• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.478-483
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• 2017

본 논문에서는 소형 전자기기와 같은 발열부 온도 제어를 위해 압전 소자와 열전 소자를 이용하여 국소부 냉각 성능을 실험적으로 조사해 보았다. 실험은 열전 소자를 이용하여 실험 영역내에 냉각부를 형성하고, 압전 소자에 80Hz와 110Hz 의 인가주파수를 각각 적용하여, 압전 소자를 작동시켰을 때와 작동시키지 않았을 때 열전 소자에 의해 형성된 시험부의 냉각 영역에서 온도 분포를 측정하였다. 또한, 냉각 영역의 온도측정 결과를 토대로 압전 소자를 적용하였을 때와 적용하지 않았을 때 냉각 영역의 성능 계수를 계산하고, 가시화 장치를 구성한 후 시험부내에 냉각 영역의 열유동 현상도 확인해 보았다. 실험결과, 온도분포 측정 실험 결과와 성능 계수 계산 결과로 부터 압전 소자를 작동하지 않은 경우보다 압전 소자를 작동한 경우에서 냉각 성능이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.. 또한, 가시화 결과를 토대로 열전 소자에 의해 형성된 냉각 영역에 압전 소자를 작동시켰을 경우에 냉각 영역의 국소부에 압전 소자에 의한 상하 진동의 강제 대류 현상이 발생하면서 냉각영역 전체에 고르게 분포하는 유동을 형성하고 냉각 성능이 개선되는 원인을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.307-312
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• 2011

정상 세포로부터 암과 같은 종양세포를 제거하는 방법으로 라디오주파수의 전자파를 이용하여 세포가 사멸되는 임계온도보다 높은 온도로 국소 가열하는 발열 치료법이 임상에서 시술되고 있다. 그러나 이 기술은 임상에서 활발히 사용되기에는 여러 가지 제약 요인이 존재한다. 본 연구에서는 교류파 대신에 미소 직류전원을 사용하여 국소부위에 열을 발생하는 안전성이 증가된 방법의 실효성을 이론적으로 입증하고자 한다. 종양세포의 형태에 따라 적당한 모양의 전극을 종양조직에 삽입하고 종양조직의 형태와 유사한 열분포를 갖도록 제어하는 기술을 개발한다. 열원은 조직 내에 삽입된 전극과 매질에 형성되는 전기장에 의한 저항열이다. 종양 조직 내에 삽입된 전극에 10 V, 20 V, 30 V를 각각 인가하고 시간에 따른 열분포를 전산모의 하였다. 결과적으로, 20 V를 전극에 인가하면 1~2 분 이내에 버섯모양의 등온도 분포를 갖으며 세포를 고사시키는 온도 이상의 치료영역이 형성됨을 보였다. 4개의 전극에 대칭적인 전위를 인가하고 $50^{\circ}C$ 이상의 온도 분포를 암 조직의 모양과 유사하게 분포하도록 조절하여 효과적인 치료를 수행 할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다.

• 한국의류학회지
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• 제12권2호
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• pp.189-199
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• 1988

착의행동을 일으키는 전단계의 감각으로서 국소의 냉감각과 체표 각 부위에 있어서의 냉점분포에 대하여 측정을 하였다. 피험자는, 냉점분포 측정에 한국인 여자 대학생 30명, 냉감각측정에는 한국인과 일본인 여자 대학생 8명을 대상으로 하였으며, 환경조건은 실온 $29^{\circ}C{\pm}1^{\circ}C$, 상대습도 $55{\pm}5\%$의 인공기후실로 하였다. 냉자격으로서는 $0^{\circ}C$의 냉각이 사용되었으며, 측정부위는 냉점분포 측정의 경우 체표 20부위, 냉감각 측정의 경우 체표 13부위로 하였고 측정결과는 다음과 같다. (1) 체표면의 냉점분포 밀도는 부위에 따라서 다르며, 체간부와 두부는 냉점분포 밀도가 높고 말단부에 갈수록 그 분포가 낮아졌다. 특히 가장 민감한 부위는 복부였다. 즉 체간부와 두부는 중핵온을 일정하게 보지하므로서 중핵부 체내온의 변화를 방어하기 위한 온도 수용 부위로서의 역할을 하고 있으며, 말초부는 냉점분포가 낮아서 기온에 따라 체표온(외각온)을 광범위하게 변화시키는 사지부의 온도정보입력의 역할을 담당하고 있다고 하겠다. (2) 각 부위에 있어서의 냉감각 순위는 일본인과 한국인 피험자간에 고도의 상관(r=0.93)이 보여져, 양 피험자군간에 차이는 볼 수 없었다. 3) 냉점분포 밀도가 높은 부위인 복부는 냉감각도 가장 민감하였으며, 냉점분포 밀도가 낮은 하퇴부는 냉감각 감수성도 낮게 나타났다. (4) 발바닥과 손바닥은 냉감각을 민감하게 느끼는 부위임에도 불구하고 냉점분포 밀도가 낮게 나타났으며, 이는 특수성이 있는 부위로서 주목되어지는 결과라고 하겠다.

• 대한기계학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.241-249
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• 1984

두 개의 긴 수직평판핀을 가진 등온수평원통으로 부터의 자연대류 열전달을 2차원 유한차분법에 의한 수치해석으로 연구하였다. 축방향의 두 수직평판핀을 가진 수평원통으로 부터의 열전달은 Ra=$10^{6}$, Pr=5 및 무차원 $K_{f}$t/KD=0.5인 경우에 보통 원통에서의 열전도보다 5.32% 증가되었다. Ra와 Pr가 증가하면 국소핀 누셀트수는 증가하고 무차원핀 온도는 감소된다. 그 러나 무차원핀 변수가 증가하면 국소핀 누셀트수와 무차원핀 온도분포는 증가된다. 최대국소핀 누셀트수는 Ra=$10^{6}$인 경우에 상향핀과 하향핀의 (r-r$_{0}$)=0.1-0.2에서 존재한다. 수 직핀을 가진 원통주위에서 부력 유도된 유동은 보통 원통에서 보다 더욱 활발하였다. 따라서 Ra=$10^{6}$ , Pr=5인 경우에 핀 근방에서의 무차원 무차원반경 방향 속도는 보통원통의 경 우보다 큰 값을 가진다.다.다.

• 생물환경조절학회지
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• 제24권3호
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• pp.217-225
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• 2015

본 연구에서는 동절기 시설원예 난방에너지 절감을 위해 방울토마토의 온도민감부인 생장부를 추종하면서 난방을 수행할 수 있는 국소난방 시스템을 개발하고자 하였다. 방울토마토 생장부 추종형 국소난방시스템은 온실하류로의 균일한 열분배를 위해 내/외부 덕트와 온풍난방기를 연결하는 이중덕트 분배장치, 정식 후 작물 유인에 따라 덕트를 토마토 줄기끝 생장점과 개화화방을 추종하여 상하로 이동시키기 위한 권취장치 등으로 구성되었다. 국소난방 시스템의 운용은 토마토 정식 직후에는 덕트를 작물 상부에 위치시키며 작물 생장에 따라 생장부 국소난방과 차광 회피를 위해 덕트를 상하로 이동시켰다. 방울토마토 수경재배 온실을 대상으로 생장부 국소난방구와 관행의 바닥덕트 난방구에 대해 난방성능과 작물생육 비교시험을 수행하였다. 그 결과 생장부 국소난방구는 야간 난방시간에 작물 군락내 상부 기온이 하부에 비해 $0.9{\sim}2.0^{\circ}C$ 높으며, 바닥덕트 난방구에 비해 군락상부 기온은 $0.3{\sim}1.8^{\circ}C$ 높고, 하부 기온은 $1.4{\sim}1.8^{\circ}C$ 낮게 나타나 온도에 민감한 상부 생장부를 상대적 고온으로 관리하고, 군락하부는 상대적 저온으로 관리 가능하며, 관행 바닥덕트 난방구의 높이별 온도분포를 역전시킬 수 있음을 확인하였다. 토마토 군락에 대한 적외선 열화상 측정을 통해 정식 직후부터 줄기내림 유인재배기간에 걸쳐 생장부 국소난방구는 군락내에 높이별 엽온의 온도성층화를 형성하여 생장부 추종 국소난방이 가능함을 확인하였다. 난방방식별 작물생육 분석결과 초장을 제외한 나머지 항목은 유의적인 차이가 없었으며, 수확량에서도 생장부 국소난방구가 초기 수량이 약간 우세하였으나 총 수확량은 동일한 수준으로 나타났다. 온풍난방비 경유소비량은 생장부 국소난방구가 군락의 높이별 최적 온도관리로 관행 바닥덕트 난방구에 비해 약 23.7% 절감되는 것으로 나타났다. 본 시스템은 길이 90m 온실에 대한 적용시험에서 열분배 성능의 한계로 온실 상/하류간 온도편차가 발생하였으며, 시스템 개선을 위해 내부덕트의 직경 또는 두께 상향, 열복사 억제 재질의 덕트 사용 등 열분배 성능 최적화를 위한 추가연구가 필요한 것으로 판단되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.966-975
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• 1986

유한한 열전도율과 두께를 갖는 수평동심원관 내의 층류자연대류 문제를 유한차분법을 사용하여 수치적으로 연구하였다. 동심원관 내에는 전도-대류가 복합되어, 전체-유체 경계면에서의 온도분포는 미리 알려져 있지 않다. Prandtl수를 0.7, L/D$_{i}$ = 0.8로 고정하고 각각의 Rayleigh수와 열전도계수의 비, 기하학적변수에 대하여 계산을 수행하였으며, 그 결과를 등온 수평동심원관의 경우와 비교하였다. Rayleigh수와 t/D$_{i}$가 클수록, 열전도계수의 비 K가 작을수록 열저도 효과는 강하게 나타났으며, 국소등가전도계수와 온도분포에 비하여 속도분포는 영향을 덜 받는다는 것이 밝혀졌다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1902-1907
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• 2008

The current work presents a design and fabrication technique for a microchannel system to measure the local temperature distribution inside microchannel. This micro channel system fabricated by MEMS technique is integrated with a heater and an array of temperature sensors so that detailed heat transfer phenomena inside micro-scale channel can be studied. Materials widely used in semiconductor process were selected to fabricate a heater and temperature sensors on a silicon wafer. On these heater and sensors a channel wall was fabricated with SU-8. The friction constant and the local Nusselt number distribution measured for the deionized water flow in the microchannel is presented.

• 기계저널
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• 제31권8호
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• pp.735-744
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• 1991

확산모델과 파모델의 결과에 있어 큰 차이가 일어나는 경우를 요약하면 다음과 같다. 1) 과도기 간이 짧다. 2) 작동온도가 아주 낮다. 3) 온도구배가 상당히 크다. 이때3)의 경우는 서로 다른 물질들이 접촉된 경우 또는 높은 열유속이 있는 경우 또는 얇은 표면층 등을 갖는 문제들의 공 통적인 특징이다. Non-Fourier 열전도 문제를 이용해 온도 분포를 예측해야 하는 실제적인 몇 가지 예를 살펴 보면 레이저 기술 또는 절대온도 영(zero)에 접근하는 온도에서의 액체 헬륨을 다루는 저온공학연구 또는 1/$10^{6}$Inch 정도의 표면조도가 관심사인 정밀공학 등을 들 수 있다. 또한 상당히 높은 강도의 열원이 작용될 때 고체에서의 크랙이나 보이드(void) 같은 국소 결함은 확산거동이 나타나기에 요구되는 시간보다 짧은 시간 구간에서 발생되어질 수 있으며, 크랙발생의 방향과 같은 것들은 hyperbolic 모델에의해 예측되어져야만 한다. 특히 움직이는 열원 또는 propagating crack tip을 갖는 경우에 그들 주위에서의 온도장을 규정짓는 가장 중요한 변 수는 열마하수 M이며, 아음속에서 초음속 영역으로 천이될 때 물리적 양들의 변화에 있어서 일어나는 현상들은 열충격의 형성에 기인하는데 이러한 현상들은 확산 모델로서는 예측될 수 없는 특징들이다. 이상에서 살펴볼 때 non-Fourier 모델에 대해 관심을 기울일 필요가 있다고 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.289-289
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• 2010

정상 세포로부터 암과 같은 종양세포를 제거하는 방법으로 암세포가 사멸되는 임계온도 보다 높게 악성조직에 열을 가하는 방법이 연구되어지고 있다 [1]. 전류가 흐를 수 있는 4개의 전기탐침을 종양조직에 삽입하여 국부적으로 열을 발생시키는 발열요법으로 암을 치료하는 연구가 고려되고 있다. 발열요법은 1960년대에 시작하여 우리나라에서는 1985년 연세 암센터에서 capacitive type의 RF heating 또는 전자파에 의한 국소가온법과 방사선치료와 병용으로 이용되고 있다. 주로 이용되는 방법은 Radio frequency heating, Microwave heating, ultrasound heating을 들수 있다. 라디오주파수는 보통 300 MHz 이하의 주파수를 가리킨다. 본 연구에서는 교류파 대신에 직류전원에 의해 열을 발생하는 경우에 관한 연구이다. 전극에 의해 형성되는 전기장에 대한 방정식은 전도매질에서의 DC 응용모드이고, 조직 내에서의 직류 전류에 의해 발생되는 온도 분포를 모델링하는 bioheat 방정식과 연계된 문제이다. 전기장에 의해 발생되는 열의 근원은 resistive heat 또는 Joule 열이다. 본 연구에서는 교류 전류에 의한 RF heating 대신 단순한 모델의 경우로 직류 전류에 의한 열 발생에 관한 이론적 연구를 수행하였다. 종양 조직 내에 삽입된 전극에 22V를 인가하면 60초 이내에 $80^{\circ}C$까지 급속히 증가 된 후, 서서히 $90^{\circ}C$에 까지 도달한다. 4 개의 전극에 대칭적인 전위가 인가 된 경우 $50^{\circ}C$ 이상의 온도 분포를 암 조직의 모양과 유사하게 분포하게 하여 효과적인 치료를 수행 할 수 있는 조건을 제시한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제8권2호
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• pp.155-162
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• 1990

마이크로파온열요법은 피부 및 국소종양에 대한 방사선과 병행요법으로서 치료성과를 얻고 있다. 저자들은 가정용 전기오븐을 이용하여 온도측정 및 조절장치를 할 수 있는 마이크로파온열기를 개발하여 적용가능한 환자를 치료하여 왔다. 그러나 선형단극 안테나로 제작된 applicator는 가열 깊이가 2\~4\;cm$로 낮고 온도분포가 불균일하여 많은 어려움이 있었다. 저자들은 안테나의 길이를 마이크로파의 파장과 같거나 배수로 하여 효율을 높게 하고 모양을 나선형으로 한 applicator를 여러개 제작하여 온열분포를 측정하였다. 안테나 길이가 파장과 같은 12.2cm이고 직경 4 cm 의 나선형모양을 가진 applicator의 온열분포가 대칭적이고 넓으며 (FWHM =3.5 cm) 보다 깊이 가열할 수 있어 ($D_{eff}=4\;cm$) 온열치료에 많은 도움을 줄 수 있다고 사료된다.