• 한국수자원학회논문집
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• 제57권8호
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• pp.549-559
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• 2024

본 연구에서는 수중에서 방출되는 기포의 유동특성 분석 및 거동을 해석을 위해 이용하는 영상분석기법의 적용성을 검토하기 위하여 실내실험을 수행하고 기포유동장 해석을 위한 격자의 민감도 분석을 하였다. 실내실험 수로 내에 정지유체 상태에서 여러 개의 노즐을 이용하여 기포를 발생시켜 기포장벽을 만들고 유동특성을 검토함으로써 분석방법의 적절성과 해석격자의 민감도를 분석하였다. 수리실험을 통한 기포의 유동특성을 분석하기 위해 해석격자에 대한 기포의 평균투영면적의 비인 투영면적비, 해석영역의 중심부 수심과 총수심과의 비인 수심비 등 매개변수를 정의하고, 각각의 변수간의 관계를 파악하기 위하여 상관분석 및 회귀분석을 수행하였다. 8가지 수심비에 따른 기포투영면적, 기포상승속도와의 관계를 분석한 결과, 수심비가 증가할수록 압력의 영향으로 인해 수면으로 상승할수록 기포의 크기는 높은 상관성을 가지며 선형적으로 증가하였다. 영상분석기법 적용을 위한 8가지 해석격자의 크기별 민감도 영향에서 투영면적비(0.09~0.96)에 따른 격자크기에 대한 민감도는 크지 않은 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 통해 영상분석기법이 기포의 유동특성을 관측할 수 있는 적절한 기법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제29권4호
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• pp.251-257
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• 2010

본 논문에서는 액체 매질 내 기포운에 의한 초음파의 감쇠 및 분산 특성을 다룬다. 액체 내 기포운은 다양한 기작에 의해 발생되며 이에 따라 기포운을 구성하는 기포들의 크기와 분포가 다양한 양상을 가지게 된다. 따라서 기포들의 크기와 분포에 따라 기포운의 감쇠와 분산 특성이 어떻게 변화하는지에 중점을 둔다. 특히 아직 보고된 바 없는 나노 기포운의 감쇠 및 분산 특성에 대하여 조명하고자 한다. 수치해석 결과, 기포운의 음향 감쇠 및 분산 특성은 구성 기포들의 첨예도에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다. 본 연구는 기포운 내 음향 전파의 심도 있는 이해에 일조할 것으로 기대한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.96-104
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• 1980

유압이 변화할 때 증기기포의 크기를 구하는 공식을 제시하였다. 이 공식은 변화하는 유압하에서 기포의 크기를 상한과 하한으로 표시한 Hopper, Faucher 및 Eidlitz가 제시한 공식과, Plesset과 Zwick이 해결한 일정유압하에서 성립하는 기포에 관한 간단한 asymptotic 공식을 모두 대체 하기 위한 것이다. 여기에 제시한 새로운 공식의 정확성을 검토하기 위하여 Hooper, Faucher 및 Eidlitz가 보고한 실험결과와 이론적으로 얻은 결과와를 비교하여 보았다.

• 한국음향학회지
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• 제28권3호
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• pp.198-207
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• 2009

캐비테이션 기포 (cavitation bubble)가 존재하는 유체 내에서 다중 주파수 (multi-frequency)를 송수신할 때 음파의 감쇠(attenuation)와 음속 (sound speed) 변화가 발생되었고, 이 특징을 이용하여 기포의 크기와 분포량을 추정하였다. 음향실험은 $20{\sim}300\;kHz$ 대역의 다중 주파수를 이용하여 실시하였고, 기포가 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우의 주파수별 음속 비와 음파의 감쇠 값을 측정하였다. 캐비테이션 기포는 모터 끝에 장착된 둥근 막대형 블레이드 (blade)를 물 속에서 고속회전시켜 발생되었다. 캐비테이션 기포의 크기 및 분포량은 모터의 회전 속도, 블레이드 끝단 (tip)의 겉넓이를 변화시키며 관측하였고, 기포 생성 후 시간별 기포량 감소율을 측정하였다. 실험 결과 발생된 기포의 크기는 반경 $10{\sim}60{\mu}m$였고, $10{\sim}20{\mu}m$와 $20{\sim}30{\mu}m$ 반경의 기포가 전체의 약 45%와 25%를 차지하였다. 세부실험 결과로 모터의 회전 속도가 증가할수록 더 많은 양의 기포가 발생되지만 블레이드 끝단 면적의 증가와 기포 발생량의 변화는 상관성이 없음을 확인하였다. 또한 기포량의 감소율은 지속시간별로 일정하였고, 2분 이내에 전체량의 80%가 소멸됨을 관측하였다. 음향실험의 결과를 검증하기 위해 동일한 조건에서 광학카메라로 촬영한 기포 분포량과 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권4호
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• pp.305-312
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• 2023

기포 크기 분포를 음파 감쇄 손실을 이용하여 역산하기 위해 Physics-Informed Neural Network(PINN)을 사용하였다. 역산에 사용되는 선형시스템을 풀기 위해 이미지 처리 분야에서 선형시스템 문제를 해결한 Adaptive Learned Iterative Shrinkage Thresholding Algorithm(Ada-LISTA)를 PINN의 신경망 구조로 이용하였다. 더 나아가, PINN의 손실함수에 선형시스템 기반의 정규항을 포함함으로써 PINN의 해가 기포 물리 법칙을 만족하여 더 높은 일반화 성능을 가지도록 하였다. 그리고 기포 추정값의 불확실성을 계산하기 위해 딥앙상블 기법을 이용하였다. 서로 다른 초기값을 갖는 20개의 Ada-LISTA는 같은 훈련데이터를 이용하여 학습되었다. 이 후 테스트시 훈련데이터와 다른 경향의 감쇄 손실을 입력으로 사용하여 기포 크기 분포를 추정하였고, 추정값과 이에 대한 불확실성을 20개 추정값의 평균과 분산으로 각각 구하였다. 그 결과 딥앙상블이 적용된 Ada-LISTA는 기존 볼록 최적화 기법인 CVX보다 기포 크기 분포를 역산하는데 더 우수한 성능을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.151-158
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• 2011

선발포 방식을 통해 제조되는 기포 콘크리트에서 기포는 밀도, 강도, 공극 등의 물리적 특성에 영향을 끼치는 주요인이다. 기포 콘크리트에 대한 연구가 꾸준하게 진행되었지만, 기포 자체의 특성에 관한 연구는 화학적인 분야를 제외하고는 거의 없는 실정이다. 그러므로 용도에 적합한 기포 콘크리트를 제조하기 위해서는 기포의 성상에 대한 연구가 필수적으로 선행되어야 한다. 기포 콘크리트의 제조에서 기포를 유효하게 이용하기 위해서는 기포의 특성을 평가해야만 한다. 이 연구에서는 기포의 특성을 알아보기 위해 기포제 종류 및 농도 변화에 따른 기포의 특성에 관한 검토를 수행하였다. 기포의 특성을 알아보기 위해 사용한 기포제는 계면활성제계, 수지비누계, 단백질계 기포제를 사용하였고 기포제의 농도는 기포제 종류에 따라 0.05~13% 범위로 설정하였다. 측정 항목은 발포율, 기포 용적, 수용액 용적, 기포 크기 및 분포를 측정하였다. 분석 결과, 기포제 종류와는 상관없이 기포제 농도가 높을수록 발포율은 증가하는 것으로 나타났고, 기포제 농도는 기포, 수용액 용적 변화, 기포 크기 분포에도 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 기포의 안정성 측면에서 단백질계가 계면활성제, 수지비누계 보다 높은 안정성을 나타냈다. 기포의 형상에서는 계면활성제계, 수지 비누계는 다각형의 기포를, 단백질계는 구형의 기포를 형성하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제32권4호
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• pp.381-385
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• 1996

압축공기에 의한 기포막을 어구로 활용하기 위한 기초 자료를 제공하고져 압축공익의 세기별, 기포 발생 호스 구명의 크기별, 간격별 기포막의 특성과 기포 소음의 음향학적 특성을 실험, 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 공기 압축기(290l/min$\times$1.5Kw)와 용량 10kgf/$cm^2$인 공기 탱크로 구성한 기포막 발생 장치로써 발생시킨 기포막은 송기압이 0.2kgf/$cm^2$이상이 되어야 형성되고, 구멍의 크기보다는 구멍 간격이 넓어짐에 따라 더욱 높게 형성됨을 알 수 있었다. 2. 기포 발생시 음압은 구멍이 크고 간격이 조밀하며 기포막에 가까울수록 크며 기포 중심부의 주파수 변동폭은 구명이 적고 간격이 조밀할수록 높았다. 3. 기포막의 빔 각도는 유속에 비례하여 커지며, 유속이 0.1m/sec당 $10^{\circ}$씩 변화되었다. 4. 송기압을 0.5, 1.0, 1.5kgf/cm super (2)로 변화시키면서 기포 발생 호스를 수직방향으로 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$로 각각 경사시켜 측정한 결과 기포막 수평길이는 기포막 발생 호스의 경사각도에 따라 그 길이를 최대 45% 연장 할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제10권2호
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• pp.36-43
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• 1991

수중에서 원기둥 형태의 기포집단에 의한 후방 산란특성을 이론 및 실험적으로 연구하였다. 이론적 해석을 위하여, 기포기둥을 외형과 공기 함유비 및 크기에 의해 특정지워지는 하나의 단일 산란체로 가정하였으며, 일반 산란 이론식을 이용하여 분석하였다. 기포기둥의 공기 함유비가 1% 이하로 작은 경우와 기포기둥을 구성하는 단일기포의 공명 진동수보다 높은 입사 주파수에 대한 기포기둥의 산란특성은 단일기포의 크기보다 공기 함유비에 크게 의존함을 확인하였다. 또한, 공기 함유비가 증가할수록 후방 산란음압은 증가하며, 최대 음압 주파수는 저주파수 영역으로 이동되는 현상이 이론 및 실험적으로 관찰되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권3호
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• pp.38-47
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• 2024

몰리브데나이트는 몰리브덴의 주요 광물자원으로 고유의 소수성 표면으로 인해 부유선별을 통해 회수된다. 한편, 채광되는 몰리브데나이트의 결정크기 및 품위가 낮아지고 있다. 이로 인해, 단체분리에 요구되는 광물 크기가 작아짐으로써, 부유선별에 투입되는 원광 크기 또한 미립화되고 있다. 미립자는 기포와의 충돌확률이 낮아, 부유선별할 때 효율 감소를 유발시킨다. 이에 따라, 몰리브덴 확보를 위해서는 미립 몰리브데나이트에 대한 부유선별 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 5-30 ㎛의 미립 몰리브데나이트의 부유선별 효율을 향상시킬 수 있는 방안을 제안하였다. 기포크기 축소와 입자응집을 통한 효율 증진으로 접근하였다. 기포-입자 충돌확률을 시뮬레이션과 부유선별 실험을 통해, 미립자의 부유선별 효율이 향상될 수 있는 기포크기 및 입자응집체 크기에 대한 범위를 정량적으로 결정하였다. 결과적으로 본 연구에서 제공한 미립 몰리브덴광 부유선별 조건은 향후 몰리브덴 선광 플랜트의 부유선별 공정을 향상시키는 데 활용될 예정이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.505-510
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• 2012

기포탑 반응기에서의 기체 체류량은 기포의 크기 분포 및 상승 속도와 밀접한 연관성을 갖는다. 따라서 많은 연구자들에 의하여 기포탑 반응기 내에 기포의 크기를 제어하기 위한 연구들이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 스파져 이외의 영역에서도 기포의 거동을 제어하고 기체 체류량을 증진시키기 위하여 다단형 기포탑 반응기를 사용하였다. 특히, 3 종류의 서로 다른 크기의 반응기를 사용하여 다단 다공판이 기포의 유동 특성에 미치는 효과를 확인하였다. 나아가 개별 기포가 다공판을 통과하였을 때의 쪼개짐 빈도수 및 크기 분포 변화에 대하여 관찰함으로써 다공판의 영향에 대한 이해를 넓혔다. 또한 다양한 다공판 배치 형태에 따른 유동 특성을 관찰함으로써 다단형 기포탑 반응기에서의 다공판 설치에 대한 기준을 제시할 수 있었으며, 이를 바탕으로 높이 22 m, 직경 0.36 m의 벤치 스케일 다단형 기포탑 반응기를 제작하여 그 성능을 확인하였다.