• 한국정밀공학회지
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• 제29권1호
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• pp.114-120
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• 2012

We present a simple and low-cost method to fabricate poly(methyl-methacrylate) (PMMA) nanochannels with various shapes by combining the standard optical lithography with a PMMA layer transfer and collapse technique. We utilized PMMA membrane reflowing/collapsing phenomena into microchannels to fabricate nanochannels at both corners of arbitrarily-shaped microchannels. This allows nanochannels with various shapes such as curved nanochannels as well as straight nanochannels to be easily fabricated since the shape of the microchannel determines the shape of the nanochannels. This nanochannel fabrication method is simple, flexible, and low-cost since the standard optical lithography with low-resolution optical masks can be used to fabricate nanoscale channels as small as 100 nm wide with various shapes. Also, the sealing of nanochannels can be naturally achieved while the nanochannels are formed through the polymer layer transfer and collapse.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권1호
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• pp.1-7
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• 2006

The characteristics of micro gaseous flows in microchannels have been analyzed in view of flow resistance using the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method which is a molecule-based numerical modeling technique. For this purpose, a DSMC code where the pressure boundary condition was specified at the inlet and outlet, has been developed and the results of simulations showed satisfactory agreements with the analytic solution in the slip flow regime. (0.01 < Kn < 0.1) By varying the height and length of the microchannel, the effect of pressure difference between the inlet and outlet was examined. The present computation indicates that the curvature in pressure distribution along the channel increases due to the effect of compressibility when the pressure difference increases. To obtain the flow resistance regardless of the channel dimensions, a standard curve is devised in the present study by introducing the concept of unit mass flowrate and unit driving pressure force. From this curve, it is shown that in micro flows, a significant deviation from the laminar incompressible flow occurs by reducing the flow resistance.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.274.2-274.2
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• 2013

We described a simple and efficient fabrication method for generating microfluidic channels with a circular-cross sectional geometry by exploiting the reflow phenomenon of a thick positive photoresist. Initial rectangular shaped positive photoresist micropatterns on a silicon wafer, which were fabricated by a conventional photolithography process, were converted into a half-circular shape by tuning the temperature to around $105^{\circ}C$. Through optimization of the reflow conditions, we could obtain a perfect circular micropattern of the positive photoresist, and control the diameter in a range from 100 to 400 ${\mu}m$. The resultant convex half-circular photoresist was used as a template for fabricating a concave polydimethylsiloxane (PDMS) through a replica molding process, and a circular PDMS microchannel was produced by bonding two half-circular PDMS layers. A variety of channel dimensions and patterns can be easily prepared, including straight, S-curve, X-, Y-, and T-shapes to mimic an in vivo vascular network. To inform an endothelial cell layer, we cultured primary human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) inside circular PDMS microchannels, and demonstrated successful cell adhesion, proliferation, and alignment along the channel.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.274.1-274.1
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• 2013

We report the circumferential alignment of human aortic smooth muscle cells (HASMCs) in an orthogonally micropatterned circular microfluidic channel to form an in vivo-like smooth muscle cell layer. To realize a biomimetic smooth muscle cell layer which is aligned perpendicular to the axis of blood vessel, we first fabricated a half-circular polydimethylsiloxane (PDMS) microchannel by soft lithography using a convex PDMS mold. The orthogonally micro wrinkle patterns were generated inside the half-circular microchannel by stretching-releasing operation under UV irradiation. Upon UV treatment with uniaxial 40 % stretch of a PDMS substrate and releasing process, the microwrinkle patterns perpendicular to the axial direction of the circular microchannel were generated, which could guide the circumferential alignment of HASMCs successfully during cultivation. The analysis of orientation angle, shape index, and contractile protein marker expression indicates that the cultured HASMCs revealed the in vivo-like cell phenotype. Finally, we produced circular microchannels by bonding two half-circular microchannels, and cultured the HASMCs circumferentially with high alignment and viability for 5 days. These results are the first demonstration for constructing an in vivo-like 3D smooth muscle cell layer in the circular microfluidic channel which can provide novel bioassay platforms for in-depth study of HASMC biology and vascular function.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2003년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.71-74
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• 2003

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.349-354
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• 2010

연료전지는 환경문제와 천연자원 고갈을 해결할 수 있기 때문에 가장 주목받고 있는 새로운 동력원이다. 본 논문에서는 마이크로 연료전지의 효율을 높이기 위해 다양한 형상에 대해 마이크로 채널에서 수소가스 유동을 수치해석 하였다. 이미 개발된 채널과 새롭게 고안된 채널, 모두 여섯 개의 다른 형상을 가진 채널이 같은 유동 특성과 경계조건으로 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과를 통해 유속, 유동분포, 유동균일성 등이 채널형상에 따라 영향을 많이 받는 것을 알았다. 이에 수소 가스 유동을 고려한 채널형상 최적화를 통해 연료전지의 성능을 향상시키고자 하였다. 수치해석을 통한 최적화된 채널형상을 사용한 PEMFC 실험결과 평균보다 높은 전류밀도를 나타내었다. 그러나 내구성이 낮았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.743-748
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• 2012

본 논문에서는 미세 환경이 Pseudomonas aeruginosa의 운동성에 주는 영향을 조사하기 위하여 다양한 크기의 미세유로 내에서 박테리아의 운동성을 분석하였다. 본 논문에서는 미세유체 칩을 사용하여 2차원 공간을 만들며, $10{\sim}100{\mu}m$ 너비의 채널 안에서 단일 박테리아의 운동 변수인 이동속도, 'run'운동 지속시간, 'tumble' 각도를 측정하였고 각 미세유로 내에서 박테리아의 운동을 표현할 수 있는 물리적 상수인 random motility coefficient를 구하였다. 상기의 물리적 측정치를 분석한 결과, 박테리아는 공간제약이 있는 경우 편모의 운동이 채널의 벽의 영향으로 인하여 회전 운동에 영향을 받게 되고, 'run' 운동 지속 시간이 짧아지는 것을 확인하였다. 따라서, 공간의 제한이 박테리아의 운동성을 감소시킴을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 박테리아의 운동성을 쉽고 정확하게 분석할 수 있는 측정 방법으로 널리 활용될 것으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권2호
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• pp.73-78
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• 2016

집적회로(Integrated Circuit) 소자의 트랜지스터(transistor) 밀도 증가는 소자에서 발생하는 열 방출(heat dissipation)의 급격한 상승을 초래하여 열 문제를 발생시키고, 이는 소자의 성능과 열적 신뢰성에 영향을 크게 미친다. 열문제의 해결방안 중 본 연구에서는 냉매를 이용한 액체 냉각방법을 연구하였으며, 실리콘 웨이퍼에 관통실리콘비아(through Si via)와 마이크로 채널(microchannel)을 딥 반응성 이온 애칭(deep reactive ion etching)로 구현한 후 유리기판과 어노딕본딩을 통하여 액체 냉각 구조를 제작하였다. 제작된 마이크로 채널 위에 Ag, Cu 또는 Cr/Au/Cu bump를 스크린프린팅(screen printing) 방법으로 형성하였고, 범프의 유무를 통해 액체 냉각 전후의 냉각 모듈의 실리콘 표면온도의 변화를 적외선현미경으로 분석하였다. Cr/Au/Cu bump가 탑재된 액체 냉각 모듈의 경우 가열온도 $200^{\circ}C$에서 냉각 전후의 실리콘 표면 온도 차이는 약 $45.2^{\circ}C$이고, 전력밀도 감소는 약 $2.8W/cm^2$ 이었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.823-829
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• 2014

본 연구에서는 계면활성제를 첨가한 사각 PDMS(polydimethylsiloxane) 마이크로 채널에서의 모세관 흐름에 의한 충전 길이를 예측하기 위한 모델들을 제안하였다. 일반적으로 PDMS 의 소수성 특성 때문에 모세관 힘만을 이용한 PDMS 마이크로 채널에서의 물의 이동에는 어려움이 따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 계면활성제를 첨가하여 친수성을 가지는 PDMS 표면을 제작하고, 이 표면에서의 물의 접촉각 변화 측정 및 단순 모델을 수립하였다. 또한 친수성 PDMS 마이크로 채널에서의 모세관 힘에 따른 충전 길이를 예측하기 위해서 Washburn 방정식을 바탕으로 한 단순 모델을 수립하였다. 그 결과 유체의 충전 길이는 접촉각의 초기변화속도의 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로 대표적인 세가지 경우에 대한 모델을 제안하였으며, 이들은 MIMIC(MIcroMolding In Capillaries)과 같은 마이크로 유체 기반의 생산공정의 설계와 개발에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

• Molecules and Cells
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• 제37권6호
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• pp.497-502
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• 2014

Microfluidics can provide unique experimental tools to visualize the development of neural structures within a microscale device, which is followed by guidance of neurite growth in the axonal isolation compartment. We utilized microfluidics technology to monitor the differentiation and migration of neural cells derived from human embryonic stem cells (hESCs). We co-cultured hESCs with PA6 stromal cells, and isolated neural rosette-like structures, which subsequently formed neurospheres in suspension culture. Tuj1-positive neural cells, but not nestin-positive neural precursor cells (NPCs), were able to enter the microfluidics grooves (microchannels), suggesting that neural cell-migratory capacity was dependent upon neuronal differentiation stage. We also showed that bundles of axons formed and extended into the microchannels. Taken together, these results demonstrated that microfluidics technology can provide useful tools to study neurite outgrowth and axon guidance of neural cells, which are derived from human embryonic stem cells.