• 대한화학회지
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• 제66권4호
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• pp.278-283
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• 2022

Kirkwood의 방법을 이용하여 단순입방격자나 체심입방격자와 같이 두개의 동등한 상호침투 격자로 구성된 이성분 격자 용액의 자유에너지를 절대온도 역수의 10차항까지 계산하였다. 이를 이용하여 이성분 격자 용액에 대한 액체-액체 공존 곡선과 임계용액온도를 계산하여 분자들의 논랜덤 혼합 효과를 정량적으로 살펴보았다. 그리고 단순입방격자 이성분용액의 공존 곡선을 Monte-Carlo 컴퓨터 모사의 결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.14-14
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• 2023

산업발전에 따른 인구증가, 기후위기에 따른 가뭄 및 물 부족심화, 그리고 수질오염 등은 2015년 제79차 UN총회의 물 안보측면에서 국제사회의 물 분야 위기관리를 위해 2030년을 지속가능한 발전 목표(Sustainable Development Goals)로 하였다. 또한, 현재 물 산업은 빠르게 성장하고 있으며, 2016년 세계경제포럼(World Economic Forum) 의장 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)부터 주창된 제4차 산업혁명로 인해 현재 물 산업의 패러다임 또한 급속히 변화하고 있다. 이는 컴퓨터를 기반으로 하는 CPS(Cyber Physical System) 및 DT(Digital Twin) 연계 분석방식의 혁신을 일컫는다. 2002년경에 DT의 기본개념이 제시되었고, 2006년경에는 Embedded System에서의 DT와 같은 개념으로 CPS의 용어가 등장했다. DT는 현실세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등을 S/W시스템의 가상공간에 동일하게 모사(Virtualization) 및 모의(Simulation)할 수 있도록 하고, 모의결과를 가상시스템으로 현실세계를 최적화 체계 구현 기술을 말한다. DT의 6가지 기능은 ① 실제 데이터(Live Data), ② 모사, ③ 분석정보(Analytics), ④ 모의, ⑤ 예측(Predictions), ⑥ 자동화(Automation) 이다. 또한, CPS는 대규모 센서 및 액추에이터(Actuator)를 가지는 물리적 요소와 이를 실시간으로 제어하는 컴퓨팅 요소가 결합된 복합시스템을 말한다. CPS는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있는 다양한 센서를 통해 환경인지 기능을 수행한다. 센서로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS의 6가지 구성요소는 ① 상호 운용성(Interoperability), ② 가상화(Virtualization), ③ 분산화(Decentralization), ④ 실시간(Real-time Capability), ⑤ 서비스 오리엔테이션(Service Orientation), ⑥ 모듈화(Modularity)이다. DT와 CPS는 본질적으로 같은 목적, 내용, 그리고 결과를 만들어내고자 하는 같은 종류의 기술이라고 할 수 있다. CPS 및 DT는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있으며, 토양-지하수 센서를 포함한 관측기술을 통해 환경인지 기능을 수행한다. 지하수 관측기술로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간 및 디지털 트윈 공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS 및 DT의 기본 요소들을 실현시키는 것은 양질의 데이터를 모니터링할 수 있는 정확하고 정밀한 1차원 연직 프로파일링 관측기술이며, 이를 토대로 한 수자원 관련 빅데이터의 증가, 빅데이터의 저장과 분석을 가능하게 하는 플랫폼의 개발이다. 본 연구는 CPS 및 DT 기반 토양수분-지하수 관측기술을 이용한 지표수-지하수 연계, 지하수 순환 및 관리, 정수 운영 및 진단프로그램 개발을 위한 토양수분-지하수 관측장치를 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈 시뮬레이터 시스템 개발 방향으로 제시하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.18-25
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• 2016

대형 압축식 냉동기의 증발기 전열관으로는 그간 평활관이 주로 사용되어 왔으나 최근들어 비등 성능이 우수한 성형 가공관을 많이 사용하고 있다. 증발기는 관군으로 구성되고 따라서 증발기 내 위치에 따라 냉매 상태가 다르다. 특히 R-11, R-123과 같은 저압 냉매는 압력변화에 따른 포화온도 변화가 크므로 위치에 따라 포화온도가 다르게 된다. 따라서 증발기를 적절히 설계하려면 증발기 내 각 위치에서의 냉매의 상태를 적절히 예측하여야 한다. 본 연구에서는 대형 냉동기의 만액식 증발기를 모사할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 증발기를 미소 체적으로 구분하고 각 미소 체적에 적절한 관 내외측 열전달 및 압력손실 상관식을 적용하여 해석을 수행하였다. 본 프로그램을 R-123을 사용하는 T사의 만액식 증발기 해석에 적용한 결과 만족할 만한 결과를 얻었다. 이 프로그램을 이용하여 신 냉매인 R-123, R-134a를 사용하는 만액식 증발기의 해석을 수행하였고 특히 관군 세장비의 영향을 검토하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.58-58
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• 2003

목적 : 본 연구에서는 C-arm과 CT에 사용 가능한 자궁경부암용 팬톰을 개발하고 이를 이용하여 기존의 필름 방법에 기반한 위치 확인 방법과 CT 재구성 방법의 정확성을 비교 연구하고자 한다. 정확성이 검증된 후에는 두 방법의 장점을 이용하기 위해 CT로 재구성된 좌표를 필름의 좌표로 변환시켜 현재 사용되고 있는 필름에 기반한 근접 치료 계획 시행에 도움을 주고자 한다. 방법 : 자체 제작한 자궁경부암용 팬톰은 인체 등가 물질인 물과 아크릴을 사용하였고, 크게 localizer 부분과 팬톰 부분으로 구성되어 있다. 또한, 실제 자궁경부암 환자의 임상적인 구조를 모사하여 제작하였다. 자궁경부암 치료시 중요 장기인 방광과 직장을 구와 원기둥으로 설계하였고, 고선량율 applicator는 아크릴 판의 흠으로 고정시켜 제작하였기 때문에 CT 촬영시 applicator를 제거한 영상에서도 applicator의 구조가 정확하게 묘사될 수 있도록 제작하였다. 두 시스템에서 재구성된 좌표를 비교하기 위해 각각의 시스템에서의 얻은 재구성 좌표와 팬톰 자체의 localizer와 재구성 알고리즘을 바탕으로 개발된 프로그램을 이용하여 얻은 좌표로 두 재구성 좌표의 비교 연구를 수행하였다. 정확성이 검증되고 장기의 정보가 담긴 CT의 좌표는 자체 개발된 프로그램으로 2 차원의 필름 좌표로 변환되었다. 본 연구에 사용된 모든 프로그램은 ILD 5.5를 사용하여 개발되었다. 결과 : 두 시스템의 좌표 비교 결과 x, y 축은 차이가 2mm 이내로 비교적 정확한 실험 결과를 얻을 수 있었고, z 축의 경우 CT 슬라이드의 굵기에 따라 2mm-3mm 이내의 차이가 있음을 관찰할 수 있었다. z 축을 제외한 좌표의 차이는 획득한 영상에서 컴퓨터로 좌표를 옮기는 localizer 좌표 선택 과정에 발생했을 것으로 예상된다. 또한, 이 검증된 좌표와 개발된 프로그램을 이용하여 우리는 CT의 좌표를 2차원의 필름 좌표로 정확하게 변환할 수 있었다. 결론 : 이 연구로부터 기존의 C-arm 재구성 방법과 CT 재구성 방법의 비교를 통해 각 치료 기기의 신뢰성을 직접 확인할 수 있었으며, 비교를 통해 검증된 CT의 좌표를 필름 좌표로 변환시킴으로서, 각 시스템의 장점만을 결합한 효과적인 치료 계획을 세울 수 있는 가능성을 제시하였다. 또한 물과 아크릴을 사용한 비교적 간단하고 경제적인 방법으로 C-arm, CT 그리고 MRI에 모두 이용 가능한 팬톰을 제작하여 쉽고 정확하게 위치를 확인할 수 있었다. 더 나아가, 본 연구에서 제작된 자궁경부암 팬톰은 근접치료를 포함하여 관련 팬톰 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.65-65
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• 2003

목적 : 방사선치료기술이 날로 발전함에 따라 방사선치료계획시스템에 대한 주기적인 정도관리의 필요성은 증대하고 있으나, 국내 실정에 적합한 표준화된 정도관리절차서가 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 방사선치료계획용 시스템에 대한 정도관리용 고체팬톰을 제작하여 주기적인 정도관리 활용 및 절차서를 제시하고자 한다. 대상 및 방법 : 체윤곽 보정을 위한 삼각기둥 모형 (30cm$\times$30cm$\times$5cm, 30cm$\times$15cm$\times$5$\times$) 및 정형ㆍ부정형, 불균질 측정이 가능한 물등가고체팬톰을 제작하였고, 컴퓨터단층촬영(AcQsim)을 통해 영상을 얻었으며, RTPS(AcQplan)에 입력하여 영상 내 기준점에서의 선량값을 계산하였다. RTPS를 통해 계산된 값의 평가를 위해 동일한 조건하에서 각 기준점에 대한 실제 측정을 이온함을 이용하여 측정하였다. 평가 항목으로는 정방형 조사면, 부정형 조사면, 쐐기 조사면, 불균질 물질 보정, 사방향 조사 등에 대해서 알고리즘별로 수행하였다. 결과 : RTPS를 이용하여 계산된 값과 실제 측정한 값을 비교하여 RTPS의 정확성을 평가한 결과로 합성의 불확도 허용 기준 (3%), 선속 중심축 상에서의 허용 기준 (2%) 등, 선진 각국 및 각 학회에서 권고하고 있는 허용 범위 내에서 잘 일치하였다. 결론 : RTPS는 측정된 심부선량과 선량분포 등 물리적인 인자에 의존하는 제한성이 있고, 실제로 선량계산 알고리즘과 기하학적 변화에 따라 계산값과 측정값 간에 차이가 발생할 수 있었다. 실제 인체의 체윤곽 불균일성과 불균질성을 모사한 팬톰을 제작하여 이용함으로써 다양한 RTPS간의 비교를 통한 치료 선량의 정확성을 평가하고, 방사선 치료의 원활하고 정확한 수행을 위해 실용적이고, 보편적인 치료계획 시스템의 정도관리 방법과 절차서를 수립하는데에 유용할 것으로 사료된다.

• 에너지공학
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• 제17권1호
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• pp.23-30
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• 2008

용융염 원자로는 고체핵연료를 사용하는 고전 원자로와는 달리 유동성을 갖는 액체핵연료를 장전하여 운전한다. 기존 동특성 코드는 핵연료의 유동으로 인한 동적 노물리 특성 영향을 고려하지 않기 때문에 용융염 원자로의 동특성 및 안전해석에 사용할 경우 신뢰성을 보장할 수 없다. 지금까지는 핵연료의 유동을 고려한 1점 동특성방정식을 이용하여 제한적으로 시스템안정성분석을 수행해 왔으나 이 경우 상세한 노심구조에서의 핵연료 및 중성자 거동에 대한 공간 종속성을 평가할 수 없다. 그러므로 핵연료의 유동 특성이 고려된 다차원 동특성 모델을 해석할 수 있는 컴퓨터 코드 개발이 필요하다. 본 논문은 용융염 원자로의 공간종속 중성자 동특성 해석을 위한 2군, 2차원 코드인 AMBIKIN2D의 개발 및 이에 수반하는 검증연구의 일환으로서 MSRE의 안정성실증실험을 모사하였다. 또한 비교 대상으로는 ORNL에서 개발한 Lumped parameter 방법을 사용한 일점 동특성 방정식에 의한 계산 결과를 포함하여 AMBIKIN2D의 정확성을 확인하였다.

• 한국산업보건학회지
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• 제18권2호
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• pp.161-170
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• 2008

푸쉬-풀 환기시스템은 도금조와 같이 흡인해야 할 거리가 상대적으로 긴 경우에 많이 사용되고 있다. 그러나, 창문이나 출입문을 통한 방해기류가 푸쉬-풀 환기시스템의 오염물질 제어효율을 심각하게 훼손시키고 있다고 추측하고 있으나 이에 대한 세부적인 연구가 부족한 상태에 있다. 따라서, 본 연구에서는 전산유체역학(Computational fluid dynamics)을 이용하여 푸쉬-풀 환기시스템에서의 방해기류의 방향과 세기가 흡인효율에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 평가해 보았다. 선형흡인효율(Linear capture efficiency) 방법을 이용하여 푸쉬-풀 환기시스템에서 가상의 개방조에서 발생한 오염물질이 푸쉬-풀 시스템에 의하여 포집되지 못하고 누출되는 구역이 어딘지를 찾아낼 수 있었다. 전산유체역학 컴퓨터시뮬레이션은 AIRPAK2.1 (FLUENT CODE) 소프트웨어를 사용하였다. 푸쉬-풀 후드시스템에 방해기류가 강하게 작용하면 상대적으로 강한 와류가 발생하는데, 일반적인 난류모델인 ${\kappa}-{\varepsilon}$모델은 와류현상을 충분히 보여주지 못한 반면에 RNG 모델을 사용했을 때 실험결과를 적절히 모사해낼 수 있었다. RNG 모델을 이용하여 세가지 방향, 즉 푸쉬에서 풀 방향으로, 풀에서 푸쉬 방향으로 그리고 그에 수직되는 방향으로 방해기류가 있을 때의 푸쉬-풀 환기시스템의 흡인효율을 분석하였다. 방해기류가 0.25m/s이하일 때에는 흡인효율이 거의 떨어지지 않았으나, 방해기류가 0.6m/s에서 흡인효율이 40-70%로 떨어짐을 알 수 있었다. 따라서, 방해기류를 감소시킬 수 있는 방안에 대해서도 연구를 해야 되겠지만, 방해기류 존재 하에서 충분한 흡인 효율을 유지할 수 있는 푸쉬-풀 후드 설계기준에 대한 연구도 필요할 것으로 판단된다.

• 한국안광학회지
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• 제10권3호
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• pp.173-184
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• 2005

각막과 콘택트렌즈 사이의 눈물 층에는 모세관 작용에 따른 장력이 발생하고, 순목 결과 렌즈가 평형위치에서 벗어나게 되면 렌즈의 상/하 또는 좌/우의 눈물 층의 간격이 변하며 이 간격 변화에 의해 복원력이 발생한다. 이 복원력과 눈물 층의 정성 저항력에 의해 렌즈는 진폭이 감소하는 진동을 하면서 평형위치로 복귀하게 된다. 순목 시 안검작용에 의해 렌즈가 일정한 위치로 편위 되었다고 설정할 때 순목 종료 후 매 순간 렌즈의 위치를 예측할 수 있는 미분방정식과 그 수치계산 프로그램 모델을 수립하였다. 이 컴퓨터 모델을 사용하여 렌즈의 BC, 직경, 초기 위치, 무게 등이 감쇄진동에 미치는 영향을 모사하였다. 순목 후 렌즈의 평형 위치로의 귀환은 순목 시간이 적절한 경우에는 순목 종료 직후의 렌즈 위치 및 직경에 그다지 영향을 받지 않고 빠르게 이루어지지만 렌즈의 BC가 지나치게 크거나, 무게가 큰 경우에는 렌즈 진동이 급격히 느려지기 때문에 평형 위치로 되돌아오는데 시간이 많이 걸리게 될 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제3권2호
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• pp.70-76
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• 1999

이산화황 배출에 대한 대기 오염 방지법의 엄격한 규제로 인하여 황산제조 업체에서는 가능한 높은 전화율을 얻는 방법에 관심을 갖고 있다. 본 연구에서는 현재 가동하고 있는 황산공장의 이중 접촉식 전환탑 공정에서 전화율을 증가시키고 배출되는 이산화황 가스의 농도를 최소화하기 위하여 매개변수 분석과 공정최적화 방법을 사용하였다. 이중 접촉식 전환탑 공정에 대하여 공급되는 이산화황의 조성, 각 촉매층 도입부의 압력과 온도, 촉매층의 높이의 변화에 대한 전화율 변화를 살펴보기 위해 공정 모델링과 컴퓨터 모사 프로그램을 개발하였다. 이를 통해 삼산화황으로의 최대 전화율과 배출되는 잔여 이산화황 가스 농도의 최소를 위해 촉매층의 도입부의 온도와 촉매층 높이를 최적화하였다. 이 최적치는 높은 전화율을 유지하도록 하는 전환탑 설계와 조업 조건의 지침이 될 것이다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.43-43
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• 2010

국내에 천연가스버스가 보급된 이래 5차례의 용기파열 사고가 발생하였는데 그중 2005년 8월 전주 덕진충전소에서 발생한 용기파열사고는 CNG용기의 라이너를 감싸고 있는 복합재료가 손상되어 발생한 사고로 보고되었다. 복합재료용기의 외피손상이 원인이 되어 발생한 사고사례는 해외에서 약 13건이 보고되었다. CNG용기 외피손상은 용기룰 고정하는 스트랩과 밀접한 관련이 있다. 용기고정이 불완전하면 슬립이 발생하고 이는 복합재의 손상으로 이어진다. 본 연구에서는 ISO 19078, CGA C6.4 등 국제코드의 규정을 고려하여 국내에서 제조된 Type 2, 3, 4 용기와 외국에서 생산된 Type 3 용기를 대상으로 결함깊이, 길이, 넓이에 따른 복합재료 결함 내구성시험을 수행하여 CNG용기의 내구성능을 평가하였고, 시험과 동일한 조건으로 복합재료 손상결함 조건을 컴퓨터로 전산모사하여 시험결과의 타당성과 유효성을 비교 검증하였다. 실험결과, Type 2 용기의 경우, 11,250회의 최소반복가압 회수를 충족하였으나 외피손상부와 반복가압에 따른 실제누출부위가 일치하지 않아 실험조건을 달리한 추가실험이 요구되었다. Type 3 용기의 경우에는 복합재 결함부위와 누수부위가 일치된 시험용기의 수는 67%정도로, 복합재료 용기의 수명을 저하시키는 원인으로 라이너와 외피손상이 서로 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. Type 4 용기는 국제기준에서 요구하는 반복횟수를 만족하였고, 손상깊이 0.75mm와 1.25mm에서 반복가압회수가 60,000회 이상이 되어도 누설이 발생되지 않았다. 이는 라이너의 재질이 폴리머로서 균일한데다 탄소섬유 복합재료층 위에 유리섬유 복합재료 층이 1.5mm 정도 추가로 적층되어 있어서 3등급의 손상결함(결함깊이 1.25mm)에서도 구조 층이 전혀 손상되지 않은 것으로 판단되며, 이는 Type 2 용기의 강재라이너나 Type 3의 알루미늄 라이너와 비교하여 Type 4 용기의 폴리에틸렌 라이너의 물성이 반복성능이 탁월함을 확인할 수 있었다.