• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제21권4호
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• pp.331-355
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• 1997

본 연구에서는 에어챔버가 설치된 펌프관로계에서 수격현상에 대한 현장실험을 실시하고, 에어챔버의 입력변수 및 설계인자가 수격현상에 어떠한 영향을 미치는지 수치계산과 실험을 통하여 조사한 후 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 수치계산에 사용된 입력변수중 폴리트로프지수, 오리피스 유량계수, 압력파 전파속도순으로 수격현상에 대한 영향이 크게 나타났으며, 수치계산은 이 변수값이 각각 1.3, 0.7, 1,050m/s일 때 측정된 압력변동 및 공기체적변화를 가장 잘 모사하였다. (2) 에어챔버내 초기공기체적이 증가하면 압축공기의 압력변화율이 작아지기 때문에 수격현상의 주기는 길어지고, 관로내 압력변화는 감소하였다. 측관에 설치한 오리피스 내경을 줄임으로써 상승압은 상당히 완화되었으며, 시간이 지남에 따라 수격작용도 보다 빨리 감쇄되었다. 수치계산결과는 수격현상의 1-2주기까지 측정값과 비교적 잘 일치하였으며, 펌프관로계에 작용하는 최대.최소압력 및 그 발생시간도 합리적으로 예측되었다. (3) 수치계산은 측정된 과도특성 값들을 약 5%이내의 오차로 예측하였으며, 개발된 전산프로그램은 실제 펌프관로계에 대한 수격완화장치를 설계하는데 매우 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.388-397
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• 2010

A two-dimensional time-domain, potential-theory-based fully nonlinear numerical wave tank (NWT) was developed by using boundary element method and the mixed Eulerian-Lagrangian (MEL) approach for free-surface node treatment. The NWT was applied to prediction of primary wave energy conversion efficiency of a bottom-mounted oscillating water column (OWC) wave power device. The nonlinear free-surface condition inside the chamber was specially devised to represent the pneumatic pressure due to airflow velocity and viscous energy loss at the chamber entrance due to wave column motion. The newly developed NWT technique was verified through comparison with given experimental results. The maximum energy extraction was estimated with various chamber-air duct volume ratios.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.448-448
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• 2013

최근 생물학적 분석 기구에서 시료를 처리, 분리, 검출, 샘플링 또는 분석하기 위해 사용되는 마이크로펌프(Micropump)에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 전자소자의 성능과 신뢰성의 증진을 위한 전자소자의 열 문제를 해결하기 위해 냉각장치로 마이크로 펌프가 적용되기도 한다. 그 외에도 마이크로펌프는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 마이크로펌프는 작동 방식에 따라 압전형, 공압형, 열공압형, 연동형 등의 여러 종류로 분류되고 있다. 그중에서도 최근에는 연동형 마이크로 펌프의 개발이 각광받고 있다. 기존의 연동형 펌프들은 다중 챔버를 가지고 있으며, 각각의 챔버 내에서 Dead volume이 많이 발생할 뿐만 아니라 이상적인 연동운동과는 차이가 많이 나는 문제점을 가지고 있다. 또한 압전방식과 열공압방식은 느린 응답성으로 인해 효율적인 유체 이동이 어렵다. 본 논문에서는 이상적인 연동운동을 구현하기 위하여 기존의 연동형 펌프의 단점을 보완하고, 하나의 챔버에 다중전극 구조를 가지는 정전기력방식의 연동형 펌프를 개발하였다. 정전기력방식으로 펌프를 구동함으로써, 저전력으로 펌프구동이 가능하며, 하나의 챔버에 다중전극을 설치함으로써 이상적인 연동운동을 재현하였다. 그리고 Dead volume을 최소화 하였다. 또한, 빠른 반응속도로 인해 효율적인 유체 이동을 실현시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안된 마이크로 펌프의 구성은 크게 챔버, 박막, Inlet/outlet hole으로 구성되었다. 챔버는 Si-wafer에 wet etching 공정으로 제작 하였고 그 위에 알루미늄 박막을 200 nm 증착시켰다. 챔버는 가로 32 mm, 세로 5 mm, 깊이는 $15{\mu}m$, 부피는 $200{\mu}l$으로 제작되었다. 박막은 폴리이미드(polyimide)를 사용하여 $3{\mu}m$의 두께로 제작 되었으며, 폴리이미드 박막 사이에는 200 nm 두께의 4개의 알루미늄 박막 전극을 삽입시켰다. 삽입된 4개의 전극에 개별적인 전기신호를 보냄으로써 연동운동이 가능하다. Inlet/outlet hole은 직경 2 mm의 크기로 제작되었으며, 튜브를 연결하여 유체가 흐를 수 있는 체널을 형성하였다. 제작된 마이크로 펌프의 구동전압은 115 V이며, 인가되는 주파수를 1 Hz~100 KHz까지 변화시켜 유량을 측정하였다. 작동 유체는 공기이며, 유량측정은 튜브 내에 물방울을 삽입하여 시간에 따른 이동거리를 관측하였다. 측정결과 2.2 KHz에서 2.4 mm/min의 가장 높은 유량을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안된 연동형 마이크로펌프는 이상적인 연동운동이 가능함으로써 기존의 연동형 방식의 문제점을 보완하였으며, 생명과학, 의학, 화학 등의 분야에서 적용이 가능하리라 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.255-268
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• 2018

해저터널은 시공중 예측치 못한 고수압으로 인한 해수 침투가 발생할 가능성이 매우 크다. 이에 고수압조건에서 차수 및 보강효과가 탁월한 인공 동결 공법의 적용이 대두되고 있다. 본 연구에서는 인공 동결 공법에 필요한 냉매량을 산정하기 위해 열흐름 에너지 이론 모델에 의한 이론적인 값을 계산하고, 동결 챔버 실험결과 및 수치해석결과와의 비교를 통해 적정성을 검증하였다. 염분과 수압에 따른 열적 역학적 특성 변화를 규명하기 위해 동결용 챔버를 제작하여 염분과 수압 조건에 따라 사질토의 동결 시간을 파악하였다. 또한, 이론값과 수치해석 결과의 동결 시간은 유사한 경향을 확인하였다. 동결공법의 냉매량은 수치해석의 결과를 기반으로, 동결 챔버 실험을 통해 동결 효율의 결과와 이론식을 통한 동결 유지를 위한 에너지 비율을 적용하여 산정하였다. 동결유지를 위한 에너지 비율은 해저터널의 토피고와 해저면의 수온에 따라 좌우될 것으로 판단된다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권12호
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• pp.1128-1138
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• 2010

정밀 방진에서 전형적인 문제로 고하중으로 인한 저주파 공진 특성이 있다. 전자기 에어 스프징은 진동 제어 장치이자 능동형 방진 장치이다. 이 연구에서 전자기 에어 스프링은 반도체 생산을 위한 저주파 공진을 제거하는 것을 목적으로 한다. 능동형 방진 장치로 기계 및 전가 부분은 2.5톤의 하 중에 작동되도록 설계하였다. 전자기 스프링은 탄성 공압 챔버 내에 공기압을 이용하여 띄우고, 전자기 된 시스템에 의하면 공진 주파수 영역에서 제어 시간 및 최고 피크가 상당히 줄어들었고, 그 결과 피동형 시스템 상의 고유 진동에 의해 발생되는 공진을 피할 수 있음을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.43-44
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• 2008

PECVD 방식에 의거 low-k 유전상수를 갖는 층간 절연막 (ILD)를 제작하였다. 전구체 BTMSM 액체를 기화하여 16sccm 에서부터 1 sccm씩 증가하면서 25sccm 까지 p-Si[100] 기판위에 유량비를 조절하였으며 60 sccm으로 일정산소 $O_2$ 가스를 반응 챔버에 도달하도록 하였다. 제작된 시편의 구성성분은 FTIR의 흡수선으로 확인하였고, 알루미늄 전극을 구현한 MIS (Al/SiOCH/p-si(100)) 구조의 커패시터를 가지고 정전용량-전압 (C-V) 특성을 측정하여 유전상수를 계산하였다. BTMSM/$O_2$에 의한 층간절연막의 k ~ 2 근방의 저유전상수는 유량비에 민감하게 의존되고 열처리에 의하여 $CH_3$의 소멸 및 Si-O-Si(C) 성장하는 효과에 의하여 더 낮아짐을 확인할 수 있었다. 또한 상온 및 대기압에서 공기 중에 노출시켜 자연 산화과정을 겪은 시편들의 유전상수는 전체적으로 증가하였지만, 열처리한 박막이 상대적으로 안정화된 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.520-520
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• 2013

Lateral 구조를 갖는 탄소나노튜브 에미터 캐소드의 금속전극 선폭과 간격은 탄소나노튜브 에미터 밀도와 게이트에 인가되는 전계의 크기에 밀접한 관계가 있어 전계방출특성에 큰 영향을 나타내므로 조속한 상업화를 위해서는 최적화 연구가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 금속전극의 선폭과 간격을 110/30, 80/30, 40/30과 120/20, 90/20, 20/20 ${\mu}m$로 각각 변화시켜 4.6인치 탄소나노튜브 에미터 기반 flat light lamp 개발연구를 진행하였다. 이때 사용한 금속전극은 2 mm 두께를 갖는 4.6인치 소다라임 글라스 위에 패턴 된 PR에 Ag를 sputtering하여 증착 후 PR을 lift-off하여 형성하였다. 이와 같이 형성된 금속전극은 ~1 ${\mu}m$와 12 nm의 두께와 표면단차를 각각 가지고 있었다. 형성된 금속전극 위에 유전체와 탄소나노튜브 에미터를 각각의 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄와 소성과정을 통해 형성하였다. 이때 레이저 빔을 전극사이의 빈 공간에 조사하여 탄소나노튜브 에미터를 금속전극 위에 정밀하게 정렬하였으며 잔존하는 유기물과 유기용매를 없애기 위해 대기압 공기분위기의 $410^{\circ}C$에서 10분간 소성과정을 거친 후 접착테이프를 사용하여 잔탄 속에 있는 탄소나노튜브 에미터를 물리적 힘으로 수직하게 노출시켜 캐소드를 준비하였다. 애노드는 전계에 의해 방출된 전자의 측정과 전계방출 이미지를 얻기 위해서 P22 형광체와 Al박막이 증착된 2 mm 두께의 소다라임 글라스를 사용하였다. 캐소드와 애노드 사이의 간격은 6~10 mm로 유지하였고, 진공챔버의 기본 압력을 $5{\times}10^{-6}$ Torr 이하로 유지하였다. 캐소드와 게이트 전극에 1, 4 kHz와 3% duty를 갖는 bipolar 형태의 DC 사각펄스파를, 애노드에 ~18 kV의 DC 고전압을 각각 인가하여 평가하였으며 추후, 이렇게 제작된 다양한 선폭과 간격을 갖는 탄소나노튜브 에미터 기반 flat light lamp의 전계방출특성과 효율에 대한 비교 연구를 진행할 계획이다.

• 한국해양공학회지
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• 제26권3호
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• pp.33-38
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• 2012

The aim of this experimental study was to analyze the effect of the shape parameters and chamber pressure of a land-based oscillating water column (OWC) in regular incident waves. The magnitude of the free surface elevations inside the chamber was measured in a two-dimensional wave tank for various chamber skirt drafts and bottom slope angles. The surface elevations were also measured under both open chamber and partially open chamber conditions. From these measurements, the optimum shape of the OWC device could be predicted for the maximum wave energy conversion efficiency. It was found that the resonance frequency of the OWC system associated with incident waves moved toward the long wave region with increments of the draft of the chamber skirt and bottom slope. The behavior of the free surface elevation inside the chamber was also found to be dependent on the chamber pressure.

• 한국해양공학회지
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• 제26권6호
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• pp.53-58
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• 2012

An experimental study on the hydrodynamic performance of a backward bent duct buoy (BBDB) was performed in a 2D wave tank. The BBDB is one of the promising oscillating water column (OWC) types of floating wave energy converters. Two different corner-shaped BBDBs (sharp-corner and round-corner) were used to measure the maximum chamber surface elevations and body motions for various incident wave conditions, and their hydrodynamic characteristics were compared. In order to investigate the effect of the pneumatic pressure inside the chamber, the heave and pitch angle interacted with elevations were compared for both open chamber and partially open chamber BBDBs. From the comparison study, the deviation in the chamber surface elevations between the two shapes of BBDBs was found to be significant near the resonance period, which may be explained by viscous energy loss. It was also found that the pneumatic pressure noticeably affected the chamber surface elevation and body motions.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.279-287
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• 2018

실란트는 현대 건축물의 중요한 요소로 사용되고 있으며, 습기, 공기, 기타 물질의 침입에 대한 방벽을 제공함으로서 내후성에 대한 건물 보호의 역할을 한다. 다양한 환경에 노출되어 물리적, 화학적, 기계적 특성이 변화되어 수명이 단축되는 경우가 많으며, UV, 습기, 온도 신축 등은 내구성과 직결되는 중요한 이슈이다. 본 연구에서는 구조용 실링마감재의 내구성능을 실내에서 검증하기 위한 장비로서 외기의 환경을 모사할 수 있는 복합열화시험 챔버를 제작하였다. 황사, 산성비, 미생물에 의한 오염 등 특이 기상 상황의 재현은 어려우며 외기 환경을 100 % 모사하는 것은 불가능한 것으로 판단되며, 구조용 실링재의 옥외폭로시험방법과 복합열화시험장치에 대한 내후성 시험 결과 간의 상관관계를 통해 재현성을 확보하고자 연구하였다. 옥외폭로시험의 변위량 시험 결과 실링재의 응집력이 분해되어 연질화가 진행되는 것으로 판단되었고, 옥외폭로 1년 후 변위는 초기 물성치보다 3600 Pa에서 3배 정도 차이가 나는것을 볼 수 있었고, 비교제품의 경우 최대 7배까지 변위가 차이나는 것으로 확인되었다. 복합열화시험장치에서 변위시험결과 열화되어 탄성 및 인장특성이 감소하는 경향을 나타내었다. 변성실리콘 실링재의 경우는 현재 400 Cycle을 완료하여 옥외폭로 12개월의 물성저하를 확인하였다. 시험체의 변형은 육안으로는 확인할 수 없어 상대적으로 실리콘 실링재 제품보다 상태 안정성이 양호한 것으로 판단된다. 옥외폭로시험 결과, 복합열화시험장치가 체계화되어 관련 지침 또는 규격 등에 제안된다면, 실제 사용환경에서 12개월의 예상수명을 실내에서 3개월 미만에서 검증할 수 있는 방법으로 향후, 경제적 손실저감, 공기단축, 설계에 예상 가능한 재료의 선정 등에 활용될 것으로 기대된다.