• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.414-414
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• 2020

고전 천수방정식을 적용한 2차원 도시홍수 모델링에서는 지형의 정확한 반영을 위해 고해상도 격자가 요구되며 이는 많은 계산시간과 노력을 필요로 한다. 최근에는 다공성 천수방정식을 적용한 도시홍수해석으로 많은 계산 노력이 요구되는 도시홍수모델링의 한계를 극복한 연구가 많이 이루어지지고 있다. 이러한 연구는 도시 홍수에서 흐름이 공간적으로 변화할 때 불균일 공극이 존재하므로 격자의 크기를 다르게 하여 이러한 불균일성을 해결하고자 하는 등방성 천수모형의 적용에서 시작되었다. 하지만, 등방성 공극을 고려한 도시홍수 해석모형은 대표요소체적(REV)보다 더 큰 격자의 적용을 해야 하는 제한성을 가진다. 반면, 비등방성 공극은 대표요소체적의 적용이 필요하지 않아 불균일 공극의 크기에 관계없이 이론상으로는 동일한 해상도의 격자가 사용가능하긴 하지만, 실제 도시홍수 해석에서 중요하면서도 도전적인 연구이다. 본 연구에서는 도시홍수의 효율적 계산을 위해 비등방성 공극을 고려한 적분형 다공성 천수방정식을 기반으로 하는 2차원 도시홍수 해석모형을 개발하였다. 모형의 개발을 위해, 적용 격자내에서 도시지역의 건물이 차지하는 길이 및 면적을 산정하고 그 값을 2차원 천수방정식에 적용 가능하도록 체적공극(𝜙_j)와 면적공극(𝜓_k)을 2차원 고전 천수방정식에 추가하였다. 개발모형은 고전 천수방정식, 등방성 공극 고려(미분형 다공성) 천수방정식 및 비등방성 공극 고려(적분형 다공성) 천수방정식의 적용이 가능하여, 각 모형에 적합한 2차원 격자 생성, 각 모형의 매개변수를 보정 그리고 정확성, 효율성, 적용성이 비교 가능하다. 각 모형의 정확성과 효율성 비교를 위해 3가지의 오차 비교 (구조적 오차, 격자크기 오차, 공극 모형 오차), 계산시간 비교, 공간 변동성 검증을 위한 수심 종단형상 비교하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권1호
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• pp.99-112
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• 2022

The present study examines the natural frequencies (NFs) of perfect/imperfect functionally graded sandwich beams (P/IP-FGSBs), which are composed of a porous core constructed of functionally graded materials (FGMs) and a homogenous isotropic metal and ceramic face sheets resting on elastic foundations. To accomplish this, the material properties of the FGSBs are assumed to vary continuously along the thickness direction as a function of the volume fraction of constituents expressed by the modified rule of the mixture, which includes porosity volume fraction represented using four distinct types of porosity distribution models. Additionally, to characterize the reaction of the two-parameter elastic foundation to the Perfect/Imperfect (P/IP) FGSBs, the medium is assumed to be linear, homogeneous, and isotropic, and it is described using the Winkler-Pasternak model. Furthermore, the kinematic relationship of the P/IP-FGSBs resting on the Winkler-Pasternak elastic foundations (WPEFs) is described using trigonometric shear deformation theory (TrSDT), and the equations of motion are constructed using Hamilton's principle. A closed-form solution is developed for the free vibration analysis of P/IP-FGSBs resting on the WPEFs under four distinct boundary conditions (BCs). To validate the new formulation, extensive comparisons with existing data are made. A detailed investigation is carried out for the effects of the foundation coefficients, mode numbers (MNs), porosity volume fraction, power-law index, span to depth ratio, porosity distribution patterns (PDPs), skin core skin thickness ratios (SCSTR), and BCs on the values of the NFs of the P/IP-FGSBs.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권4호
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• pp.41-47
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• 2022

Ag sintering technologies have received great attention as it was applied to the inverter of Tesla's electric vehicle Model III. Ag sinter bonding technology has advantages in heat dissipation design as well as high-temperature stability due to the intrinsic properties of the material, so it is useful for practical use of SiC and GaN devices. This study was carried out to understand the sinter joining temperature effect on the robust Ag sintered joints in air without pressure within 10 min. Electroplated Ag finished Cu dies (3 mm × 3 mm × 2 mm) and substrates (10 mm × 10 mm × 2 mm) were introduced, respectively, and nano Ag paste was applied as a bonding material. The sinter joining process was performed without pressure in air with the bonding temperature as a variable of 175 ℃, 200 ℃, 225 ℃, and 250 ℃. As results, the bonding temperature of 175 ℃ caused 13.21 MPa of die shear strength, and when the bonding temperature was raised to 200 ℃, the bonding strength increased by 157% to 33.99 MPa. When the bonding temperature was increased to 225 ℃, the bonding strength of 46.54 MPa increased by about 37% compared to that of 200 ℃, and even at a bonding temperature of 250 ℃, the bonding strength exceeded 50 MPa. The bonding strength of Ag sinter joints was directly influenced by changes in the necking thickness and interfacial connection ratio. In addition, developments in the morphologies of the joint interface and porous structure have a significant effect on displacement. This study is systematically discussed on the relationship between processing temperatures and bonding strength of Ag sinter joints.

• Advances in nano research
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• 제16권4호
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• pp.341-352
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• 2024

This study investigates the heat and mass transfer characteristics of a MoS₂ nanoparticle suspension in ethylene glycol over a porous stretching sheet. MoS₂ nanoparticles are known for their exceptional thermal and chemical stability which makes it convenient for enhancing the energy and mass transport properties of base fluids. Ethylene glycol, a common coolant in various industrial applications is utilized as the suspending medium due to its superior heat transfer properties. The effects of variable thermal conductivity, variable mass diffusivity, thermal radiation and thermophoresis which are crucial parameters in affecting the transport phenomena of nanofluids are taken into consideration. The governing partial differential equations representing the conservation of momentum, energy, and concentration are reduced to a set of nonlinear ordinary differential equations using appropriate similarity transformations. R software and MATLAB-bvp5c are used to compute the solutions. The impact of key parameters, including the nanoparticle volume fraction, magnetic field, Prandtl number, and thermophoresis parameter on the flow, heat and mass transfer rates is systematically examined. The study reveals that the presence of MoS₂ nanoparticles curbs the friction between the fluid and the solid boundary. Moreover, the variable thermal conductivity controls the rate of heat transfer and variable mass diffusivity regulates the rate of mass transfer. The numerical and statistical results computed are mutually justified via tables. The results obtained from this investigation provide valuable insights into the design and optimization of systems involving nanofluid-based heat and mass transfer processes, such as solar collectors, chemical reactors, and heat exchangers. Furthermore, the findings contribute to a deeper understanding of stretching sheet systems, such as in manufacturing processes involving continuous casting or polymer film production. The incorporation of MoS₂-C₂H₆O₂ nanofluids can potentially optimize temperature distribution and fluid dynamics.

• 한국음향학회지
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• 제43권3호
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• pp.261-269
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• 2024

본 논문에서는 흡음형 소음기의 음향성능을 향상시키기 위해 다층 흡음재 배치 순서를 최적화하였다. 소음기의 음향성능은 투과손실로 판단하였으며, 투과손실을 계산하기 위해 유한요소법 기반 수치해석 프로그램을 사용하였다. 흡음재는 흡음형 소음기에서 많이 사용되는 다공탄성 물질인 폴리우레탄을 사용하였으며, 내부에 공기가 흐르는 상황을 가정하여 Biot-Allard 모델을 적용하였다. 2 kHz 대역까지 관심주파수 영역을 설정하여 흡음재가 단층으로 구성되어 있을 때 음향성능에 영향을 주는 물성치를 확인하였으며, 폴리우레탄 물성치를 바탕으로 단층 및 다층 흡음재를 가진 소음기의 음향성능을 서로 비교하였다. 이후 Nelder-Mead 방법을 적용하여 소음기 내 다층 흡음재의 배치 순서를 최적화하였으며, 단층 흡음형 소음기에 비해 평균 투과손실이 증가하는 것을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권11호
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• pp.795-802
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• 2013

도시 개발 과정에서 토지이용 특성의 변화에 기인하는 불투수면적률의 증가에 따라 일반적으로 강우시 침투율은 감소하고, 유출률은 증가한다. 이에 따라 개발 이후 도시 내 하천 및 하류부 공공수역의 수질에 미치는 영향도 커질 것으로 우려되고 있다. 이러한 문제에 대응하기 위하여 도시 개발과정에서 가능한 개발 이전의 강우 유출특성을 유지하도록 하는 저영향 개발(LID, Low Impact Development) 기법의 도입이 활발하게 검토되고 있다. 그러나 다양한 LID 기법이 검토되고 있음에도 불구하고, 각 기법별로 강우 및 오염부하 유출특성에 미치는 영향에 대한 이해는 충분치 못한 실정이다. 본 연구에서는 현재 개발이 진행되고 있는 도시 지역을 대상으로 분포형 강우유출모형을 구축하여 모의를 수행하였다. 범용성이 높은 SWMM 모형을 이용하여 LID 기법 적용에 따른 도시 개발 전 후의 유출 및 오염부하 저감효과를 분석하였다. 모의결과, 침투/저류율은 개발 전보다 개발 후 78%에서 15%로 감소하였고, LID 기법(투수성포장, 빗물저류조, 빗물정원)을 적용한 결과 24%까지 다시 증가하였다. 또한 유출률은 개발 전 20%에서 개발 후 74%로 3배 이상 증가하였고, LID 기법 적용시 66%까지 저감시킬 수 있는 것으로 나타나 그 효용성을 확인하였다. 본 모의에 적용한 LID 기법 중 강우유출 저감 측면에서는 투수성포장의 효율이 가장 높았고, 오염부하(TSS, BOD, COD, T-N, T-P) 저감 측면에서는 빗물저류조의 효율이 높은 것으로 나타났다. 따라서 도시 개발에 따른 유출 및 오염부하 저감을 고려하여 LID 기법을 선정할 경우, 강우유출 저감의 측면을 고려한다면 침투의 기능이 주요한 기법을 선정하고, 오염부하 저감의 측면을 고려한다면 저류의 기능이 주요한 기법을 선정하는 것이 효율적인 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.25-39
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• 2015

$CO_2$ 지중저장은 국가 온실가스 감축 목표 달성에 가장 큰 역할을 담당할 것으로 평가되고 있으나, 포집분야 일부 기술을 제외하고 저장 및 실증에 대한 국내 연구는 여전히 부족한 실정이다. CCS(Carbon Capture and Storage)의 가장 큰 목표는 지하 퇴적 암반층에 $CO_2$를 안전하게 저장하는 것이며, 이를 위해서는 저장소의 저장용량 및 안정성등과 같은 지중저장 대상지층의 특성을 정확하게 파악하고 그에 맞는 주입 전략을 수립하여야 한다. 이번 연구에서는 한국석유공사가 2012년에 울릉분지에서 취득한 탄성파 탐사자료를 활용하여 $CO_2$ 저장 후보 지층에 대한 탄성파 임피던스 역산을 수행하고, 공극률의 분포와 지층의 속성을 도출하여 $CO_2$ 지중저장 가능성을 검토하였다. 우선, 탄성파 자료 역산의 신뢰도를 높이기 위해 다양한 방법의 잡음제거 기법을 적용하였고, 특히 본 자료의 주파수 및 위상 특성을 그대로 유지한 채 다중반사파를 제거할 수 있는 SWD(Shallow Water Demultiple), SRME(Surface Related Multiple Elimination), Radon Demultiple 기술을 활용하였다. 자료 역산을 위해 3개의 시추공에 대한 물리검층 자료를 분석하였는데, 탄성파 자료와의 상관도가 각각 0.648, 0.574, 0.342로 나타났으며 이는 초기 역산 모델 설정을 위한 저주파수 모델 생성에 활용하였다. 중합 전 역산을 통해 P-임피던스, S-임피던스 및 Vp/Vs 비 값을 도출하였으며, 이와 물리검층 결과의 비교, 분석을 통해 공극률 분포 양상을 확인함으로써 지중저장에 적합한 지층을 파악할 수 있었다. 향후 $CO_2$ 주입 실증을 위해서는 지층에 대한 보다 세밀한 특성 분석과 모사를 통한 주입 이후 $CO_2$ 거동예측이 필요할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.13-22
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• 2008

다공성 시스템 내부 동결체의 생성과 성장은 온도경사와 화학적 에너지뿐만 아니라 열 물리학적 영향과 이동 물질에 의해서도 영향을 받는다. 더욱이 융해 화학물질의 확산율은 반복적인 동경융해 환경 하에서 매우 높은 값을 나타낸다. 결과적으로 콘크리트구조물의 열화는 해양환경과, 높은 고도 및 북쪽 지방에서 특히 크게 발생된다. 그러나 균열 성장과 누적된 손상에 의한 열화를 동반한 동결융해의 특성은 실험을 통해서 추정하기가 곤란하다. 이러한 손상을 예측하기 위해서 응답면기법 (RSM)을 이용한 회귀분석법을 사용하였다. 콘크리트구조물에서 반복되는 동결융해로 인한 열화의 주요 변수인 물-시멘트비, 연행공기, 동결융해의 반복 횟수 등은 응답면기법의 한계상태방정식을 구성하는데 중요한 입력 변수로 사용되었다. 누적변형률, 상대동탄성계수, 또는 등가 소성변형과 같은 주요한 열화 변수에 대한 회귀방정식은 열화된 구조물의 성능을 평가할 수 있다. 300번의 동결융해 반복 후의 상대동탄성계수와 잔류변형의 결과는 실험 결과와 매우 유사한 경향을 나타내었다. 응답면기법의 결과는 설계 시 한계값에 대한 초과 확률을 예측하는데 사용되어질 수 있다. 그러므로 개발된 예측 기법을 활용하여 반복적인 동결융해에 의해서 누적 손상을 받는 콘크리트구조물의 생애주기 관리에 사용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권10호
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• pp.979-988
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• 2012

연료전지 GDL 내의 물질전달에 관한 연구를 위하여 실제 GDL 을 고해상도 3 차원 스캐닝 장비를 활용하여 GDL의 다공 구조를 실측하였다. 측정된 Data의 노이즈를 제거하고 GDL의 Carbon-fiber 구조를 전산해석이 가능한 모델로 자동적으로 형성하는 알고리즘을 개발하였으며, 이 모델을 활용하여 스택 체결 시 압축에 의한 GDL 구조 변형을 예측하고, Carbon-fiber의 정렬 방향에 따른 변형 특성을 파악하였다. 또한, CFD 기법 중 하나인 VOF 모델과 Pore-network 모델을 이용하여 GDL 내부의 물거동 및 반응기체의 물질거동을 예측하였다. 마지막으로 상사실험을 통하여 해석 결과에 대한 검증을 실시하였다. 이를 통하여 실제 체결에 의하여 압축 변형된 GDL 내에서의 물질거동을 좀 더 정확히 예측할 수 있는 방법을 마련하고, GDL 체결 방향 및 최적 MPL 두께 선정 등의 실제 설계에 활용할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제29권3호
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• pp.356-361
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• 2018

혈액과 같이 다성분으로 이루어진 복잡한 matrix로 구성된 시료에서 휘발성 유기화합물(VOC)이나 반휘발성 유기화합물(SVOC)의 분석은 분리공정을 거쳐 분석되는 것이 일반적이다. 흡착은 어떤 성분이 다른 상의 표면에 축적되는 물리적 현상이다. 전처리 과정에서 번거로움을 극복하기 위해 흡착이 적용되며 이를 위해 다공성 탄소인 carboxen (CAR)이 도포된 solid phase microextraction (SPME) 장치가 흔히 사용된다. 본 연구에서는 플라스틱 제조시 가소제 등으로 사용되는 4-octylphenol의 carboxen에 대한 흡착특성을 살펴보았다. 이를 위해 dichloromethane ($CH_2Cl_2$, DCM), ethylacetate ($CH_3COOC_2H_5$, EA) 및 diethylether ($C_2H_5OC_2H_5$, $Et_2O$)에 대한 추출효율과 bistrimethylsilyltrifluoroacetamide (BSTFA), methylchloroformate (MCF) 및 pentafluorobenzylbromide (PFBBr)에 대한 유도체화 반응의 특성을 조사하였다. 열역학적 특성 파악을 위한 추출용제로는 DCM이 양호한 효과를 보였으며 BSTFA를 이용한 silylation의 분석특성이 우수하여 이를 적용하였다. 열역학적 및 동력학적 흡착실험 결과 흡착과정은 흡열특성을 보였고 Langmuir식보다는 Freundlich 등온식에 더 근접하였으며 동력학적으로는 pseudo-$2^{nd}$ order kinetic model에 따르는 것을 보였다.