• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2001.11a
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• pp.395-396
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• 2001

고온의 산업공정에서 발생하는 에어로졸 입자들은 많은 기본입자(primary particle)들로 이루어진 불규칙한 사슬구조를 가진다 (Matsoukas and Friedlander, 1991). 이러한 비구형 프랙탈 입자들의 거동은 구형 입자들과 비교할 때 큰 차이를 보인다. 프랙탈 입자들의 부피는 충돌반경의 거듭제곱으로 나타낼 수 있으며, 프랙탈 차원이라 불리는 그 지수는 1에서 3 사이의 값을 가진다. 자유분자영역에서의 브라운 응집에 대한 해석해는 Lee et al.(1990)에 의해 제시된 바 있으나, 이는 구형입자를 가정한 결과였고, 비구형 프랙탈 입자의 거동을 해석하려 할 때는 이로 인한 오차가 발생하게 된다. (중략)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.87-87
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• 2019

흔히 진흙으로 대표되는 점착성 유사는 모래와 같은 비점착성 유사와 달리 응집 현상으로 인해 지속적으로 유사 입자의 크기가 변화한다. 응집 현상은 점착성 유사 입자의 응집 과정과 파괴과정으로 구성된다. 응집 현상 중 응집 과정은 유사 입자 간의 충돌로 인해 발생하는 것으로 이해되며, 충돌을 야기하는 메커니즘으로는 브라운 운동(Brownian Motion), 차등침강(Differential Settling), 난류 전단 (Turbulent Flow Shear)이 있다. 파괴 과정은 입자간 충돌로 인해 깨지는 것이 아닌 난류 전단(Turbulent Shear)로 인한 덩어리 분리(Massive Splitting)가 발생하는 것으로 이해한다. 이러한 유체의 특성, 흐름 특성 (난류 거동) 뿐만 아니라 유사 입자의 특성 모두의 영향을 받으며 지속적인 응집 현상을 겪는 점착성 유사 입자들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭의 구조는 프랙탈 기하학을 따르는 것으로 이해된다. 따라서 플럭의 구조는 자기 유사성을 띠며, 플럭의 밀도는 형성된 플럭 크기의 함수가 된다. 플럭의 크기가 증가할수록 플럭의 프랙탈 차원이 감소하며, 플럭의 밀도는 감소한다. 많은 이전의 연구에서 플럭의 침강 속도를 농도에 따른 함수로 가정하고 경험식을 이용하여 산정하나, 유사 입자의 침강 속도는 크기와 밀도의 함수임을 Stokes Law를 통해 생각해 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 응집 현상의 결과물로 형성된 응집물의 크기와 밀도를 각각 산정하고, Stokes Law를 이용하여 침강 속도와 응집물 크기의 관계에 대한 연구를 수행하고자 한다. 보다 심도 있는 연구를 위해서는 응집 현상을 야기하는 메커니즘에 대한 이해가 필수적이다. 간소화된 응집 모형으로부터 얻어진 플럭 크기를 이용하여 프랙탈 차원, 플럭의 밀도를 산정한다. 형성된 응집물의 크기와 침강 속도의 관계에 대한 이해를 통해 보다 정확한 플럭의 침강 속도 산정이 가능할 것으로 생각된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.10
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• pp.887-901
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• 2016

Cohesive sediments form flocs through the flocculation process. The size and density of floc are variable whereas those of a fine sediment are always assumed to be constant. The settling velocity, one of main factors of sediment transport, is determined by size and density of particle. Therefore, the flocculation process plays an important role in transport of cohesive sediment. It is of great difficulty to directly measure the density of floc in the field due to technical limitation at present. It is a popular approach to estimate the density of floc by applying the fractal theory. The main assumption of fractal theory is the self-similarity. This study aims to examine the applicability of fractal theory to cohesive sediment in small rivers of Korea. Sampling sediment has been conducted in two different basins of Geum river and Yeongsan river. The results of settling experiments using commercial camera show that the sediment in Geum river basin follows the main concept of fractal theory whereas the sediment in Yeongsan river basin does not have a clear relationship between floc size and fractal dimension. It is known from this finding that the fractal theory is not easily applicable under the condition that the cohesive sediment includes the high content of organic matter.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.3 no.3
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• pp.167-171
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• 1992

We present the static and dynamic light scattering results of the salt induced restructured colloidal silica aggregates. We also report the results from the transmission electron micrographs which confirms the individual sizes of the particles and the local structure of the ramified aggregates. The fractal dimensions of the restructuring silica aggregates are considerably different with in-situ light scattering measurements. The measured fractal dimensions, $D_{F}$, is 2.21 for the 0.5 wt.% concentration of the salt induced Ludox-AM. The Rayleigh linewidth for 0.1 wt.% concentration of Ludox-AM is discussed.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2001.06d
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• pp.605-611
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• 2001

A numerical technique for simulating the aggregation of charged particles was presented with a Brownian dynamic simulation in the free molecular regime. The Langevin equation was used for tracking each particle making up an aggregate. A periodic boundary condition was used for calculation of the aggregation process in each cell with 500 primary particles of 16 nm in diameter. We considered the thermal force and the electrostatic force for the calculation of the particle motion. The morphological shape of aggregates was described in terms of the fractal dimension. The fractal dimension for the uncharged aggregate was $D_{f}=1.761$. The fractal dimension changed slightly for the various amounts of bipolar charge. However, in case of unipolar charge, the fractal dimension decreased from 1.641 to 1.537 with the increase of the average number of charges on the particles from 0.2 to 0.3 in initial states.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.1
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• pp.46-53
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• 2003

Effects of electric force on the morphology and growth of aggregates were studied experimentally. Nano-sized NaCl particles were supplied to a flame to perform the unipolar charging state. This electric precursor did not modify a temperature profile of the flame. The morphology of aggregates was measured by TEM image processing technique and the light scattering technique. In the unipolar charged state, the fractal dimension of aggregates was smaller than that of' the electrically neutral state. This result was in good agreement with our previous numerical simulations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.282-282
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• 2017

모래, 실트 및 자갈과 같은 비점착성 유사는 하천에서의 이동 형태에 따라 소류사와 부유사로 구분된다. 부유사는 난류로 인해 흐름 내에서 부유 상태로 이동하는 유사로, 대부분의 자연 하천에서 유사는 부유사 형태로 이송된다. 유수동역학적 조건 하에서 이동하는 부유사의 입도 분포는 유사 입자의 부유와 퇴적에 따라 불규칙적으로 변화하기 때문에 여러 연구에서 주요한 문제로 다뤄지고 있다. 부유사의 입도 분포는 흐름 유속, 부유사의 부유 높이, 하상 재료의 특성 등에 따라 변화하며, 로그 정규분포를 따르는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 여러 다양한 하천 흐름 조건에서 부유사의 입도 분포를 모의할 수 있는 입도 분포 모형에 관한 개념적 틀(Framework)을 제안한다. 유사 입자의 입도 분포 모의는 추계학적 방법의 적용을 통해 얻어진다. 본래 점착성 유사의 입도 분포를 모의하기 위한 추계학적 입도 분포 모형으로부터 제안된 개념적 틀로, 다양한 흐름 조건 하에서 특정 확률 분포형을 띠는 입도 분포를 모의할 수 있다. 점착성 유사의 이동 모형에서는 점착성을 띠는 유사 입자들의 응집 현상에 따른 크기 변화를 모의하기 위한 응집 모형이 필수적이다. 시간에 따른 크기 변화를 모의하는 응집 모형에서, 흐름 내 여러 특성들에 의해 결정되는 응집 인자와 달리 파괴 인자의 경우 불규칙적 난류 운동으로 인해 무작위한 특성을 띤다. 모형에서 요구되는 파괴 인자를 특정 확률 분포형을 띠는 난수로 고려함으로써 점착성 유사의 입도 분포 모형이 개발되었다. 이 때, 점착성 유사는 프랙탈 구조를 가지는 것으로 가정하기 때문에 크기에 따라 밀도와 침강 속도가 변화한다. 반면 비점착성 유사는 크기에 따른 밀도 변화가 일어나지 않으므로, 고정된 밀도와 프랙탈 차원을 적용하여 점착성 유사의 입도 분포모형으로부터 비점착성 유사의 입도 분포 모의가 가능할 것으로 판단된다. 이러한 추계학적 방법의 적용을 통해, 하나의 경계 조건으로 대변되는 하상 특성에 따른 단점 또한 보완될 것으로 예측된다. 예를 들어 로그 정규 분포를 띤다고 가정할 때 보정을 통해 결정해야하는 변수는 평균과 분산으로 두 개가 요구된다. 유사의 평균 크기로부터 확률분포형의 평균값이 결정되면, 하상에 존재하는 유사의 특성에 따른 입도 분포의 분산은 난수의 분산을 결정함으로써 모의할 수 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.2
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• pp.173-180
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• 2003

Effects of the electric conductivity of particles were studied for the aggregation process of charged particles with a Brownian dynamic simulation in the free molecular regime. A periodic boundary condition was used for the calculation of the aggregation process in each cell with 500 primary particles of 16 nm in diameter. We considered two extreme cases, a perfect conductor and a perfect nonconductor. The electrostatic force on a particle in the simulation cell was considered as a sum of electrostatic forces from other particles in the original cell and its replicate cells. We assumed that aggregates were only charged with pre-charged primary particles. The morphological shape of aggregates was described in terms of the fractal dimension. The fractal dimension for the uncharged aggregate was D$_{f}$= 1.761. However, the fractal dimension decreased from 1.694 to 1.360 for the case of the perfect conductor, and from 1.610 to 1.476 for the case of the perfect nonconductor, with the increase of the average number of charges on the primary particle from 0.2 to 0.3. These values were smaller than that of the centered charge case.e.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2001.06d
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• pp.600-604
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• 2001

The relation between the aerodynamic diameter and some morphological parameters was studied for flame-generated aggregates. $SiO_{2}$ aggregates were generated from $SiCl_{4}$ in premixed methane/air flames. These aggregates were sampled and classified according to their aerodynamic diameter by a cascade impactor; moreover, computer program was developed and tested to find the equivalent area diameter and the fractal dimension of the aggregates. We calculated the parameters from the digitized images of the aggregate TEM micrographs. The aerodynamic diameters of the sampled aggregates were larger than $0.4{\mu}m$ in this experiment. In most cases, fractal dimension of their projection image was very close to 2.0 for these large aggregates. It was found that the equivalent area diameter of these aggregates was approximately three times larger than the Stokes' diameter of them.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.2
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• pp.227-237
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• 2002

A numerical technique for simulating the aggregation of charged particles was presented with a Brownian dynamic simulation in the free molecular regime. The Langevin equation was used for tracking each particle making up an aggregate. A periodic boundary condition was used for calculation of the aggregation process in each cell with 500 primary particles of 16 nm in diameter. We considered the thermal force and the electrostatic force for the calculation of the particle motion. The electrostatic force on a particle in the simulation cell was considered as a sum of electrostatic forces from other particles in the original cell and its replicate cells. We assumed that the electric charges accumulated on an aggregate were located on its center of mass, and aggregates were only charged with pre-charged primary particles. The morphological shape of aggregates was described in terms of the fractal dimension. In the simulation, the fractal dimension for the uncharged aggregate was D$\_$f/ = 1.761. The fractal dimension changed slightly for the various amounts of bipolar charge. However, in case of unipolar charge, the fractal dimension decreased from 1.641 to 1.537 with the increase of the average number of charges on the particles from 0.2 to 0.3 in initial states. In the bipolar charge state, the average sizes of aggregates were larger than that of the uncharged state in the early and middle stages of aggregation process, but were almost the same as the case of the uncharged state in the final stage. On the other hand, in the unipolar charge state, the average size of aggregates and the dispersion of particle volume decreased with the increasing of the charge quantities.