• Advances in nano research
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• 제10권2호
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• pp.115-128
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• 2021

In this article, free vibration behavior of electro-magneto-thermo sandwich Timoshenko beam made of porous core and Graphene Platelet Reinforced Composite (GPLRC) in a thermal environment is investigated. The governing equations of motion are derived by using the modified strain gradient theory for micro structures and Hamilton's principle. The magneto electro are under linear function along the thickness that contains magnetic and electric constant potentials and a cosine function. The effects of material length scale parameters, temperature change, various distributions of porous, different distributions of graphene platelets and thickness ratio on the natural frequency of Timoshenko beam are analyzed. The results show that an increase in aspect ratio, the temperature change, and the thickness of GPL leads to reduce the natural frequency; while vice versa for porous coefficient, volume fractions and length of GPL. Moreover, the effect of different size-dependent theories such as CT, MCST and MSGT on the natural frequency is investigated. It reveals that MSGT and CT have most and lowest values of natural frequency, respectively, because MSGT leads to increase the stiffness of micro Timoshenko sandwich beam by considering three material length scale parameters. It is seen that by increasing porosity coefficient, the natural frequency increases because both stiffness and mass matrices decreases, but the effect of reduction of mass matrix is more than stiffness matrix. Considering the piezo magneto-electric layers lead to enhance the stiffness of a micro beam, thus the natural frequency increases. It can be seen that with increasing of the value of WGPL, the stiffness of microbeam increases. As a result, the value of natural frequency enhances. It is shown that in hc/h = 0.7, the natural frequency for WGPL = 0.05 is 8% and 14% less than its for WGPL = 0.06 and WGPL = 0.07, respectively. The results show that with an increment in the length and width of GPLs, the natural frequency increases because the stiffness of micro structures enhances and vice versa for thickness of GPLs. It can be seen that the natural frequency for aGPL = 25 ㎛ and hc/h = 0.6 is 0.3% and 1% more than the one for aGPL = 5 ㎛ and aGPL = 1 ㎛, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.150-150
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• 2016

Mankind is enjoying a great convenience of their life by the rapid growth of secondary industry since the Industrial Revolution and it is possible due to the invention of huge power such as engine. The automobile which plays the important role of industrial development and human movement is powered by the Engine Module, and especially Diesel engine is widely used because of mechanical durability and energy efficiency. The main work mechanism of the Diesel engine is composed of inhalation of the organic material (coal, oil, etc.), combustion, explosion and exhaust Cycle process then the carbon compound emissions during the last exhaust process are essential which is known as the major causes of air pollution issues in recent years. In particular, COx, called carbon oxide compound which is composed of a very small size of the particles from several ten to hundred nano meter and they exist as a suspension in the atmosphere. These Diesel particles can be accumulated at the respiratory organs and cause many serious diseases. In order to compensate for the weak point of such a Diesel Engine, the DPF(Diesel Particulate Filter) post-cleaning equipment has been used and it mainly consists of ceramic materials(SiC, Cordierite etc) because of the necessity for the engine system durability on the exposure of high temperature, high pressure and chemical harsh environmental. Ceramic Material filter, but it remains a lot of problems yet, such as limitations of collecting very small particles below micro size, high cost due to difficulties of manufacturing process and low fuel consumption efficiency due to back pressure increase by the small pore structure. This study is to test the possibility of new structure by direct infiltration of SiC Whisker on Carbon felt as the next generation filter and this new filter is expected to improve the above various problems of the Ceramic DPF currently in use and reduction of the cost simultaneously. In this experiment, non-catalytic VS CVD (Vapor-Solid Chemical Vaporized Deposition) system was adopted to keep high mechanical properties of SiC and MTS (Methyl-Trichloro-Silane) gas used as source and H2 gas used as dilute gas. From this, the suitable whisker growth for high performance filter was observed depending on each deposition conditions change (input gas ratio, temperature, mass flow rate etc.).

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권4호
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• pp.16-23
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• 2012

Current display manufacturing processes apply thermal treatment of glass backplanes widely for hydrogen degassing, crystallization of thin-films, tempering, forming, and precompaction. Estimation of the characteristics of transient heating stages and thermal non-uniformities on a single glass substrate or in a stack of glasses are extremely helpful to understand non-homogeneity of mechanical and electronic features of nano/micro structures of end products. Based on simple heat transfer models and using an electric muffle furnace, temperature variations in a glass stack were predicted and measured for glass backplanes of $1.5{\times}1.85m^2$ in size and 0.7 mm in thickness. Except for the period of putting glass backplanes into the furnace, thermal radiation was the major heating mechanism for the treatment and theoretical predictions agreed well to the experimental temperatures on the backplanes. Using the theoretical model, thermal fields for a glass stack of glass-size, $2.2{\times}2.5m^2$, and of the number of sheets, 1 to 12, were calculated for practical design and manufacturing of the muffle furnace for large-scale displays, e.g. up to $8^{th}$ generation.

• Journal of Magnetics
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• 제20권3호
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• pp.229-240
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• 2015

In this study, nanocrystalline ferrite powders with the composition $Ni_{0.5}Zn_{0.5}Fe_2O_4$ were prepared by the autocombustion method. The obtained powders were sintered at $800^{\circ}C$, $900^{\circ}C$ and $1,000^{\circ}C$ for 4 h in air atmosphere. The as-prepared and the sintered powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and magnetization studies. An increase in the crystallite size and a slight decrease in the lattice constant with sintering temperature were observed, whereas microstrain was observed to be negative for all the samples. Two significant absorption bands in the wave number range of the $400cm^{-1}$ to $600cm^{-1}$ have been observed in the FT-IR spectra for all samples which is the distinctive feature of the spinel ferrites. The force constants were found to vary with sintering temperature, suggesting a cation redistribution and modification in the unit cell of the spinel. The M-H loops indicate smaller coercivity, which is the typical nature of the soft ferrites. The observed variation in the saturation magnetization and coercivity with sintering temperature has been attributed to the role of surface, inhomogeneous cation distribution, and increase in the crystallite size.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권4호
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• pp.97-103
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• 2018

Force is a crucial element to be measured in various industries, especially the machine tool industry. Mega units of force are required in fields such as the heavy and ship industries. Micro/nano units of force are required for microparticles. The detection of force generates a physical transformation due to the force imposed from the outside, atlrnd electrical voltage signals are obtained from the system. For the detection of force, an octagonal ring load cell based on circular ring theory is designed and produced. To design the octagonal strain ring, theoretical values with data from the ANSYS program are compared to determine the size of the octagonal strain ring. An octagonal strain ring of the chosen size is made with the SCM415 material. The strain gauges are attached to the octagonal strain ring, designed to construct a full Wheatstone bridge. The LabVIEW program is used to measure the data, and strain values are found. With the octagonal ring load cell completed in this way, experiments are conducted by imposing forces on the tangential axis and radial axis. Experiments are performed to verify if the octagonal ring load cell conducts measurements properly, and theoretical values are analyzed to find any differences. The data will later be used in further research to develop a machine-tool dynamometer.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권5호
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• pp.569-573
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• 2014

We demonstrate a low-cost, superbly efficient way of etching for the nano-, and micro-sized pyramid patterns on (100)-oriented Si wafer surfaces for use as a patterned master. We show a way of producing functional optical films for the viewing angle direction brightness-enhancement of Lambertian LED (light emitting diode)/OLED (organic light emitting diode) planar lighting applications. An optimally formulated KOH (Potassium hydroxide) wet etching process enabled random-positioned, and random size-distributed (within a certain size range) pyramid patterns to be developed over the entire (100) silicon wafer substrates up to 8" and a simple replication process of master patterns onto the PC (poly-carbonate) and PMMA (poly-methyl methacrylate) films were performed. Haze ratio values were measured for several film samples exhibiting excellent values over 90% suitable for LED/OLED lighting purposes. Brightness was also improved by 13~14% toward the viewing angle direction. Computational simulations using LightTools$^{TM}$ were also carried out and turned out to be in strong agreement with experimental data. Finally, we could check the feasibility of fabricating low-cost, large area, high performance optical films for commercialization.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1057-1072
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• 2018

세리아 입자의 합성을 위하여 분무열분해 시 유기 첨가제인 EG(ethylene glycol)과 CA(citric acid)를 첨가하여 중공성 및 다공성을 갖는 $CeO_2$ 마이크로 크기의 입자를 제조하였으며 첨가량에 따른 특성을 비교하였다. 분무열분해과정, 후소성 및 볼밀링 과정을 적절히 조합하여 만든 6가지 경로에 의해 나노 크기의 세리아 입자를 합성하였다. 6가지 경로 중 EG 및 CA가 0.05M 첨가된 Ce(III)가 전구체 수용액을 이용하여 분무열분해${\rightarrow}$후소성${\rightarrow}$볼밀링${\rightarrow}$후소성의 경로에 의해 얻어진 $CeO_2$ 입자에 대해 TEM 분석으로 측정한 입자의 평균 크기 24 nm(편차=3.8 nm)는 Debye-Scherrer식에 의해 계산된 1차 입자의 크기(20 nm)와 가장 유사한 크기를 나타내었다. 제조된 나노입자분말의 형태적 및 구조적 특성을 알아보기 위하여 SEM(Scanning Electron Microscopy), XRD(X-Ray Diffractometer) 및 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 통하여 특성을 분석하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제10권2호
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• pp.113-123
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• 2005

영산강 하구(목포항)해역에서 해수층의 염분 변화가 1차 생산자와 상위 소비자와의 연계성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 2003년 10월부터 2004년 9월까지 매월 8개 조사정점에서 수문 개폐 여부에 따라 개방시와 비개방시로 나누어서 현장조사를 실시하였다. 영산강 하구둑으로부터 배출되어지는 담수 유입량은 강우가 집중되었던 (여름철인) 6월과 7월에 가장 많은 양의 담수가 항내로 유입되었다. 수문 개방시 표층 염분 분포는 $6\~28.9$ psu로 수문비 개방시의 $24.4\~30.3psu$ 보다 큰 차이를 보였으며, 광소멸 계수$(K_d)$ 또한 수문 개방시에 높아 탁도가 높음을 확인 할 수 있었다. 조사 기간 동안 대발생(bloom)은 하구언 수문을 개방하지 않은 2월, 5월, 7월에 내항에서 발생하였으며, 대형식물플랑크톤이 $70\%$이상의 점유율을 보이며 우점하였다. 중형과 소형식물플랑크톤이 하구언 수문 개방일인 2003년 10월, 11월, 2004년 6월, 8월, 9월에 전체 식물플랑크톤에 대하여 높은 기여율을 보여 수문 개폐에 따라 크기 구조가 변화되었다. 수문 개방시 소형과 중형동물플랑크톤은 수문을 개방하지 않았을 때 보다 낮은 생체량 분포를 보였으며, 공간적으로는 외항보다 내항에서 다소 높은 생체량 분포를 보였다. 동물플랑크톤의 분포는 전반적으로 식물플랑크톤의 생체량 분포와 비슷한 경향을 보였다 따라서 수문 개폐에 따른 염분, 영양염 유입, 탁도 혹은 광량등의 환경인자가 1차생산자의 생체량 및 크기 구조에 영향을 주고 상위소비자인 동물플랑크톤의 생체량 분포에도 영향을 미치어 결국 두 생물들간의 연계성 변화를 초래할 수 있음을 시사한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.287-292
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• 2007

일반적으로 고전적인 탄성이론에서 매크로 스케일의 구조물의 물성은 구조물의 사이즈에 영향을 받지 않는다. 그 이유는 구조물 전체 체적에 대한 표면의 비율이 매우 작기 때문에 표면의 효과를 무시할 수 있기 때문이다. 그러나, 구조물 전체의 부피에 대한 표면의 비율이 커지게 되면 표면의 효과가 매우 중요한 역할을 하게 되며 지배적으로 나타나게 된다. 특히 나노 박막이나 나노 빔 등 나노 스케일의 구조물에서는 표면효과의 영향을 반드시 고려하여야만 한다. 분자 동역학 시뮬레이션은 이러한 나노 스케일의 구조물 역학적 해석을 위해서 그간 사용되어 온 일반적인 방법이었으나, 과도하게 요구되는 계산시간과 전산자원의 한계로 인해 여전히 수 나노 초 동안에 $10^6{\sim}10^9$개의 원자들에 대한 시뮬레이션이 가능한 정도이다. 따라서 실제적으로 MEMS/NEMS 분야에서 사용되는 서브마이크 스케일에서 마이크로 스케일의 구조물의 분자동역학 시뮬레이션을 통한 해석은 가능하나 설계를 목적으로 했을 때는 현실적이지 못하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 분자 동역학 시뮬레이션 기법의 단점을 보완하고자 나노 스케일의 매우 작은 구조물에서 지배적으로 나타나는 표면효과를 고려할 수 있는 연속체 기반의 모델을 제시하고자 한다. 특히 본 논문에서는 박막구조물의 해석을 위하여 고전적인 Kirchhoff 평판이론을 바탕으로 표면효과를 고려할 수 있도록 하는 연속체 모델을 제안하고 이를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 그 해석 결과를 분자 동역학 시뮬레이션 결과와 비교하였다.

• KSBB Journal
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• 제22권1호
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• pp.7-15
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• 2007

진균류 추출물로부터 신규 멜라닌 분해효소의 분리 및 분해능 test는 멜라닌 분해효소의 균사체 배양 상등액으로 분비 생산됨을 분해능 테스트를 통하여 확인하였고, 이 분해 효소에 의한 멜라닌 분해반응은 pH 7에서 가장 높고, 30$^{\circ}C$에서 가장 안정함을 확인하였다. 멜라닌 분해 효소의 characterization은 2D-gel을 이용하여 멜라닌 분해효소 중 한 가지 효소의 pI값이 약 6.5이고 Molecular weight는 약 54-57 kDa임을 알 수 있었고, 정제된 멜라닌 분해 효소의 전체적인 단백질 및 유전자 서열을 분석하여 degenerate primer를 합성하였으며, RT-PCR 법을 이용하여 유전자를 확보하였다. 멜라닌 분해효소 생산을 위한 진균류의 배양방법 확립은 멜라닌 분해효소가 최대 활성을 갖는 배지 조건은 ammonium tartrate 0.4% : glucose 2% 배지에 yeast extract를 0.1%를 첨가한 배지임을 확인하였고, 진군류의 최적 배양온도는 24-26$^{\circ}C$였으며, 이 때 건조 균체 중량으로 약 6 g/L의 균체를 얻을 수 있었다. 또한 진균류 성장의 최적 pH는 약 5.5로서 이 경우 건조균체중량이 약 6.6 g/L였다. 정제공정은 최적화를 통하여 멜라닌 분해효소의 정제 순도 90% 이상의 정제공정을 확립하였다. Scale-up은 5 L fermenter를 이용한 기초 배양공정을 확립하여 500 L fermenter로의 경제성 있는 scale up에 성공하였고, 이 때 건조균체중량 약 14.5 g/L의 진균류를 얻었으며, 배지 중에 분비 생산된 melanin 분해효소의 양이 300 mg/L에 달하였다. 멜라닌 분해효소의 formulation은 멜라닌 분해효소를 효율적으로 피부로 전달시키기 위하여 50-100 nm 크기로 encapsulation을 실시하여 70 nm, 100 nm size의 nano capsule을 얻었다. 본 연구는 tyrosinase 저해제가 갖는 부작용이 없어 생체 친화적 물질에 의한 부작용 감소 효과가 기대되며, 독자적 기술에 의한 고부가 미백용 화장품 원료 확보로 새로운 기능에 의한 신규시장 창출이 가능하여 미백용 기능성 화장품 원료로서 고부가 화장품에 사용되어 수입대체효과 및 기업의 매출증대 효과가 있을 것으로 기대되어진다.