• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2010.05a
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• pp.448-450
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• 2010

Free surface liquid jet impingement, which is applicable to cooling of hot plates in a steel-making process, is investigated numerically by solving the conservation equations of mass, momentum and energy in the liquid and gas phases. The free-surface of liquid-gas interface is tracked by an improved level-set method incorporating a sharp-interface technique for accurate imposition of stress and heat flux conditions on the liquid-gas interface. The level-set approach is combined with a non-equilibrium $k-{\omega}$ turbulence model. The computations are made for slit nozzle jets to investigate their flow and cooling characteristics. Also, the effects of jetting angle, velocity and moving velocity of plate on the interfacial motion and the associated flow and temperature fields are quantified.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.12 no.6
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• pp.2470-2476
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• 2011

Inherent strain method, a hybrid method of experimental and numerical, is known to be very efficient in predicting the plate deformation due to line heating. For the simulation of deformation using inherent strain method, it is important to determine the magnitude and the region of inherent strain properly. Because the phase of steel transforms differently depending on the actual speed of cooling following line heating, it should be also considered in determining the inherent strain. A heat transfer analysis method including the effects of impinging water jet, film boiling, and radiation is proposed to simulate the water cooling process widely used in shipyards. From the above simulation it is possible to obtain the actual speed of cooling and volume percentage of each phase in the inherent strain region of a line heated steel plate. Based on the material properties calculated from the volume percentage of each phase, it should be possible to predict the plate deformations due to line heating with better precision.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.24 no.2
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• pp.204-213
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• 2000

This study deals with jet impingement, which is extensively used in the process industries to achieve intense heating, cooling or drying rates and also widely employed as a test flow for turbulent models due to its complex flow configuration, on a flat plate by numerical methods. In this calculation, the finite volume method was employed to solve the Navier-stokes equation based on the non-orthogonal coordinate with non-staggered variable arrangement. To get a better understanding for the fluid flow and heat transfer characteristics of the turbulent jet impingements, $k-{\varepsilon}-{\overline{v^{'2}}}$ turbulent model was adapted and compared with the experimental data and the result of standard $k-{\varepsilon}$ turbulent model. Numerical calculations were carried out with various flow rates, nozzle to plate distances. In the case of the axisymmetric jet impingement on a flat plate, $k-{\varepsilon}-{\overline{v^{'2}}}$ turbulent model showed better agreement with the experimental data than the standard $k-{\varepsilon}$ turbulent model in the prediction of the mean velocity profiles, the turbulent velocity profiles. the turbulent shear stress and the heat transfer rate. The highest heat transfer rate can be obtained when the impingement occurs within the potential core..

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.482-482
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• 2013

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 표면 손상, 화학 반응, 부산물, 세정 효율 등 여러 가지 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 가스클러스터 장치를 이용한 세정 특성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상을 최소화 하고 상대적으로 높은 효율로 오염입자를 제거하게 된다. 클러스터 세정 장비를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사 거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터를 이용한 세정 특성을 평가하기 위하여 이러한 변수에 따라서 오염 입자의 종류, 크기에 따른 PRE (particle removal efficiency)를 평가하고 다양한 선폭의 패턴을 이용하여 손상 실험을 수행하였다. 제거 효율에 사용된 입자는 $CeO_2$와 $SiO_2$이며, 각각 30, 50, 100, 300 nm 크기를 정량적으로 오염시킨 쿠폰 웨이퍼를 제조하여 세정 효율을 평가하였다. 정량적 오염에는 SMPS (scanning mobility particle sizer)를 이용한 크기 분류와 정전기적 입자 부착 시스템이 사용되었다. 또한 패턴 붕괴 평가에는 35~180 nm 선폭을 가지는 Poly-Si 패턴을 이용하였다. 실험 결과 클러스터 형성 조건에 따라 상대적으로 낮은 패턴 붕괴에서 95% 이상의 높은 오염입자 제거효율을 전반적으로 보이는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이론적 계산에 기반하여 세정에 요구되는 클러스터 크기를 가정하고, 이를 통하여 세정에 적용할 경우 높은 기존 세정 방법의 단점을 보완하면서 높은 세정 효율을 가지는 대체 세정 방안으로 이용할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.8 no.2
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• pp.10-17
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• 2004

The results of the combustion performance tests of gas generator which supplies hot gas into the turbine of turbo-pump for liquid rocket engine and uses LOx and kerosene as propellant are described. The gas generator consists of a injector head with F-O-F impinging injector, a water cooled combustion chamber, a gas torch igniter, a turbulence ring and an instrument ring. The effect of turbulence ring and combustion chamber length on performance of gas generator are investigated. The ignition and combustion at design point are stable and the pressure and gas temperature at gas generator exit meets the target. The turbulence ring installed at middle of chamber effectively mixes hot gas with cold gas and the effect of residence time of hot gas in gas generator on combustion efficiency is small. Test results show that the main parameter controlling the gas temperature at gas generator exit is overall O/F ratio.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.5
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• pp.668-676
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• 2003

The effect of nozzle height on heat transfer of a hot steel plate cooled by an impinging liquid jet is not well understood. Previous studies have been based on the dimensionless parameter z/d. To test the validity of this dimensionless parameter and to investigate gravitational effects on the jet, stagnation velocity of an impinging liquid jet were measured and the cooling experiments of a hot steel plate were conducted for z/d from 6.7 to 75, and an inverse heat conduction method is applied for the quantitative comparison. Also, the critical instability point of a liquid jet was examined over a range of flow rates. The experimental velocity data for the liquid jet were well correlated with the dimensionless number 1/F $r_{z}$$^2$based on distance. It was thought that the z/d parameter was not valid for heat transfer to an impinging liquid jet under gravitational forces. In the cooling experiments, heat transfer was independent of z when 1/F $r_{z}$$^2$< 0.187(z/d = 6.7). However, it was found that the heat transfer quantity for 1/F $r_{z}$$^2$=0.523(z/d = 70) is larger 11% than that in the region for 1/F $r_{z}$$^2$=0.187. The discrepancy between these results and previous research is likely due to the instability of liquid jet.uid jet.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.20 no.12
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• pp.4013-4026
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• 1996

A numerical simulation has been carried out for the jet impinging on a flat plate and a semi-circular concave surface. In this computation finite volume method was employed to solve the full Navier-Stokes equation based on a non-orthogonal coordinate with non staggered variable arrangement. The standard k-.epsilon. turbulent model and low Reynolds number k-.epsilon. model(Launder-Sharmar model) with Yap's correction were adapted. The accuracy of the numerical calculations were compared with various experimental data reported in the literature and showed good predictions of centerline velocity decay, wall pressure distribution and skin friction. For the jet impingement on a semi-circular concave surface, potential core length was calculated for two different nozzle(round edged nozzle and rectangular edged nozzle) to consider effects of the nozzle shape. The result showed that round edged nozzle had longer potential core length than rectangular edged nozzle for the same condition. Heat transfer rate along the concave surface with constant heat flux was calculated for various nozzle exit to surface distance(H/B) in the condition of same jet velocity. The maximum local Nusselt number at the stagnation point occurred at H/B = 8 where the centerline turbulent intensity had maximum value. The predicted Nusselt number showed good agreement with the experimental data at the stagnation point. However heat transfer predictions along the downstream were underestimated. This results suggest that the improved turbulence modeling is required.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.655-655
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• 2013

그래핀은 높은 전자 이동도, 열전도도, 기계적 강도, 유연성 등의 고유한 특성으로 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 특히 전자 소자에의 적용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 전자 소자에 적용하기 위해서는 성장 및 물성에 관한 규명, 응용 소자에 따른 특성 평가가 필요하다. 이러한 소자 특성은 그래핀 물성에 의한 영향이 기본적이지만 에칭, 전사 등의 공정 중 발생하는 오염, 표면 특성, 잔여물 등에 의한 물성 변화 또한 분석 및 제어에 관한 연구가 필요하다. 열화학증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용한 그래핀 합성은 구리 기판을 사용하며, 합성된 그래핀의 에칭, 박리 및 전사 공정이 있다. 이러한 공정 중 발생하는 오염 입자가 그래핀 표면에 흡착되거나, 제거되지 않은 PMMA 잔여물이 그래핀의 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터의 표면 충돌을 이용하여 이러한 오염 물질 및 잔여물을 제거하고 그래핀 표면을 평탄화하는 것에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기 까지 성장 하게 된다. 클러스터를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반 한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 본 연구에서는 이러한 변수들을 제어하여 클러스터를 이용한 그래핀 표면 처리 실험을 수행하였다. 평가는 클러스터 표면 처리 전과 후의 특성 비교에 기반 하였으며, 광학 현미경을 이용한 표면 형상 측정, 라만분광 분석, AFM을 이용한 표면 조도 측정, 그래핀 면저항 측정 결과를 비교하였다. 평가 결과를 통하여 표면 처리를 하지 않은 그래핀에 비하여 면저항과 표면 조도가 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 클러스터 세정은 300 mm 웨이퍼 크기 이상의 대면적을 짧은 시간에 건식으로 세정할 수 있다는 장점이 있어 향후 최적화를 통해 그래핀 양산 시 특성 향상을 위한 후처리 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.16 no.5
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• pp.467-474
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• 2004

This paper presents the results of an experimental investigation for the effect of radiant heat on the evaporation cooling of water droplet in the process of fire extinguishing. The experiments are mainly focused on the surface temperature, the surface roughness and the droplet diameter. The range of surface temperature is T$_{s}$ =80－14$0^{\circ}C$, surface roughness is R$_{a}$=0.08－0.64 ${\mu}{\textrm}{m}$ and the droplet diameter is $\Phi$=3.0 mm in the radiation. The results show that the evaporation time is shorter for the larger surface roughness and the volume of droplet increased when the surface roughness is 0.64 ${\mu}{\textrm}{m}$ at the surface temperature 127$^{\circ}C$. When the surface roughness is 0.64 ${\mu}{\textrm}{m}$, the heat flux is larger than the surface roughness is 0.08 ${\mu}{\textrm}{m}$ at the surface temperature 81$^{\circ}C$.>.>.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.23 no.6
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• pp.421-429
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• 2011

Experimental and theoretical studies on cooling performance of two-channel thermoelectric air-cooling system in parallel flow are conducted. The effects of operating temperature to physical properties of thermoelectric module (TEM) are experimentally examined and used in the analysis of an air-cooling system considering thermal network and energy balance. The theoretical predicted temperature variation and cooling capacity are in good agreement with measured data, thereby validating analytic model. The heat absorbed rate increases with increasing the voltage input and decreasing thermal resistance of the system. The power consumption of TEM is linearly proportional to mean temperature differences due to variations of the physical properties on operation temperature of TEM. Furthermore thermal resistance of hot side has greater effects on cooling performance than that of cold side.