• 대한조선학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.14-25
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• 1998

본 논문은 자유수면 위를 가까이 비행하는 표면효과익선(Wing-in Ground Effect Craft)의 날개에 작용하는 정상(steady) 및 비정상(unsteady) 동유체력을 포텐셜 기저 패널법을 사용하여 수치해석을 수행한 결과이다. 파가 없는 고정수면 위를 비행하는 정상문제의 경우에 대해서는 단면변화, 앙각(angle of attack), 가로-세로비(aspect ratio), 날개 끝단판(end-plate)의 부착 유무 및 비행고도에 따른 양력 및 항력을 계산하여 풍동실험 결과와 비교하였다. 비정상문제에서는 이미 정의된 파표면 위를 표면효과익이 날아가는 경계치 문제로 해석하였다. 파장, 파고, 비행고도의 변화에 따른 날개에 작용하는 비정상 동유체력을 계산하여 파가 있을 경우 표면효과의 영향을 살펴보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권5호
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• pp.435-449
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• 2014

The effects of the gravity field and the free surface on the cavity shape and the drag are investigated through a numerical analysis for the steady supercavitating flow past a simple two-dimensional body underneath the free surface. The continuity and the RANS equations are numerically solved for an incompressible fluid using a $k-{\epsilon}$ turbulence model and a mixture fluid model has been applied for calculating the multiphase flow of air, water and vapor using the method of volume of fluid and the Schnerr-Sauer cavitation model. Numerical solutions have been obtained for the supercavitating flow about a two-dimensional $30^{\circ}$ wedge in wide range of depths of submergence and inflow velocities. The results are presented for the cavity shape, especially the length and the width, and the drag of the wedge in comparison with those of the case for the infinite fluid flow neglecting the gravity and the free surface. The influences of the gravity field and the free surface on the aforementioned quantities are discussed. The length and the width of the supercavity are reduced and the centerline of the cavity rises toward the free surface due to the effects of the gravity field and the free surface. The drag coefficient of the wedge, however, is about the same except for shallow depths of submergence. As the supercavitating wedge is approaching very close to the free surface, it is found the length and the width of a cavity are shorten even though the cavitation number is reduced. Also the present result suggests that, under the influence of the gravity field and the free surface, the length of the supercavity for a certain cavitation number varies and moreover is proportional to the inverse of the submergence depth Froude number.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.75-75
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• 2010

배변 후 toilet flushing 시 다량의 세균을 포함한 물방울들이 화장실 곳곳으로 퍼지는 현상이 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해 변기 뚜껑에 자기 세정 효과를 갖는 초발수 표면을 위해 플라즈마를 이용한 표면 처리가 시도되고 있으며, 이 연구의 일환으로 flushing시의 변기내의 유동 분석을 초고속 카메라를 이용하여 수행하였다. Toilet flushing 시 물 튀김 현상은 육안으로는 잘 관찰하기 어렵지만 최고 1000 frame/sec의 속도를 갖는 CCD camera를 이용하여 정량적으로 물 튀김에 의한 오염 가능성을 촬영 분석하였다, 두 번째로 소변 시의 변기 표면에서의 튀김현상을 분석하기 위하여 소변의 발사각도 및 속도를 가장 실제와 유사한 조건으로 설정하고 이를 상용 전산 유체 역학 소프트웨어인 CFD- ACE+의 자유 표면 계산 기능과 두 가지 유체(액체 및 기체)의 혼합 계산 모델을 사용한 계산 결과와 비교 하였다. 그 결과 변기 표면의 표면장력을 아주 작게 설정한 경우(작은 접촉각, 친수성)에는 중력의 영향을 고려하였음에도 불구하고 소변이 변기에 충돌 후 상부로 상당부분 튀어 올라가는 결과를 얻었다. 여러 가지 각도와 발사 속도, 실제의 인체와 유사한 발사 부위의 형상 변화로 인한 유체 표면의 난류 발생과 이에 따른 변기 표면 충돌 현상 변화 등을 수치적으로 고찰하였다. 한 예로 5.6 mm 직경의 노즐에서 소변이 나오는 경우를 발사 속도 3 m/s, 각도 $10^{\circ}$로 주고 중력을 고려하여 10초 동안을 계산하면, 방뇨 시 toilet bowl 내부에서의 물의 유동과 toilet 표면을 맞고 튀기는 현상을 그림 1과 같이 볼 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제28권3호
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• pp.199-205
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• 2004

라디에이션(radiation) 문제를 해결하기 위해서 중합격자법을 개발하였다. 중합격자계는 이동격자계와 고정격자계로 이루어져 있으며, 이동격자계는 운동하는 물체에 적용되어 운동하는 물체와 동시에 이동된다. 이러한 수치계산법은 자유표면 부근에서 운동하는 몰수평판에 작용하는 라디에이션 유체력을 계산하는데 응용되었다. 현재의 수치계산법에 의한 결과는 실험값 및 선형포텐셜 이론에 의한 결과와 상호 비교하였으며, 수치계산의 신뢰성을 확인하였다. 그리고, 몰수평판에 작용하는 비선형 점성감쇄효과에 대하여 평가하였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.426-426
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• 2006

선박이 천 흘수 및 수로를 운항하는 경우 바닥과 벽면의 영향으로 인해 선체침하 및 비대칭적인 힘이 선체 주위에 발생하여 바닥이나 다른 선박 혹은 수로의 벽에 충돌하는 현상이 발생한다. 특히, 수로가 많은 유럽이나 북미를 운항하는 해운회사와 항해사들은 선박의 충돌을 방지하기 위해서 중요한 문제로 다루고 있다. 따라서, 본 연구에서는 선박의 안전한 항해를 위해 수치해석을 이용하여 선박과 벽면 사이에 발생하는 유체역학적 힘, 즉 Sway force와 Yaw Moment를 정성적으로 추정하고자 하였다. 천 흘수 유동 해석용 프로그램을 작성하였으며, 검증을 위해서 Wigley 선형에 적용하여 h/T별로 계산을 수행하여 시험결과와 비교하였다. 그리고, 벽면효과를 해석 할 수 있는 프로그램을 작성하여 실적선인 원유운반선 2척에 대하여 3가지 파라메터, 즉 선속, 수심 그리고 선박과 벽면 사이 거리의 변화에 따른 다양한 계산을 수행하였다. 계산된 결과는 시험결과 및 기 발표된 수치해석 결과와 비교하였다. 기 발표된 논문에서는 시험결과와 계산결과가 상이한 결론을 보여 주었는데, 그 이유는 수치해석에 있어서 자유표면 문제를 선형화된 자유표면 조건식을 사용한 부분을 가장 큰 이유로 언급하였다. 하지만, 본 연구의 결과는 Sway force와 Yaw Moment가 기 발표된 논문의 시험결과와 정성적으로 일치함을 보여 주었다. 본 연구를 통해 수치해석 방법으로 선박에 작용하는 비대칭 유동에 대한 유체역학적인 힘을 정성적으로 추정할 수 있었고, 제한된 수로에서 선박의 조종성 예측 및 수로 설계시 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이라고 판단되어 진다.

• 한국해양공학회지
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• 제11권1호
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• pp.74-83
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• 1997

This study is to develop a practical calculation method of hydrodynamic force and motion response on very large floating structures of multiple legs. To investigate the effecr of hydrodynamic interfaction and of free surface on the reaponses of very large floating structures in regular waves, four kind of models are considered, ie. 1, 4, 64, 21248 column with footing. Based upon the results of this study, it is found that the middle parts of very large floating structures have small diffration effects. Therefore only out side parts are used to determine the hydrodynamic forcea for taking into account the effects of interaction.

• 대한조선학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.647-655
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• 2006

In this paper, submerged body dynamics model in vertical plane which can include the effect of free surface and wave is suggested to simulate the motions of submerged body moving beneath free surface precisely. A controller is designed, which can maintain a constant depth below the mean sea level and minimize the pitch angle. Numerical simulations show that the designed controller is effective on depth keeping and minimizing pitch angle in regular waves and irregular waves.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.24-24
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• 2015

최근 생체재료의 개발이 눈부시게 발전되고 생체적합성이 우수한 표면을 요구함에 따라 생체재료의 표면처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Laser Deposition법은 항공기 부품제조 분야에 주로 사용되고 있으며 최근에 오하이오 주립대 타이타늄합금연구센터를 중심으로 표면처리에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 특히 이를 이용하여 치과재료의 표면처리에 응용을 시도하였다. 치과에서 응용될 수 있는 경우는 주로 임플란트는 부분 또는 완전 무치악 환자의 보철수복에 사용되는 보철물의 제작등에 사용될 수 있으며 이중에서도 특히 생체용 임플란트의 표면처리응용으로 임플란트와 조직간의 접합성을 개선하는 표면처리법으로 연구되었다. 임플란트의 성공과 실패는 물성적인 측면에서 임플란트의 형태, 표면거칠기 및 표면처리방법, 초기하중 등에 의하여 좌우되며 임플란트 재료에 작용하는 응력차폐는 생체적합성을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 이를 위하여 저 탄성계수합금을 설계하지만 하중을 버티는 강도가 낮아지는 단점이 있어 레이저증착법을 이용하여 임플란트재료인 Ti6Al4V합금에 탄성계수가 낮은 Ta, Nb등을 코팅하는 방법을 통하여 이를 해결하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 이 방법은 최근의 3D 프린팅의 원리가 되고 있다. 따라서 발표에서는 Laser Deposition방법을 이용하여 치의학분야에서 응용되고 있는 예를 강연하고 응용 가능 분야에 대하여 토론 하고자한다. 또한 펨토레이저를 이용하여 생체합금의 표면처리는 생체활성화를 더욱 증진시키며 이를 위하여 많은 연구 수행되고 있다. 본 발표에서는 매식용 합금 표면에 펨토레이저를 이용하여 텍스춰링하여 세포가 잘 성장 할 수 있는 크기의 조절함으로써 기존의 표면처리와는 다른 효과를 얻을 수 있는 장점을 알아본다. 펨토레이저를 이용하면 여러 가지 형태의 텍스춰링이 가능하며 원형, 사각형등등 자유자제로 형태의 묘사가 가능하고 깊이 또한 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 지금까지는 표면 개질에 사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 (${\lambda}=532nm$)를 사용하거나, 자외선파장영역의 레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보편화되었다. 이를 이용하여 제조된 Ti합금에 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 나노크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 나노튜브를 형성하여 그 표면특성의 변화를 알아보고 펨토레이저가 의료분야에 적용되고 있는 예를 살펴보고자 한다.

• 접착 및 계면
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• 제23권4호
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• pp.122-129
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• 2022

본 연구에서는 산소 플라즈마 처리시간을 실험 변수로 하여 금속섬유를 처리한 후 섬유표면에 산소함유 기능성 관능기를 도입하여 금속섬유의 친수성을 향상시키기 위한 연구로 플라즈마 처리 전, 후의 표면 특성 변화를 scanning electron microscope (SEM)과 x-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 사용하여 관찰하였다. 또한 플라즈마 처리시간이 금속섬유의 표면에 미치는 영향을 관찰하기 위해 극성 용매와 비극성 용매에 대한 금속섬유의 접촉각 변화를 측정하였다. 측정된 접촉각을 이용해 표면 자유에너지 변화를 계산한 후 산소 플라즈마 처리 전, 후의 금속섬유에 대한 접촉각과 표면 자유에너지를 비교하였으며 접착일과의 상관관계도 고찰하였다. 이런 금속섬유의 표면 변화가 다른 소재와의 복합 시 계면에서의 전단강도 향상에 미치는 영향을 알아보기 위해 microdroplet 시편을 제조하여 계면 전단강도를 측정하였으며 접착일과의 상관관계도 함께 파악하였다. 따라서, 금속섬유의 산소플라즈마 처리는 섬유표면에 물리적인 표면적 증가로 인한 수지와의 접촉면의 증가와 표면의 산소함유 기능성 관능기의 도입에 따른 접촉각, 표면 에너지의 변화에 따른 표면 친수화로 고분자 수지와의 계면 전단강도를 향상시켜주는 결과를 얻었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권4호
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• pp.555-562
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• 1998

비균일 자장이 도가니에 인가되어 있는 상황에서 정상상태의 Czochralski 유동장과 비정상상태의 산소농도장에 대한 연구가 수치해석적인 방법으로 연구되었다. 여기에서 기준 자장의 세기가 B=0.1T, 0.2T, 0.3T의 경우에 대한 연구가 수행되었다. 가열에 의한 부력의 효과와 자유표면의 표면장력에 의한 열모세관 효과에 의하여 유발되는 자오면 유동은 비균일 자장에 의하여 차등적으로 억제되고 있다. 자자의 세기가 증가하면 자오면 유동에서 발생하는 순환류의 중심은 결정으로 접근하며, 순환류의 크기도 작아진다. 결정으로 흡수되는 산소의 세기가 클수록 낮아지며 농도분포는 균일해지는 경향을 갖는다.