• Steel and Composite Structures
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• 제30권3호
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• pp.281-292
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• 2019

In this paper, analysis of critical fluid velocity and heat transfer in the nanocomposite pipes conveying nanofluid is presented. The pipe is reinforced by carbon nanotubes (CNTs) and the fluid is mixed by $AL_2O_3$ nanoparticles. The material properties of the nanocomposite pipe and nanofluid are considered temperature-dependent and the structure is subjected to magnetic field. The forces of fluid viscosity and turbulent pressure are obtained using momentum equations of fluid. Based on energy balance, the convection of inner and outer fluids, conduction of pipe and heat generation are considered. For mathematical modeling of the nanocomposite pipes, the first order shear deformation theory (FSDT) and energy method are used. Utilizing the Lagrange method, the coupled pipe-nanofluid motion equations are derived. Applying a semi-analytical method, the motion equations are solved for obtaining the critical fluid velocity and critical Reynolds and Nusselt numbers. The effects of CNTs volume percent, $AL_2O_3$ nanoparticles volume percent, length to radius ratio of the pipe and shell surface roughness were shown on the critical fluid velocity, critical Reynolds and Nusselt numbers. The results are validated with other published work which shows the accuracy of obtained results of this work. Numerical results indicate that for heat generation of $Q=10MW/m^3$, adding 6% $AL_2O_3$ nanoparticles to the fluid increases 20% the critical fluid velocity and 15% the Nusselt number which can be useful for heat exchangers.

• Tribology and Lubricants
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• 제23권6호
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• pp.288-297
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• 2007

Adhesion and friction tests were carried out in order to investigate the effect of temperature on the tribological characteristics of poly (methylmethacrylate) (PMMA) film using AFM. The pull-off and friction forces on the PMMA film were measured under a high vacuum condition (below $1{\times}10^{-4}$ Pa) as the temperature of the PMMA film was increased from 300 K to 420 K (heating) and decreased to 300K (cooling). Friction tests were also conducted in both high vacuum and air conditions at room temperature. When the temperature was 420 K, which is 25 K higher than the glass transition temperature $(T_g)$ of PMMA, the PMMA film surface became deformable. Subsequently, the pull-off force was proportional to the maximum applied load during the pull-off force measurement. In contrast, when the temperature was under 395 K, the pull-off force showed no correlation to the maximum applied load. The friction force began to increase when the temperature rose above 370 K, which is 25 K lower than the $T_g$ of PMMA, and rapidly increased at 420 K. Decrease of the PMMA film stiffness and plastic deformation of the PMMA film were observed at 420 K in force-displacement curves. After the heating to 420 K, the fiction coefficient was measured under the air condition at room temperature and was found to be lower than that measured before the heating. Additionally, the RMS roughness increased as a result of the heating.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권3호
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• pp.9-16
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• 2005

[ $Si_{1-x}Ge_x$ ] 위의 Si 반전층에서의 이동도를 반전층에서의 양자현상(버금띠 에너지와 파동함수)과 완화시간어림셈을 고려하여 계산하였다. 반전층에서의 양자현상은 슈뢰딩거 방정식과 포아슨 방정식을 자체 모순없이 계산하여 얻었다 완화시간은 밸리내 산란과 밸리사이 산란을 고려하여 계산하였다. 그 결과 Ge 함량이 증가됨에 따라 이동도가 증가되는 이유는 4-폴드 밸리에 존재하는 전자의 이동도보다 2-폴드 밸리에 존재하는 전자의 이동도가 약 3배 정도 크며 대부분의 전자가 밸리의 분리에 의해 2-폴드 밸리에 존재하기 때문이라는 것을 알 수 있었다. 한편, 포논 산란만을 고려한 이동도를 실험치와 일치시키기 위하여 전체 이동도에는 반전층 계면에서의 산란과 쿨롱 산란을 포함시켰다. 계산된 전계, 온도, 그리고 Ge 함량에 의존하는 이동도는 실험치와 근접하도록 변형포텐셜을 설정하였으며 정확한 결과를 위해서는 Si 에너지띠의 비포물성을 고려해야함을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제19권8호
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• pp.437-442
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• 2009

This paper describes an improved strategy for controlling the adhesion force using both the antiadhesion and adhesion layers for a successful large-area transfer process. An MPTMS (3-mercaptopropyltrimethoxysilane) monolayer as an adhesion layer for Au/Pd thin films was deposited on Si substrates by vapor self assembly monolayer (VSAM) method. Contact angle, surface energy, film thickness, friction force, and roughness were considered for finding the optimized conditions. The sputtered Au/Pd ($\sim$17 nm) layer on the PDMS stamp without the anti-adhesion layer showed poor transfer results due to the high adhesion between sputtered Au/Pd and PDMS. In order to reduce the adhesion between Au/Pd and PDMS, an anti-adhesion monolayer was coated on the PDMS stamp using FOTS (perfluorooctyltrichlorosilane) after $O_2$ plasma treatment. The transfer process with the anti-adhesion layer gave good transfer results over a large area (20 mm $\times$ 20 mm) without pattern loss or distortion. To investigate the applied pressure effect, the PDMS stamp was sandwiched after 90$^{\circ}$ rotation on the MPTMS-coated patterned Si substrate with 1-${\mu}m$ depth. The sputtered Au/Pd was transferred onto the contact area, making square metal patterns on the top of the patterned Si structures. Applying low pressure helped to remove voids and to make conformal contact; however, high pressure yielded irregular transfer results due to PDMS stamp deformation. One of key parameters to success of this transfer process is the controllability of the adhesion force between the stamp and the target substrate. This technique offers high reliability during the transfer process, which suggests a potential building method for future functional structures.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.25-40
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• 2007

얕은 터널의 개착식 터널 라이닝에 발생하는 과잉토압은 라이닝의 변형과 손상을 유발하는 역학적 주요인자들 중의 하나이며(Kim, 2000), 과잉토압은 되메움토의 다짐불량, 자중에 의한 압밀, 강우의 침투에 의한 다짐, 차량에 의한 진동 등에 의해 발생할 수 있다(Komiya et al., 2000; Taylor et al., 1984; Yoo, 1997). 터널 라이닝에 발생하는 토압을 구하기 위한 많은 시험이 행해졌지만, 부등침하와 과잉토압을 줄일 수 있는 보강대책을 수립하기 위한 사례는 없다. 본 연구는 모래 지반에 $1.0D\sim1.5D$ 깊이에 개착식으로 시공하는 원형의 강성 터널에 작용하는 토압에 관한 것으로 진동다짐의 영향을 모형실험에서 충분히 반영하기 위하여 100Hz의 진동주파수를 사용하였다. 본 연구에서는 개착식 터널 라이링에 작용하는 부등침하와 과잉토압을 줄이기 위해서 지오텍스타일 매트를 설치하였다. 지오텍스타일 매트의 보강에 의한 부등침하와 토압의 감소효과를 확인하기 위해 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험에서 토피, 매트 보강형태, 절취면의 거칠기 등을 달리하여 가장효과적인 방법을 구하였다. 절취면의 거칠기 달리하기 위해 사면에 사포#100, 사포#400과 acetate 부착하였습니다. 무보강과 매트 보강에 대한 모형실험을 실시하여 구한 토압을 비교하여 매트 보강효과를 살펴보았으며, 사진분석법(Park, 2003)을 이용하여 지반의 변형을 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.156-165
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• 2011

본 연구는 PC와 RC부분이 만나는 접합면에 대한 구조적 거동과 수평 전단강도 평가를 위한 실험적 연구이다. 접합면에서의 수평전단 내력은 접합면의 거칠기나 전단보강근 유무에 따라 결정되어진다. 본 연구에서는 전단 보강근의 형상이 루프형과 래티스형로 구분하고, 보강근 간격 등에 따라 총 4개의 수평전단강도 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 접합면에서 수평전단 강도는 수직방향 변형에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 보강근 형상에 따른 비교 결과, 루프형의 실험체가 평균 초기균열하중, 평균 최대하중 및 접합면의 평균 초기강성 측면에서 각각 33.7%, 45.9%와 55.2%정도 큰 것으로 나타났다. 현행의 국내 전단강도 평가식과 비교한 결과, 루프형 전단보강 실험체는 2.32~4.23배, 래티스형 전단보강 실험체는 1.65~3.06배 상회하는 것으로 나타났다. 따라서 접합면의 거동이나 구조설계기준에 의한 내력이 안전측으로 평가되어 현장에 적용하는 데에는 별다른 문제는 없는 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.99-106
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• 1999

인공관절용 재료의 내마모성 향상을 목적으로 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 가교시켜 기계적 성질과 내마모성을 조사하였다. 가교제로 dicumyl peroxide(DCP)를 사용하고 가교보조제로 triallyl cyanurate(TAC)를 사용하여 용융상태에서 UHMWPE를 가교시켰다. DCP와 TAC의 함량이 증가할수록 가교된 초고분자량 폴리에틸렌(XUMPE)의 젤 함량은 증가하고 녹는점, 결정화온도, 결정화도, 인장성질은 감소하였다. Pin-on-disk 마모시험과 작은 하중을 가한 ball-on-disk 마모시험에서는 기계적 성질의 감소에도 불구하고 XUMPE의 마모부피가 UHMWPE보다 감소하였다. 이 두 시험에서의 마모는 주로 변형에 의한 것으로 판단되었으며, 마모부피는 Hertz 접촉 이론으로 계산한 최대접촉응력과 XUMPE의 항복강도의 비에 비례함을 보였다. 큰 하중을 가한 ball-on-disk 마모시험에서는 기계적 성질이 낮을수록 더 큰 마모부피를 보였으며, 마모자국의 표면거칠기와 마찰계수도 증가하였다. 이는 인장강도를 넘는 응력이 가해졌을 때 항복강도와 인장강도가 더 낮은 XUMPEDml 변형과 파괴가 촉진되기 때문으로 생각되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권10호
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• pp.728-734
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• 2004

평균입자크기가 서로 다른 WC-Co계 모재위에 고온 열처리법과 화학적 에칭방법을 이용하여 다이아몬드 막을 코팅하고 압흔법을 통해 그 접착력(adhesion strength)을 평가하였다. $1450^{\circ}C$의 고온 열처리 방법에 의해 준비된 WC-Co 시편표면에서는 WC 입자가 성장하였으며, 그 결과 20$\mu$m 이상의 다이아몬드 막이 증착된 경우에도 100kg의 하중에서도 우수한 접착력이 얻어졌다. 그러나, 모재 표면입자의 과도한 입성장으로 시편 인선부에는 변형이 발생하였으며, 증착된 다이아몬드 막은 거친 표면조도를 보였다. 이와 비교하여, 화학적 부식의 경우에는 submicron 크기의 WC 입자를 제외하고, 2$\mu$m 이상의 WC 입자를 가지는 모재를 이용하여 10$\mu$m의 다이아몬드 코팅막을 증착시킨 경우에는, 60kg의 하중에서도 양호한 접착력이 유지되었다 특히, WC 입자가 클수록 접착력의 신뢰성이 대폭 향상되었다. 이는 수 $\mu$m 이내의 비교적 얇은 두께의 다이아몬드 막을 증착하는 경우 화학적 에칭방법이 시편 형상의 변형을 방지하고, 양호한 표면조도를 얻을 수 있어 고온 열처리 방식에 비해 효과적임을 의미한다.

• 한국잠사곤충학회지
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• 제45권1호
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• pp.34-45
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• 2003

본 논문에서는 Ca(OH)$_2$로 Silk를 정련하기 위해 처리온도, 농도 및 시간별로 처리하여 적정 정련 조건을 알아보았다. 정련 후 세리신을 수용성과 난용성으로 분리하여 수용성 세리신의 평균분자량을 측정하였고 기기분석을 통하여 세리신의 특성을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 연감율은 처리농도, 온도 및 시간을 증가시킬수록 증가하는데 Ca(OH)$_2$ 처리농도가 0.07%, 0.1%일 때에는 처리시간이 길어져도 연감율에 큰 변화를 보이지 않았다. 2. 정련액의 수용성$.$난용성 세리신의 비율은 Ca(OH)$_2$ 농도가 0.04%일 때에는 처리 온도가 높을수록 난용성 세리신의 비율도 높게 나타났고, 0.07%일 때에는 처리 온도 및 시간에 관계없이 수용성 세리신의 비율이 거의 100%를 나타냈다. 0.1%일 때에는 처리 초기의 난용성 세리신의 비율이 높으며 시간이 증가할수록 수용성 세리신의 비율도 증가하였다. 3. 평균 중합도 측정 결과 처리 농도 0.04%, 처리 온도 10$0^{\circ}C$의 경우 10정도의 일정한 평균 중합도 값을 가지며 8$0^{\circ}C$, 9$0^{\circ}C$의 경우는 시간이 증가함에 따라 평균 중합도가 불규칙하게 나타났다. 0.07%의 경우 온도와 시간에 관계없이 10정도의 일정한 값을 나타내고 있으며 처리농도 0.1%일 때 온도 10$0^{\circ}C$의 경우 평균중합도가 20∼30으로 높은 값을 나타내고 있다. 4. 정련후 수용성 세리신의 LAL 정량 결과 정련액에는 LAL 물질이 존재하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 5. 아미노산 분석 결과 Hydroxy amino acid인 Thr.과 Ser. 및 Tyr.의 함량이 적었고 나머지는 상대적으로 많았다. 6. 수용성 세리신 분말의 DSC 분석 결과 열변성에 의한 흡열피크가 189$^{\circ}C$ 부근에서 나타났고, 열분해 피크는 299$^{\circ}C$ 부근에서 나타났다. 7. Ca(OH)$_2$ 정련된 견사의 강도는 생사의 강도보다 15∼30% 정도 감소하였고, 처리 시간이 길어질수록 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 8. 정련견의 표면 관찰 결과 연감율이 증가함에 따라 실의 굵기가 가늘어짐을 확인할 수 있었으며 처리 농도가 증가함에 따라 섬유 표면이 거칠게 되어있음을 알 수 있었다.