• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.656-657
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• 2008

The droplet dynamics in a hydrophilic/hydrophobic microchannel, which is applicable to a typical proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), is studied numerically by solving the equations governing conservation of mass and momentum. The liquid-gas interface or droplet shape is determined by a level set method which is modified to treat contact angles. The matching conditions at the interface are accurately imposed by incorporating the ghost fluid approach based on a sharp-interface representation. The effects of contact angle, inlet flow velocity, droplet size and side wall on the droplet motion are investigated parametrically. Based on the numerical results, the droplet dynamics including the sliding and detachment of droplets is found to depend significantly on the contact angle. Also, a droplet removal process is demonstrated on the combination of hydrophilic and hydrophobic surfaces.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.3140-3141
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• 2008

The output power efficiency of the fuel cell system depends on the demanded current, stack temperature, air excess ratio, hydrogen excess ratio and inlet air humidity. Thus, it is necessary to determine the optimal operation condition for maximum power efficiency. In this paper, we developed a dynamic model of fuel cell system which contains mass flow model, diffusivity gas layer model, membrane hydration and electrochemistry model. In order to determine the maximum output power and minimum use of hydrogen in a certain power condition, response surface methodology (RSM) optimization based on the proposed PEMFC stack model is presented. The results provide an effective method to optimize the operation condition under varied situations.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2788-2793
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• 2008

A numerical analysis has been conducted for flow characteristics and performance of a micropump with piezodisk and MHD(Magnetohydrodynamics) fluid. Various micro systems which could not be considered in the past have been recently growing with the development of MEMS(Micro Electro Mechanical System) and micro machining technology. Especially, micropumps, essential part of micro fluidic devices, are being lively studies by many researchers. In the present study, the piezo electric micropump with electromagnetic resistance for electrically conducting fluids is considered. The prescribed grid deformation method is used for the displacement of the membrane. The change of the performance of the micropump and flow characteristics of the electrically conducting fluid with the magnitude of the magnetic fields, duct size, the position of the inlet and outlet duct are investigated in the present study.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제7권4호
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• pp.184-188
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• 2006

This work describes efforts in the fabrication and testing of robust microelectromechanical systems (MEMS). Robustness is typically achieved by investigating non-silicon substrates and materials for MEMS fabrication. Some of the traditional MEMS fabrication techniques are applicable to robust MEMS, while other techniques are drawn from other technology areas, such as electronic packaging. The fabrication technologies appropriate for robust MEMS are illustrated through laminated polymer membrane based pressure sensor arrays. Each array uses a stainless steel substrate, a laminated polymer film as a suspended movable plate, and a fixed, surface micromachined back electrode of electroplated nickel. Over an applied pressure range from 0 to 34 kPa, the net capacitance change was approximately 0.14 pF. An important attribute of this design is that only the steel substrate and the pressure sensor inlet is exposed to the flow; i.e., the sensor is self-packaged.

• 대한환경공학회지
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• 제38권9호
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• pp.476-481
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• 2016

압력지연삼투는 삼투압을 구동력으로 하여 에너지를 생산하는 새로운 막 기술이다. 압력지연삼투는 반투과성 막을 사이에 두고 삼투압으로 인해 저농도의 유입원수가 고농도의 유도용액으로 이동하는 것이다. 본 연구는 역삼투 공정의 농축수를 유도용액으로, 역삼투 공정의 생산수를 유입원수로 하여 8인치 나권형 막모듈의 성능을 평가 하였다. 실험에 사용된 유입원수와 유도용액의 유량은 2.4 L/min, 5.0 L/min, 10.0 L/min, 압력범위는 5 bar에서 30 bar이다. 유입원수와 유도용액의 농도, 유입유량, 유입비에 따른 공정 성능의 영향을 본 연구에서 확인 하였다. 중요 결과로 유도용액의 농도의 증가는 압력지연삼투 공정의 전력밀도, 투과수량을 향상시키는 결과를 보였다. 유입유량의 증가 또한 전력밀도와 투과수량을 향상시키는 결과를 보였다. 또한 최대 전력밀도를 형성하는 유입원수와 유도용액의 최적 유입비는 1:1의 비에서 나타났다.

• 청정기술
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• 제16권1호
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• pp.39-45
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• 2010

본 연구에서는 국내 우리텍사의 PVDF계 중공사 막을 4 bundle 씩 묶어 모듈을 제작하였으며, 처리용량은 10 ton/day로 설정하여 반응조 내 부유고형물(suspended solid; SS) 의 농도구배가 없도록 하부로부터 간헐 폭기하는 방식을 선택하여 부산 수영하수처리장에 pilot plant를 설치하였다. Pilot plant는 정상 운전을 위하여 하수처리장의 폭기조로부터 유입된 mixed liquor suspended solid (MLSS) 1,000 ppm 정도의 원수를 시험 여과하고, 세척수로 2회 세척, 10% 에탄올 용액으로 1회 세척, 그리고 NaOCl 5% 용액으로 1회 세척 과정을 거치고 마지막으로 세척수로 최종 세척한 후 운전하였다. 결과적으로, 화학세정 후 membrane bioreactor (MBR) 내의 잔류수를 원수로 운전한 결과 SS 제거효율이 99.9% 이상을 보이고 있는 결과와 폭기조 유입수를 원수로 운전하여, 여과 수량은 초기 조건에 비해 16% 감소, suction pressure 는 30% 상승하고 있음을 확인한 결과를 연속 운전 조건으로 설정하였다. 연속 운전한 결과, 유입수 mixed liquor suspended solid (MLSS)가 1,900 mg/L의 조건에서 SS 제거 효율은 99.99% 이었으며 여과수량은 $42{\sim}52L/m^2$ h, suction pressure가 16~20 cmHg로 안정 상태로 운전되고 있음을 확인하였다. 다만, 여과수 저장조의 유출구와 유입구에서의 SS 제거 효율에 영향을 미치는 조류의 발생 억제에 관한 방법이 재고되어 여과수의 재이용 범위를 설정할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.478-485
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• 2012

고분자는 우수한 투과선택도 및 가공성으로 인하여 여러 기체 혼합물의 분리를 위한 막의 소재로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 polyamide 복합막을 이용하여 $CH_4$ 및 $CO_2$ 혼합기체의 분리특성에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구를 위한 모사 기체로는 순수 메탄과 이산화탄소를 혼합하여 사용하였으며, 서로 다른 운전조건에서의 투과실험을 수행하였다. 주입 기체의 유량은 800~1000 $cm^3/min$으로 변화시켰으며, stage cuts의 변화는 50~60 %로 하였다. 또한 분리막의 운전 온도는 $30{\sim}70^{\circ}C$에서 변화시켰으며 기체의 초기 주입압력은 6 bar로 설정하였다. 각 실험조건에서 메탄과 이산화탄소의 투과도를 평가하였고 이때 permeate에서의 이산화탄소에 대한 선택도를 함께 평가하였다. 또한 본 연구에서는 Arrhenius plots를 이용하여 메탄과 이산화탄소의 분리막에 대한 투과 활성화 에너지를 얻었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권8호
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• pp.886-891
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• 2005

본 연구는 침지형태로 운전되는 중공사막 결합형 생물반응기(HFMB) 시스템의 VOC 처리능력 및 안정성을 평가하기 위하여 수행되었다. 일차적으로 미생물이 없는 조건에서 VOC 물질전달을 알아보기 위한 abiotic test를 통해, 본 연구에서 사용한 HFMB는 미세기포를 이용한 산기관과 유사한 물질전달율을 나타냄을 확인하였다. 그러나 HFMB는 일반 산기관 시스템과는 달리 기체 유속과 중공사막 개수를 증가시켜 물질전달율을 더욱 증대시킬 수 있을 것으로 예측된다. 또한 반응조에 톨루엔 분해 미생물을 첨가하고 다양한 유입부하 조건에서의 기체상 톨루엔 제거 실험을 수행하였는데, 50, 100, $500\;g/m^3/hr$의 유입부하 조건에서 $70{\sim}80%$ 수준의 처리효율을 얻을 수 있었다. 추가적으로 수행된 분해능 실험에서는 최대 $800\;g/m^3/hr$ 이상의 분해능을 실험적으로 확인하여, 문헌에 제시된 기존 생물여과공법의 최대분해능($50{\sim}100\;g/m^3/hr$) 보다 월등히 높았다. 따라서 HFMB는 기존의 VOC 저감기술을 대치할 수 있는 친환경적인 기술이라고 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권3호
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• pp.387-391
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• 2007

An oxygenator is a very important artificial organ and widely used for patients with lung failure or during open heart surgery. Although an oxygenator has been widely studied worldwide to enhance its efficiency, studies on oxygenators, in particular when using a pulsatile blood flow, are domestically limited. Therefore, a new oxygenator was developed in the lab and animal experimental results are described in the paper. The oxygenator is composed of polycarbonate housing and polypropylene hollow fibers. It has a total length of 400 mm and a surface area of $1.7 m^2$. The animal experiment lasted for 4 hours. The blood flow rate was set to 2 L/min and a pulsatile blood pump, T-PLS (Twin-Pulse Life Support), was used. Samples were drawn at the oxygenator's inlet and outlet. The total hemoglobin (Hb), saturation oxygen ($sO_2$), and partial oxygen pressure ($pO_2$), partial $CO_2$ pressure ($pCO_2$), and plasma bicarbonate ion concentration ($HCO_3^-$) were measured. The oxygen and carbon dioxide transfer rates were also calculated based on the experimental data in order to estimate the oxygenator's gas transfer efficiency. The oxygen and carbon dioxide transfer rates were $16.4{\pm}1.58$ and $165.7{\pm}10.96 mL/min$, respectively. The results showed a higher carbon dioxide transfer rate was achieved with the oxygenator. Also, the mean inlet and outlet blood pressures were 162.79 and 137.92 mmHg, respectively. The oxygenator has a low pressure drop between its inlet and outlet. The aim of own preliminary study was to make a new oxygenator and review its performance when applying a pulsatile blood pump thus, confirming the possibility of a new oxygenator suitable for pulsatile flow.

• 전기화학회지
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• 제13권4호
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• pp.283-289
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• 2010

2차원 전산 해석 모델을 사용하여 고온 고분자 전해질 연료전지의 전산해석을 수행하였다. 해석 모델은 기존의 실험데이터와의 비교를 통해 검증하였으며, 다양한 작동 조건이 연료전지의 성능에 미치는 영향을 파악하기 위해 일련의 전산해석을 수행하였다. 본 전산해석의 결과를 통해 교환전류밀도, 이온전도도, 공급유량 및 작동압력이 증가할수록 연료전지의 성능이 향상됨을 확인하였다. 또한, 기체 확산층의 기공율이 높을수록 기체의 확산이 향상되어 연료전지의 성능이 향상되었으며, 양극 기체 확산층의 기공율에 의한 효과가 음극에 비해 더 두드러지게 나타났다.