• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2007년도 추계학술대회
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• pp.66-70
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• 2007

현재 많은 연구들이 작은 크기에 여러 공정을 집적시킬 수 있는 장점을 가진 마이크로 장치의 개발과 활용에 집중되고 었다. 마이크로 장치에서 가장 중요한 것은 미세 유동의 효율적인 제어이다. 본 연구에서는 마이크로 장치에 직접 적용 가능한 표면 개질 된 마이크로 채널의 유동에 대하여 고려하였다. 표면 개질(surface treatment)은 물리적, 화학적인 작용을 통해서 채널 내부 표면의 습윤성을 변화시켜 유동을 제어하는 방법이다. 친수성(glass)을 가지는 마이크로 채널 내부의 일부를 소수성(teflon)으로 개질 후, 고속카메라를 이용하여 채널 내부를 흐르는 유체의 유동 경계면 변화를 분석하였다. 또한 유동 해석을 위한 상용 코드(CFD-ACE)를 이용하여 유동에 대한 수치 해석을 진행하여 가시화된 실험 결과와 비교 분석하였다. 실험 결과와 수치 해석 결과를 통해, 친수성과 소수성 표면 배열에 따른 일시적인 유동 변화를 관찰하였다. 본 연구 결과를 통해 마이크로 채널 유동의 최적화 상태를 찾을 수 있으며, 보다 용이한 미세 유동 제어가 가능하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.205.1-205.1
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• 2014

4세대 가속기 언듈레이터 진공용기는 길이가 6 m이고 내경이 $7{\times}11mm$로 매우 좁아서 내부 표면의 경면연마가 까다롭다. 미국이나 독일의 경우 입자유동연마 방법으로 표면 거칠기와 표면 산화막 두께를 요구되는 수준으로 낮췄다. 이 방법을 적용해 본 결과, 연질의 알루미늄 표면에 스크레치 및 피트 발생율이 높고 고비용에 처리시간이 길다는 단점이 있었다. 포항가속기에서는 입자유동연마와 병행하여 화학연마 방법으로 관경이 좁은 형상이나 길이에 구애받지 않고 긴 진공용기 크기의 약품조가 없이 표면연마 할 수 있는 장치를 고안하였다. 이 장치는 표면조도 개선 목적의 화학연마, 표면 산화막 두께 개선, 세척 및 건조장치가 한 시스템으로 구성되어 큰 약품조와 수세조가 필요하지 않다는 장점이 있어서 입자유동연마 공정을 대체할 수 있는 방법으로 기대된다. 본 발표에서는 화학연마 장치에 대해 소개하고 연마 전 후 표면조도와 산화막 개선 결과에 대해서 논하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.429-434
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• 2017

분자-연속체 하이브리드 기법은 연속체 유체역학으로 예측하기 어려운 마이크로/나노 스케일 유동에 대해 개발되고 발전해 왔다. 분자동역학은 고체표면 주변 영역에서 사용되고, 나머지 영역에서는 나비아스톡스 방정식이 사용된다. 본 연구에서는 나노채널에서 고체-액체 상호작용과 표면 거칠기의 영향을 연구하기 위해 분자-연속체 하이브리드 기법을 이용하여 쿠에트 유동을 해석하였다. 우리는 고체-액체 상호작용 힘인 표면 에너지와 표면 거칠기가 유동의 표면 경계조건에 영향을 주는 것을 발견하였다. 표면 에너지가 낮을 때에는 유동이 고체 표면에서 미끄러짐이 발생하였고, 표면 에너지가 증가함에 따라 미끄러짐의 크기가 감소하였다. 표면 에너지가 높을 때에는 로킹(locking) 경계조건이 형성되었다. 또한 표면 거칠기는 유동이 고체 표면에서 미끄러지는 것을 방해하여 로킹 경계조건이 잘 형성되도록 영향을 주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권5호
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• pp.539-546
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• 2010

본 연구에서는 격자볼츠만 방법(LBM)을 이용하여 미소채널 내의 유동이 완전 발달 층류유동일 때, 미소채널 내에서의 표면 거칠기 영향에 대하여 수치계산을 수행하였다. 미소채널 내에서 표면 거칠기의 영향을 분석하기 위하여 표면 거칠기의 높이($\varepsilon$), 폭(w), 간격(s)을 조절하여 미소채널에서의 마찰계수(f), 포와이즈수(Po)와 거시적 이론값과 비교하였다. 미소채널에서의 표면 거칠기의 높이가 증가함에 따라 거시적 이론값(Po=24)에 비해서 수치해석으로부터 예측된 값($25{\leq}Po{\leq}29$)이 높게 나타났으며, 표면 거칠기의 폭과 간격은 표면 거칠기의 높이에 비해 미소채널 내부 유동의 변화에 큰 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터 미소채널 내부 유동에서는 표면 거칠기의 영향으로 거시적 층류유동과는 다른 유동현상이 나타난다는 것을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.243-244
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• 2009

선박의 표면은 소형선박에서부터 대형까지 매끄럽지 않고 어느 정도의 표면조도(surface roughness)를 가지고 있다. 표면조도는 표면저항과 열전달을 증가시키기 때문에 선박의 설계시 고려해야 될 중요한 설계인자 중 하나이다. 때문에 표면조도에 따른 주위유동에 관한 연구와 조도변화에 따른 유동 및 난류에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 선박의 표면조도는 선박에서 뿐만 아니라 기계나 항공까지 광범위하게 적용이 가능하며 가용 분야 또한 매우 넓다. 본 연구에서는 레저선박의 표면조도 간격변화에 따른 표면유동에 어떠한 영향을 끼치며 표면조도 영역에 따른 경계층에 대한 실험적 연구를 수행하였다.

• 대한조선학회지
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• 제26권3호
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• pp.1-8
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• 1989

유동의 가시화 혹은 물체주위의 유동장 측정을 위하여 적당한 크기의 소형 회로수조를 실험실에서 제작, 레이저 유속계를 사용하여 그 유동장 특성을 조사하였다. 수직형 회로수조는 유동이 굽어진 부분을 지나면서 실험측정 부분에서 평균속도분포가 균일하지 못하며, 균일한 유동장을 얻기 위해 수축부 다음에 표면 유동 가속기를 설치하였다. 적당한 표면유동가속으로 안정되고 균일한 속도분포를 얻을 수 있으며, 이 표면유동가속기의 최적점을 찾는 함수로는 단순 평균속도 뿐만 아니라 난류강도도 중요한 요소임이 실험적으로 밝혀졌다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.343-352
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• 2013

본 연구에서는 열전달 표면의 형상과 그 위에서의 유동 속도의 변화에 따른 풀 비등 열전달계수의 변화를 살펴보기 위해 평판, 낮은 핀, Thermoexcel-E, Turbo-B 표면을 사용하여 유동 속도를 변화시켜가며 임계 열유속까지 열전달계수를 측정하였다. 작동 유체로는 증류수를 사용하였고 사각 평면 히터($9.53{\times}9.53mm$)를 이용하여 네 가지 표면에서 임계 열유속까지의 데이터를 얻을 수 있도록 장치를 제작하였고 $60^{\circ}C$에서 유동 속도를 0, 0.1, 0.15, 0.2m/s로 변화시켜가며 데이터를 취했다. 실험 데이터를 보면 모든 표면에서 유동이 있을 때의 임계 열유속은 유동이 없을 때에 비해 높은 것으로 나타났다. 또한 표면적의 증가와 기포 이탈에 충분한 핀 간격 등으로 인해 낮은 핀 표면의 임계 열유속은 평판이나 Turbo-B, Thermoexcel-E 표면보다 훨씬 놓았고 평판에 비해서는 무려 5배 정도의 향상을 보였다. 한편 대형 냉동기의 증발기용으로 개발된 Turbo-B와 Thermoexcel-E 표면은 물에서 기포의 이탈 지름이 크므로 열전달계수와 임계 열유속 모두 예상보다 큰 효과를 나타내지 않았다. $50kW/m^2$이하의 저열유속에서는 모든 표면에 대해 유동 속도 증가에 따라 열전달계수가 증가하였다. 결론적으로 핵발전소의 증기발생기에 적용하기에는 낮은 핀 형상의 표면이 가장 좋은 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제8권3호
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• pp.116-121
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• 2005

본 연구에서는 자유표면을 갖는 대규모의 환경유동의 해를 구하는데 있어 비정수압의 효과를 고려하는 새로운 계산 기법을 제시하였다. Sigma 좌표계에서 시간은 전진차분으로, 공간은 중간차분 및 풍상차분을 혼합하여 2단계 해법을 도입하였다. 계산기법의 타당성과 유효성을 검증하기 위하여, 자유표면을 갖는 정상유동과 비정상유동에 대한 전형적인 예를 설정하여 정수압 계산과 비정수압 계산을 수행하고 이들을 비교하였다. 계산결과 복잡한 해저지형을 갖는 자유표면 유동에 있어, 지정수압효과가 무시할 수 없는 유동영역이 존재함이 입증되었으며, MAC기법과 같은 3차원 유체동역학적 기법을 적용하기에는 비경제적인 문제에 대해 본 계산기법이 매우 유효하게 적용될 수 있다는 가능성이 입증되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1027-1034
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• 2014

회전원판 위 표면에 작용하는 유동 전단응력은 표면마모를 발생시키는 주원인이다. 유체는 원심력에 의해 가장자리까지 자유표면을 갖는 박막유동으로 전달된다. 표면마모는 받음각 또는 곡률에 따른 전단응력 정도에 비례하여 차이를 보이게 된다. 전산해석을 통한 속도분포 기울기로 받음각에 기준한 곡률의 전단응력비를 비교하였다. 곡률반경 변화에 따른 전단유동의 응력감소를 모델링하여 표면마모를 효율적으로 줄일 수 있는 최적구간을 결정하는 것이 본 연구의 주제이며, 이 연구결과는 회전무화나 박막코팅과 같은 박막유동을 활용하는 기구의 최적설계에 적용될 수 있다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제2권2호
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• pp.73-79
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• 1997

VOF 방법에 의한 자유표면 유동계산의 정확성을 개선하기 위해 이차정도 모델을 개발하였다. 개발된 이차원 모델의 정확성을 비교하기 위하여 여러 가지 크기의 원형 및 Solitary wave형상의 자유표면 유동을 통하여 기존에 개발된 두 가지의 일차정도 모델과 비교하였다. 비교결과 반경이 큰 원과 같이 곡률이 작은 형상의 경우에는 일차정도 모델도 비교적 정확한 결과를 보여주고 있으나 작은 반경의 원형이나 Solitary wave와 같이 곡률이 큰 형상의 경우 일차정도 모델은 많은 오차를 보여주는 반면에 이차정도 모델은 어느 경우에나 매우 정확한 결과를 보여준다.