• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제12권2호
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• pp.56-59
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• 2011

The characterization of the chemical mechanical polishing (CMP) process for undensified phophosilicate glass (PSG) film is reported using design of experiments (DOE). DOE has been used by experimenters to understand the relationship between the input variables and responses of interest in a simple and efficient way, and it typically is beneficial for determining the appropriatesize of experiments with multiple process variables and making statistical inferences for the responses of interest. The equipment controllable parameters used to operate the machine consist of the down force of the wafer carrier, pressure on the back side wafer, table and spindle speeds (SS), slurry flow (SF) rate, pad condition, etc. None of these are independent ofeach other and, thus, the interaction between the parameters also needs to be understoodfor improved process characterization in CMP. In this study, we selected the five controllable equipment parameters the most recommendedby process engineers, viz. the down force (DF), back pressure (BP), table speed (TS), SS, and SF, for the characterization of the CMP process with respect to the material removal rate and film uniformity in percentage terms. The polished material is undensified PSG which is widely used for the plananization of multi-layered metal interconnects. By statistical modeling and the analysis of the metrology data acquired from a series of $2^{5-1}$ fractional factorial designs with two center points, we showed that the DF, BP and TS have the greatest effect on both the removal rate and film uniformity, as expected. It is revealed that the film uniformity of the polished PSG film contains two and three-way interactions. Therefore, one can easily infer that process control based on a better understanding of the process is the key to success in current semiconductor manufacturing, in which the size of the wafer is approaching 300 mm and is scheduled to continuously increase up to 450 mm in or slightly after 2012.

• 전기화학회지
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• 제17권3호
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• pp.193-200
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• 2014

고분자 분리막 연료전지의 성능향상을 위해 분리판 유로설계연구는 필요하다. PEMFC의 성능향상에 대한, 강제대류를 이용한 interdigitated 유로가 최근에 많이 연구되고 있다. 이 논문에서는 interdigitated 유로를 배플들이 있는 평행류 채널에 비슷하게 적용하였다. 상용 multiphysics program인 COMSOL을 이용하여 완전차단배플인 FBB가 있는 평행류 채널에 관해 전산해석을 수행하였고 3가지 변인들(배플 위치, 유체 방향, 유체 속도)이 사용 되었다. 각각 변인들의 출력은 최대출력의 80%를 고려한 0.5V에서의 결과이다. 최종적으로, 실험설계법 중 완전요인실험법을 바탕으로 여러 수준을 갖는 각 실험인자로부터 결론을 도출하였다. 실험인자들의 주효과와 상호작용 분석은 출력을 향상시키는데 가장 영향을 주는 인자를 찾는데 유용하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.617-635
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• 2020

The purpose of this study is to discuss how to improve the maneuverability of lifting and diving for underwater vehicle's vertical motion. Therefore, to solve these problems, applied the 3-D numerical simulation, Taguchi's Design of Experiment (DOE), and intelligent parameter design methods, etc. We planned four steps as follows: firstly, we applied the 2-D flow simulation with NACA series, and then through the Taguchi's dynamic method to analyze the sensitivity (β). Secondly, take the data of pitching torque and total resistance from the Taguchi orthogonal array (L9), the ignal-to-noise ratio (SNR), and analysis each factorial contribution by ANOVA. Thirdly, used Radial Basis Function Network (RBFN) method to train the non-linear meta-modeling and found out the best factorial combination by Particle Swarm Optimization (PSO) and Weighted Percentage Reduction of Quality Loss (WPRQL). Finally, the application of the above methods gives the global optimum for multi-quality characteristics and the robust design configuration, including L/D is 9.4:1, the foreplane on the hull (Bow-2), and position of the sail is 0.25 Ls from the bow. The result shows that the total quality is improved by 86.03% in comparison with the original design.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권3호
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• pp.423-431
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• 2016

In this study, wing design optimization for long-endurance unmanned aerial vehicles (UAVs) is investigated. The fluid-structure integration (FSI) analysis is carried out to simulate the aeroelastic characteristics of a high-aspect ratio wing for a long-endurance UAV. High-fidelity computational codes, FLUENT and DIAMOND/IPSAP, are employed for the loose coupling FSI optimization. In addition, this optimization procedure is improved by adopting the design of experiment (DOE) and Kriging model. A design optimization tool, PIAnO, integrates with an in-house codes, CAE simulation and an optimization process for generating the wing geometry/computational mesh, transferring information, and finding the optimum solution. The goal of this optimization is to find the best high-aspect ratio wing shape that generates minimum drag at a cruise condition of $C_L=1.0$. The result shows that the optimal wing shape produced 5.95 % less drag compared to the initial wing shape.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.859-870
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• 2021

항우연은 eVTOL 항공기의 개념설계 및 기본설계를 위한 설계프레임워크를 개발하고 있다. 오픈소스 SUAVE 패키지를 활용하여 틸트 프롭 및 리프트 프롭을 갖는 Lift-Tilt 개념의 전기수직이착륙기에 대한 저충실도 임무분석도구를 개발하였다. 그 개발을 위하여 SUAVE의 프롭성능해석 기능을 검토하였다. 매 임무 세그먼트에서 트림해를 자동적으로 찾기 위해 병렬처리 및 실험계획법을 통한 전역최적화 기법을 적용한 알고리듬을 구현하였다. 동 도구를 사용하여 1인승급 전기추진 수직이착륙 유무인 겸용 개인항공기(OPPAV)의 임무분석을 수행하고 동 항공기의 기본설계데이터와 비교하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.955-960
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• 2008

본 연구는 전자빔 공정에서 실험계획법(design of experiment: DOE) 중 일반요인배치법(general factorial design)을 이용하여 2개 인자(X$_1$: benomyl concentration(mg/L), X$_2$: E-beam irradiation(Gy))를 토대로 요인(X$_1$: benomyl concentration) 1에서 3개 수준(3 level: 0.5, 1 및 1.5 mg/L)와 요인(X$_2$: E-beam irradiation) 2에서 6개 수준(6 level: 100, 800, 600, 400, 200 및 100 Gy)으로 구성된 3블록(block) 실험조합에 따라 Benomyl의 분해(Y$_1$: the % of decomposition), 무기화(Y$_2$: the % of materialization) 및 독성평가(acute toxicity assessment)를 수행하였다. 우선 HPCL 분석에 의한 Benomyl에 분해특성은 처리조합(treatment combination) 3 블록(block)의 17 및 18번을 제외한 모든 실험조건에서 100% 분해되었고 등분산(equal variance) 조건에서 일원분산분석(one-way ANOVA)결과 수준 간 유의한 차이가 없었다(p > 0.05). 전자빔 조사에 의한 Benomyl에 무기화(materialization) 특성은 각 3개의 처리조합에서 평균 46%, 36.7% 및 22%의 제거효율을 나타났고 각 조합에서 처리수준 간 예측식은 block 1(Y$_1$ = 0.024X$_1$ + 34.1(R$^2$ = 0.929)), block 2(Y$_2$ = 0.026X$_2$ + 23.1(R$^2$ = 0.976)) 및 block 3(Y$_3$ = 0.034X$_3$ + 6.2(R$^2$ = 0.98)) 등의 1차 선형 회귀식을 만족하였다. 또한 Benomyl에 무기화(materialization)에 대한 Anderson-Darling 검정을 이용한 정규성(normality)을 만족하였다(p > 0.05). 또한 무기화에 대한 반응에 대한 선형 및 비선형을 포함한 다중회귀분석(multi regression analysis)을 도출한 결과 다음과 같은 예측식 Y = 39.96 - 9.36X$_1$ + 0.03X$_2$ - 10.67X$_1{^2}$ - 0.001X$_2{^2}$ + 0.011X$_1$X$_2$(R$^2$ = 96.3%, Adjusted R$^2$ = 94.8%)을 도출하였다. 2가지 반응변수(X$_1$: benomyl concentration(mg/L), X$_2$: E-beam irradiation(Gy))에 의한 2차 반응표면 모형식 추정으로부터 정준분석을 통해 최적조건을 도출한 결과 Benomyl 초기농도(X$_1$) 0.55 mg/L, 전자빔 조사량 950 Gy에서 TOC 제거율 57.3%으로 나타났다. 마지막으로 V. fischeri를 이용한 MicrotoxTM modified 81.9% test을 이용하여 전자빔에 의한 Benomyl에 대한 급성 독성을 평가한 결과 전자빔 조사전 block 1의 0.5 mg/L에서 10.25%, block 2의 1 mg/L에서 20.14% 및 block 3의 1.5 mg/L에서 26.2%의 생물학적 방해(inhibition)작용이 발생하였으나 전자빔 조사 후 모든 조건에서 생물학적 방해영향을 나타나지 않았다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.29-37
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• 2019

본 논문에서는 높은 풍량을 갖는 임펠러 형상 최적 설계를 위하여, 블레이드 형상이 임펠러의 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 먼저 임펠러 성능에 큰 영향을 미칠 것이라 판단되는 블레이드 개수, 각도, 길이를 설계변수로 선정하고, 실험계획법에 의거하여 정한 설계 수준에 따라 각기 다른 27가지 임펠러 형상을 설계하였다. 그리고 블레이드 형상 변화에 따른 임펠러 성능변화를 예측하기 위해 ANSYS CFX로 유동해석을 진행하였다. CFD 결과, 블레이드 개수 50개, 각도 $6^{\circ}$, 길이 5 mm 조합의 임펠러 형상에서 가장 높은 풍량이 발생되었다. 마지막으로 해석 결과를 바탕으로 3D프린터를 이용하여 기존 임펠러 형상과 시험군 임펠러 형상을 제작하였고, 블로워의 토출구에서의 유량을 측정하여 CFD 결과와 비교하는 검증 실험을 진행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1361-1369
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• 2013

본 연구에서는 다공홀 인젝터 내부 유동에 대한 CFD 시뮬레이션 해석(ANSYS 13.0 CFX)을 직접 수행하였다. 이러한 결과를 바탕으로 인젝터 노즐 설계변수가 캐비테이션에 미치는 영향을 파악하기 위해 실험계획법이 적용되었다. 각 설계변수의 설계민감도 및 신호 대 잡음비 분석을 위해 캐비테이션 유동에 영향을 미친다고 판단되는 설계변수는 노즐 홀 직경, 노즐 홀 길이, 노즐 홀 각도 및 노즐 홀의 K-factor로 지정하였다. 또한 16 개 실험점으로 각 변수의 영향을 분석하였다. 본 연구에서 노즐 내부유동을 파악하기 위하여 수치해석 프로그램과 신호 대 잡음비 분석이 본 논문에 적용되었고 그 결과, K-factor의 변화가 노즐 홀 길이와 노즐 홀 각도의 변화보다 인젝터 내부 캐비테이션 생성에 미치는 영향이 더 크다는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제19권2호
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• pp.179-184
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• 2008

숙신산은 식품, 의약, 화장품 등의 생산에서 중요한 화학물질로 부각되고 있으며, 향후 많은 분야에 사용될 가능성이 큰 원료물질이다. 일반적인 화학합성법과는 달리, 바이오매스와 환경 친화적 생물공정에 의해 생산되는 숙신산은 주로 염의 형태로 존재하므로 무기이온 제거를 위한 후속공정으로 전기투석공정이 반드시 필요하다. 전기투석 공정의 최적화를 위해 전압, 농도, pH 등의 인자 중에서 반응변수(response)인 탈염도 및 에너지 소비량에 영향을 주는 인자 선정 및 그 중요도 분석을 실험계획법을 이용하여 수행하였다. 2 수준 3인자 완전 요인 설계표에 의거하여 실험을 수행하였고, 실험결과의 미니탭 분석을 통해 전압이 가장 중요도가 큰 인자임을 알았다. 또한, 반응변수 최적화 도구를 이용하여 반응변수의 목표 값을 만족시키는 인자의 최적 조합을 찾고자 하였다. 한편, 전하를 띄지 않는 발효잔류물이 탈염에 미치는 영향을 조사하기 위해 농축 발효 옥수수 침출물, 이스트 추출액, 덱스트로즈 등의 함량에 따른 숙신산염의 탈염도 변화를 고찰하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권5호
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• pp.735-753
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• 2013

The wind load is always the dominant load of cooling tower due to its large size, complex geometry and thin-wall structure. At present, when computing the wind-induced response of the large-scale cooling tower, the wind pressure distribution is obtained based on code regulations, wind tunnel test or computational fluid dynamic (CFD) analysis, and then is imposed on the tower structure. However, such method fails to consider the change of the wind load with the deformation of cooling tower, which may result in error of the wind load. In this paper, the analysis of the large cooling tower based on the iterative method for wind pressure is studied, in which the advantages of CFD and finite element method (FEM) are combined in order to improve the accuracy. The comparative study of the results obtained from the code regulations and iterative method is conducted. The results show that with the increase of the mean wind speed, the difference between the methods becomes bigger. On the other hand, based on the design of experiment (DOE), an approximate model is built for the optimal design of the large-scale cooling tower by a two-level optimization strategy, which makes use of code-based design method and the proposed iterative method. The results of the numerical example demonstrate the feasibility and efficiency of the proposed method.