터 방정식을 통하여 플러터 발생풍속을 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서 계산된 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수치적으로 구한 플러터 발생풍속과 기존의 실험 및 수치해석 결과를 비교하였으며, 결과는 잘 일치하였다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 2006.08a
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• pp.187-190
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• 2006

In the present study, effects of tree-stream turbulence and surface trip wire on the flow past a sphere at $Re\;=\;0.4\;{\times}\;10^5\;{\sim}\;2.8\;{\times}\;10^5$ are investigated through wind tunnel experiments. Various types of grids are installed upstream of the sphere in order to change the tree-stream turbulence intensity. In the case of surface trip wire, 0.5mm and 2mm trip wires are attached from $20^{\circ}\;{\sim}\;90^{\circ}$ at $10^{\circ}$ interval along the streamwise direction. To investigate the flow around a sphere, drag measurement using a load cell, surface-pressure measurement, surface visualization using oil-flow pattern and near-wall velocity measurement using an I-type hot-wire probe are conducted. In the variation of free-stream turbulence, the critical Reynolds number decreases and drag crisis occurs earlier with increasing turbulence intensity. With increasing Reynolds number, the laminar separation point moves downstream, but the reattachment point after laminar separation and the main separation point are fixed, resulting in constant drag coefficient at each free-stream turbulence intensity. At the supercritical regime, as Reynolds number is further increased, the separation bubble is regressed but the reattachment and the main separation points are fixed. In the case of surface trip wire directly disturbing the boundary layer flow, the critical Reynolds number decreases further with trip wire located more downstream. However, the drag coefficient after drag crisis remains constant irrespective of the trip location.