• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1993년도 학술논문발표회 논문집 제12권 1호
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• pp.181-185
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• 1993

물 속에 만들어진 공기방울들은 각자 자신의 반지름에 반비례하는 공진주파수로 음파를 방출하며, 많은 공기방울들이 모인 공기방울 집단은 집단의 전체 크기에 반비례하는 집단 공진주파수를 가진다는 현상이 그동안 연구되어 왔다. 그러나, 수십, 수백 개의 유한한 개수를 가진 공기방울들의 음파방출 주파수 특성 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 수중에 일차원 배열의 공기방울들을 발생시켜 공기방울들에서 나오는 음파방출 주파수를 측정하였다. 수중에 형성된 공기방울들은 그들 간에 거리 간격이 존재하므로 본 연구에서는 공기방울들 간의 상호작용이 변화한다고 간주한 유효 결합 조화진동자 모형을 새로이 만들어 해석하였으며, 실험값과 좋은 이치를 보여주었다.

• 한국음향학회지
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• 제13권3호
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• pp.71-77
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• 1994

수중에서 공기방울들의 선형 배열에 의해 방출된 음향의 주파수 특성을 이론 및 실험적으로 살펴보았다. 공기방울들의 상호 작용을 고전적 조화진동자의 결합으로 다루었으며, 이론적으로 공기방울들의 선형 배열을 인접한 공기방울들간의 효과만을 고려한 유효 결합 조화진동자 모델로서 제안하였다. 공기방울 중심 사이의 거리가 공기방울 직경의 두 배가 넘는 약한 결합의 경우에 대해, 제안된 유효 결합 조화진동자 모델은 실험 결과들과 잘 일치함을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.98-98
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• 2022

도수는 사류가 상류로 천이되며 흐름이 불연속적으로 변하는 현상이다. 도수는 롤러와 벽 제트와 같은 흐름이 발생하는 영역으로 구분되며 큰 에너지 손실을 발생시키므로, 보나 댐과 같은 수리시설물에서는 에너지 소산을 위한 목적으로 도수를 발생시킬 수 있다. 도수구간 중 롤러 영역에서는 공기가 유입되어 복잡한 3차원 2상 흐름을 발생시키므로 공기방울의 거동에 대한 정밀한 모의는 매우 중요한 것으로 평가된다. 그러나 현실적으로 롤러 영역에서의 작은 공기방울까지 재현하는 것은 어려운 일이다. 본 연구에서는 k-ω SST 난류모형을 이용하여 수문 아래에서 발생하는 자유도수를 수치모의하고 연행된 공기량에 대한 특성을 검토하였다. 롤러 영역에서 격자의 해상도를 다르게 하여 도수구간 내 공기의 체적비와 공기방울의 크기 및 공기방울의 거동을 분석하였다. 실내 실험자료에 난류모형을 적용하고 그 결과와 비교하여 모의 결과의 적정성을 확인하였다. 또한 도수구간에서 공기방울 거동의 정밀한 모의가 평균흐름 및 난류량의 종방향 변화에 미치는 영향을 검토하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.667-672
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• 2016

본 연구는 다공성 재질의 목을 가진 벤츄리관 공기방울 발생장치의 설계를 위해 수행되었다. 주어진 공급 유량 조건 하에서 다공성 재질을 통해 공급되는 공기방울의 공급 성능 최대화를 위한 벤츄리관의 길이와 직경을 결정하기 위해 2상 전산유동해석에 기초한 최적화 설계를 수행하였다. 이러한 일련의 연구 수행 결과를 통해 다공성 재질을 통해 공급되는 공기방울의 공급 성능 최대화를 위한 공급유량과 이들 설계변수들 관계를 규명하였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.298-302
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• 2010

체외 순환 보조 장치는 호흡부전 및 심부전 등에 사용하는 장치이며 세계적으로 많은 연구 개발과 임상에의 사용이 계속되고 있다. 이 장치들을 사용할 때 주의해야할 사항중 하나는 공기 색전증이다. 공기 색전증은 정맥혈내로 공기가 들어갈 수 있는 여러 가지 수술 과정 및 진단 과정의 합병증으로 일어날 수 있으며, 수술부위가 심장보다 위치, 수술 과정 중 체강, 체외 순환 보조 장치를 사용할 때 공기의 유입이 생길 수 있다. 이러한 문제를 해결하기위해 비유전율 상수의 변화를 이용한 공기방울 감지 장치를 개발했다. 모의순환 장치에서 실험해본 결과 튜브 안의 공기 양에 따라 신호의 차를 분명하게 보여주어 공기방울을 감지할 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.91-98
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• 2024

본 논문에서는 공기방울이 있는 불투명한 얼음 구를 효율적으로 표현할 수 있는 기하학적 접근법 기반의 입자-격자 혼합 프레임워크를 소개한다. 격자를 통해 수온이 확산되고 입자를 통해 얼음 내부에 표현되는 공기방울을 표현한다. 노이즈한 용존공기장(Dissolved air field)이 생성되는 이전 기법의 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 레벨셋을 이용하여 알고리즘을 경량화한다. 즉, 활성화 입자(Active particle)의 개수와 초기 용존산소량(Dissolved oxygen)을 이용하여 열확산의 종료 조건을 효율적으로 제어한다. 또한 공기방울 근처에만 계산했던 이전 용존공기장 기법을 투명한 영역에도 확산하여 사실적인 얼음 구를 표현했고, 입자의 방향성을 정확하게 계산하기 위해 레벨셋 기반의 접근법을 소개한다. 결과적으로 본 논문에서 제시한 방법은 기존 기법에 비해 약 3배정도 빨랐으며 시각적으로 개선된 불투명 얼음 구의 가시화 결과를 보여주기 때문에 물리적인 가상 얼음 형태를 표현하는 분야에 활용될 수 있다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제13권4호
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• pp.126-134
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• 2008

We developed a three dimensional Navier-Stokes code based on the level set method to simulate two phase flows with high density ratio. The Navier-Stokes equations with consideration of the surface tension effects are solved by using SIMPLE algorithm on a non-staggered grid. The present code is validated by simulating two test problems. First one is to simulate a rising bubble inside a cube. The thickness of the interface of the bubble is shown to affect the pressure distribution around the interface. As the thickness decreases, the pressure field around the interface becomes more oscillatory. As the bubble rises, a ring vortex is shown to form around the interface and the bubble eventually develops into an ellipsoidal shape. Merge of two bubbles inside a container is secondly tested to show the robustness of the present code for two phase flow simulation. Numerical results show stable and reliable behavior during the process of merging of two bubbles. The velocity and pressure fields around the interface of bubbles are shown oscillation free during the merging of two bubbles.

• 한국음향학회지
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• 제27권1호
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• pp.33-39
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• 2008

공기방울에 의한 음속 확산 (sound speed dispersion)을 측정하여 잘피 서식지에서 광합성시 발생되는 기공률을 추정하였다. 해상 실험은 니질로 구성된 거머리말 서식지에서 광합성이 활발한 주간과 상대적으로 덜 활발한 야간에 실시되었고 120 kHz 정현파 음원을 이용하여 잘피 서식지로부터 후방산란된 음향 신호를 획득하였다. 실험 결과 잘피 서식지로부터 수신된 신호의 도달 시간이 주/야간 차이가 있음을 확인하였고 도달 시간의 변화는 잘피의 광합성에 의해서 발생되는 공기방울에 의한 음속 확산이 원인임을 추정할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.948-954
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• 2008

침지형 MBR 공정에서 막 오염과 플럭스 감소의 주요 원인인 케이크층에 의한 저항을 저감하기 위하여 분리막 모듈의 외부에 원통형 관을 도입하였다. 도입된 원통형관 안에 노즐과 산기관을 적용하여 공기 주입량에 따른 공기와 액체의 2상흐름(Two phase flow)중 slug 흐름을 유도하여 공기 방울에 의한 막세정의 효과를 비교 분석하였다. 실험결과 동일한 유량의 공기를 공급할 경우 노즐에서 발생한 공기방울이 원통형관으로 유입되면서 효율적인 slug 흐름을 형성으로 산기관을 사용한 공급 방식보다는 막오염 방지에 효과적이었음을 알 수 있었다. 그러나 노즐로 공급되는 공기의 유량을 최적화하지 않는다면 원통형 관의 벽 부분부터 활성슬러지 혼합액이 퇴적하게 되거나 막간에 슬러지가 퇴적되어 관 내부의 급격한 막힘 현상이 발생하여 일정시간이 경과하면, 오히려 산기관보다 급격한 막오염 현상을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 원통형 관 내부에 침지된 분리막의 면적의 최적 비율, A$_m$/A$_t$가 비율이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 산기관의 경우에는 A$_m$/A$_t$ 비율이 0.27일 때 최소화된 막오염이 관찰된 반면에, 노즐의 경우에는 A$_m$/A$_t$ 비율이 0.55일 때 막오염이 최소값을 보였다. 따라서 상승하는 공기방울에 의한 막오염 저감효과는 관 내부의 중공사막이 차지하고 있는 비율, A$_m$/A$_t$에 크게 의존하고 있으며, 산기관과 노즐의 경우 그 최적비율은 각각 다름을 알 수 있었다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.1-2
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• 2003

본 논문에서는 액체와 기체가 상호작용 하는 현상들에 대한 새로운 유체 애니메이션 기법을 액체 속 공기방울의 예를 사용하여 제시한다. 기존의 자유표면 시뮬레이션 기법들과는 달리 액체와 기체를 함께 시뮬레이션 할 경우에는 기체의 유동과 액체의 유동을 동시에 다루어야 하며 비중 차에 의한 부력과 경계면에서의 표면장력 등을 추가적으로 고려해야 한다. 유체의 토폴로지 변화를 쉽게 다루면서도 수치적 분산을 막기 위하여 유체 역학 분야의 VOF (Volume of Fluid) 기법과 프론트 추적 (Front-tracking) 기법을 혼합하여 사용하였다. 액체와 기체의 경계면은 마칭 큐브즈 알고리즘을 사용하여 폴리곤으로 복원된 후 버텍스 쉐이더 기술들을 사용하여 액체-기체 경계면의 광학적인 특성을 표현할 수 있었다.