• 비파괴검사학회지
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• 제14권4호
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• pp.219-227
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• 1995

아르곤 이온 레이저를 광원으로 시편을 주기적으로 가열하여 광음향신호를 발생시키고 가속도 센서로 측정하는 2차원 광음향 현미경을 제작하였다. 다양한 결함을 가진 알루미늄 시편을 검사하고 광음향현미경의 특성을 조사하였으며 변조주파수, 레이저광의 단면적 등 실험 조건에 대한 의존성을 조사하여 적절한 실험조건을 확립하였다.

• 한국진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.290-295
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• 2000

KAIST-TOKAMAK에서 재현성이 좋은 저항가열 플라즈마를 발생시키는데 필요한 전이온화(pre-ionization)에 응용하기 위해 2.45 GHz 마그네트론을 사용하여 간편한 마이크로파 발생장치를 개발하였다. 장치에 사용한 마그네트론은 출력 500 W, 주파수 2.45 GHz이며, 일반적인 가정용 전자오븐(microwave oven)에 사용된다. 기존의 가정용 마그네트론은 음극(cathode)과 양극(anode)사이에 걸리는 고전압이 60 Hz의 주기를 갖기 때문에 약 16ms마다 약 8 ms 동안만 주기적으로 마이크로파를 발생한다. 이 마그네트론을 사용하여 토카막 전이온화에 충분할 정도로 연속적으로 발생되는 마이크로파를 얻기 위해서 음극과 양극사이에 개량된 회로로 리플전압이 작은 DC 고전압(5 kV 1 A)을 인가하였다. 본 논문에서는 주기적으로 생성.소멸하는 ECH 플라즈마와 연속적인 ECH 플라즈마를 발생시켜 랑뮈어탐침과 광증배관(PMT)을 이용한 이온 포화전류와 $H_\alpha$/ 방출(emission)을 측정하여 마이크로파 발생장치의 특성을 조사하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.35-41
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• 2013

금형온도는 사출성형시 수지의 유동특성이나 성형품의 변형에 영향을 미치는 중요한 변수로서, 고온의 수지 주입과 냉각회로에 주입되는 냉각수의 영향을 받아 사출 사이클이 반복될수록 온도의 상승과 하강이 반복되는 주기적인 변화특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 금형 냉각회로에 저온과 고온의 유체를 번갈아 주입하는 가변 금형온도 제어기법을 적용하여 성형전에는 금형온도를 높게 유지하고 성형후에는 낮게 유지함으로써 사출성형시 품질과 생산성을 동시에 높일 수 있는 연구를 수행하였다. 특히 열전달-유동해석을 연계한 다중사이클 사출성형 과도해석을 수행하여 수지와 금형, 냉각수간의 과도적인 온도변화를 수치적으로 고찰하였고, 기존 냉각방법과의 해석결과를 비교하여 제안된 가변 금형온도 제어기법의 가열 및 냉각과정에서의 효율성을 비교하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권6호
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• pp.467-475
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• 2002

가온 프로브를 사용하여 직장을 통한 온열치교법이 비침습적 전립선치료의 한 방법으로 사용되고 있으나 직장벽 내에서의 과도한 온도에 의한 가열은 장점막의 손상을 입힐 뿐만 아니라 전립선 전체를 적절한 온도까지 가열하기가 어렵다고 알려져 있다. 따라서 전립선과 온열치료 시스템 사이에서 일어나는 열전달 메카니즘에 관한 보다 정확한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 전립선 표면에 가해진 냉.온 자극이 전립선 내부의 온도 분포에 미치는 영향을 수치해석을 이용하여 검토하였다. 유한체적 프로그램인 "FLUENT"를 사용하여 비정상상태의 열전도방정식을 해석하여 전립선 내의 시간에 따른 온도분포를 고찰하고, 가열 및 냉각시간, 가열 및 냉각온도 등이 전립선 내부의 온도분포와 온열효과가 전달되는 영역을 규명하였다. 온열 치료법(40~45$^{\circ}C$)에 의해 온열효과가 나타나는 전립선의 내부 영역을 가시화하고, 가열/냉각의 반복 자극이 전립선의 온도분포에 미치는 영향을 조사한 결과 통상적인 온열 치료법에 의한 온열효과는 전립선의 낮은 열전도도의 영향에 의해 전립선의 일부 영역에만 도달되는 한계를 보였다. 가열/냉각의 냉.온 자극을 반복하면서 열적 자극효과를 고려한 냉.온 치료시스템을 개발하기 위하여 냉.온 자극 온도와 시간이 전립선 내부에 미치는 열전달 메카니즘을 고찰하여 원하는 자극주기와 전립선 내부 온도자극 정도를 설정하기 위한 유효한 자극패턴을 제시할 수 있는 기초자료를 획득하였다. 또한, 전립선 조직내부를 통과하는 혈액의 유동이 조직의 온도분포 및 열전달에 미치는 영향을 검토한 결과 냉온 자극 강도에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 냉온자극에 의한 전립선치료기의 자극프로브의 형상 설계와 가열에 의한 온열 효과 및 가열/냉각의 반복에 의한 열자극 효과를 동시에 얻을 수 있는 자극시스템을 개발하는 데에 유용하게 사용할 수 있으리라 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.559-559
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• 2013

KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 장치는 차세대 에너지원 중의 하나인 핵융합로를 위한 과학기술 기반을 마련하기 위해 개발된 중형급 토카막 실험장치로서 토카막 운전 영역의 확장과 안정성 확보, 정상상태 운전 도달을 위한 방법 연구, 최적화된 플라즈마 상태와 연속 운전 실현 등을 주요 목표로 하고 있다. 이를 위해 핵융합 반응에 의한 점화조건과 가까운 상태로 플라즈마를 가열해주어야 하며, 토카막 장치의 저항가열 이외에도 외부에서 추가 가열이 반드시 필요하다. 중성 입자빔 입사 장치는 현재 토카막에서 사용되고 있는 가열장치 중 가장 신뢰성있는 추가 가열 장치라 할 수 있으며 한국 원자력연구원에서는 1997년부터 KSTAR 토카막 실험 장치에 사용될 중성 입자빔 입사 장치를 개발해왔었다. 중성빔 입사 장치는 크게 이온원, 진공함, 열량계, 진공 펌프, 중성화 장치, 이온덤프와 전자석으로 이루어져 있으며, 이중 이온원은 중성빔의 성능을 좌우하는 핵심적인 장치라 할 수 있다. 최근 한국원자력연구원에서는 2 MW 중성 입자빔 입사장치용 이온원 개발을 완료하여 KSTAR 토카막 장치에 설치하였으며, 2013년 현재 KSTAR에는 총 두 개의 이온원이 장착되어 최대 약 3 MW 이상의 중수소 중성 입자빔을 입사하여 KSTAR 토카막 실험의 H-mode 달성과 운전 시나리오 연구에 많은 기여를 하고 있다. 한국원자력연구원에서 최초로 개발된 이온원은 미국 TFTR 장치에서 사용되었던 US LPIS (Long Pulse Ion Source)를 기본으로 하여 국내 개발을 수행하였다. 이 온원은 크게 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부와 발생된 이온을 인출 및 가속시키는 가속부로 구성되는데, 개발과정에서 가장 먼저 KSTAR의 장주기 운전에 적합하도록 플라즈마 방전부와 가속부의 냉각회로를 요구되는 열부하에 맞게 설계 수정하였다. 그 후 플라즈마 방전부는 방전 시간과 안정성, 플라즈마 밀도의 균일도, 정격 운전, 방전 효율 등을 고려하여 수정 보완하며 개발을 진행하여왔다. 가속부의 경우 국내 제작기술의 한계를 극복하기 위해 빔 인출그리드를 TFTR의 US LPIS 모델의 슬릿형 그리드 타입에서 원형 인출구 타입으로 변경하였으며, 이후 가속 전극의 고전압 내전력 문제, 빔 인출 전류와 전력, 인출 빔의 광학적 질(quality), 빔 인출 시간 동안의 안정성 등을 위해 그리드의 크기와 간격, 모양 등을 변경하여 개발을 수 행하여 왔다. 이 논문은 한국원자력연구원에서 개발이 진행되어 왔던 이온원들을 시간적으로 되짚어 보면서 현재까지의 성과와 문제점, 그리고 앞으로의 개발 방향에 대해 논의하고자 한다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2001년도 추계 학술대회논문집
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• pp.112-117
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• 2001

A numerical investigation is made of unsteady double-diffusive convection of a Boussinesq fluid in a rectangular cavity subject to time-periodic thermal excitations. The fluid is initially stratified between the top endwall of low solute concentration and the bottom endwall of high solute concentration. A time-dependent heat flux varying in a square wave fashion, is applied on one sidewall to induce buoyant convection. The influences of the imposed periodicity on double-diffusive convection are scrutinized. A special concern is on the occurrence of resonance that the fluctuations of flow and attendant heat and mass transfers are mostly amplified at certain eigenmodes of the fluid system. Numerical solutions are analyzed to illustrate the characteristic features of resonant convection.

• 동력기계공학회지
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• 제3권3호
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• pp.14-21
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• 1999

The wave nature of heat conduction has been developed in situations involving extreme thermal gradients, very short times, or temperatures near absolute zero. Under the excitation of a periodic surface heating in a finite medium, the hyperbolic and parabolic heat conduction equations and the damped wave equations in heat flux are presented for comparative analysis by using the Green's function with the integral transform technique. The Kummer transformation is also utilized to accelerate the rate of convergence of these solutions. On the other hand, the temperature distributions are obtained through integration of the energy conservation law with respect to time. For hyperbolic heat conduction, the heat flux distribution does not exist throughout all the region in a finite medium within the range of very short times(${\xi}<{\eta}_l$). It is shown that due to the thermal relaxation time, the hyperbolic heat conduction equation has thermal wave characteristics as the damped wave equation has wave nature.

• 한국전산유체공학회지
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• 제7권1호
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• pp.36-43
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• 2002

A numerical investigation is made of unsteady double-diffusive convection of a Boussinesq fluid in a rectangular cavity subject to time-periodic thermal excitations. The fluid is initially stratified between the top endwall of low solute concentration and the bottom endwall of high solute concentration. A time-dependent heat flux varying in a square wave fashion, is applied on one sidewall to induce buoyant convection. The influences of the imposed periodicity on double-diffusive convection are examined. A special concern is on the occurrence of resonance that the fluctuations of flow and attendant heat and mass transfers are mostly amplified at certain eigenmodes of the fluid system. Numerical solutions illustrate that resonant convection results in a conspicuous enhancement of time-mean mass transfer rate.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권9호
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• pp.1760-1769
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• 1992

본 연구에서는 원관의 외벽에 일정 열 유속이 가해지고 원관 입구에 주기적인 압력이 주어질때 축방향으로 유동 및 온도가 주기적으로 완전 발달된 영역에서, 맥동 진동수 및 시간 평균 유량의 변화에 따른 원관 벽면과 원관 내부 유체 온도의 시간적 변화를 측정 하고자 하였다. 아울러 맥동 유동에서의 열전달 특성을 비맥동 유동 에서의 결과와 비교 검토 하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.52-52
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• 2003

악성종양을 치료하는 방법중 방사선과 온열요법은 가장 강력한 치료방법으로 연구되어왔으며 이를 병용함으로 서 상승효과를 얻을 수 있다. 인체조직에 41$^{\circ}C$ 이상의 열을 가하면 세포질의 단백질변성으로 세포에 손상을 주어 세포가 사멸하게 되며 세포의 생존율은 가열시간 즉 열량에 따라 지수적으로 감소한다. 온열은 세포주기중 방사선 저항성이 매우 큰 DNA 합성시기와 산도가 높을 때 감수성이 매우 크기 때문에 방사선과 병용요법은 상호 상승효과를 가져온다. 이와 같이 온열을 이용한 악성종양의 치료가능성은 생물학적 기초연구와 임상시험에서 경이적인 효과를 얻을 수 있었으나 아직 까지 가열방법과 온도분포측정이 큰 과제로 남아있으며 주위건강조직의 가열을 피하면서 인체 깊은 곳에 존재하는 종양에만 집중 가열하는 방법인 삽입형 온열치료방법에 대한 연구가 집중되었다. 한편 방사선 치료방법은 주위 건강조직의 피폭을 최소로 줄이고 종양에만 집중 조사가 요구되며 자궁암, 유방암, 뇌암등 부피가 작고 집중적 치료를 요하는 종양은 방사성동위원소를 이용한 근접 삽입치료 (Brachyradiotherapy)가 큰 효과를 나타내고 있다 방사선과 온열의 병행 치료를 위하여 방사선 삽입 치료에 사용한 선원 삽입관을 그대로 두고 삽입관 속에 방사성 동위원소 대신 온열 전극을 넣어 열을 가하는 방사선 온열 병용치료방법을 고안하였으며 방사선과 온열병용에 사용할 최적 삽입관의 제작과 이에 따른 온도분포의 측정과 최적삽입방법을 결정하였다. 방사선 삽입치료용 폴리에찌렌 삽입관의 외부에 금박을 입혀 라디오파 첨극을 삽입할 때 서로 연결되도록 고안 제작함으로서 방사선 삽입치료와 자입식 온열치료를 동시에 만족하게 수행할 수 있는 병용삽입관 (Flexible thermoradiotherapy probes)을 제작하였다. 전도율이 큰 금박부위가 직접 조직에 접촉됨으로 라디오파의 전달이 용이하며 금박의 길이를 2 cm 에서 5 cm 로 구분제작 함으로서 종양의 크기와 모양에 따라 선택할 수 있도록 하였다. 라디오파를 이용한 온열분포의 측정은 인체조직과 전기적 특성이 비슷한 물질인 한천 팬텀 제작하여 사용하였으며 온도분포 측정은 열전대와 서머그람으로 시행하였다. 생체조직 내에서의 온도분포와 온열효과를 관찰하기 위하여 직접 개의 뇌를 이용하여 시행하였으며 4 개의 전극을 이용하여 43$^{\circ}C$로 50분간 가열하고 일주일후 개를 회생시켜 개 뇌에 대한 조직학적 검사를 시행하였다. 한편 팬텀 표면에서 중앙부로 안테나 길이가 2 cm 인 4 개의 전극을 1 cm 간격으로 정사각형이 되도록 삽입하여 가열하였을 때 90% 등온곡선이 반경 1.25의 원형으로 균일하게 분포되었고 종단면상 삽입관의 길이에 따라 균일한 온도분포가 이루어졌다. 전극을 2 cm 간격으로 삽일 하였을 때 90% 등온곡선이 1.75 반경으로 거의 4 각형의 균일한 분포를 얻었으나 전극의 간격이 증가하면 전도율이 떨어져서 전극 중심부에 불균일한 온도분포를 형성하였다. 동물실험에서 정상 개의 뇌 실질에 자입하여 직접 정방형의 중심을 43$^{\circ}C$로 유지하며 50분간 온열 요법을 시행한 후 관찰한 조직병리학적 소견은 liquefactive necrosis, pyknosis of neuronal element 및 polymorphonuclear leukocytes들의 회백질에서 급성기에 관찰되었고 liquefactive necrosis 주위에 lipid-laden macrophage들이 관찰됨이 공통적인 특정이었으며 후기변화로 괴사조직 주위로 신경교세포의 증식이 관찰되었다.