• 대한기계학회논문집A
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• 제29권6호
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• pp.904-912
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• 2005

The flow in a microchannel is usually characterized as a low Reynolds number (Re) so that good mixing is quite difficult to be achieved. In this regard, we developed a novel chaotic micromixer, named Barrier Embedded Kenics Micromixer (BEKM). In the BEKM, the higher level of chaotic mixing can be achieved by combining two general chaotic mixing mechanisms: (i) splitting/reorientation by helical elements inside the microchannel and (ii) stretching/folding via periodically located barriers on the channel wall. The fully three-dimensional geometry of BEKM was realized by a micro-stereolithography technology, in this study, along with a Kenics micromixer and a circular T-pipe. Mixing performances of three micromixers were experimentally characterized in terms of an average mixing color intensity of phenolphthalein. Experimental results show that BEKM has better mixing performance than other two micromixers. Chaotic mixing mechanism, proposed in this study, could be integrated as a mixing component with Micro-Total-Analysis-System, Lab-on-a-chip and so on.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권10호
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• pp.817-824
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• 2015

본 논문은 수직 오리피스 노즐의 유동 및 물질전달 특성에 대한 실험적 연구를 목적으로 한다. 구동유체 및 부유체의 유량, 용존산소 농도 그리고 소비 전력을 측정하였으며, 고속 카메라를 이용한 직접 촬영 기법으로 수직 혼합유동의 가시화 이미지를 획득하였다. 측정자료를 이용하여 질량비, 총괄 산소전달 계수 그리고 물질전달 성능계수를 도출하였다. 구동압력이 증가하면 질량비는 약간 감소하는 반면에, 산소전달 계수와 소비전력은 증가하였다. 구동압력이 증가하고 질량비가 작아지면, 기포의 미세화가 촉진되고 확산도가 증대되기 때문에 산소 전달율이 증가하였다.

• KSBB Journal
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• 제29권4호
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• pp.278-284
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• 2014

We present microfluidic method to rapidly analyze the effect of temperature on the change of morphologies of Antarctic bacteria (Pseudoalteromonas sp., Shewanella vesiculosa, Shewanella sp., and Cellulophaga sp.). The microfluidic device is able to generate stable temperature gradient from 7 to$40^{\circ}C$ and dramatically reduce the number of experiments, experimental cost and labor, and amount of sample. Based on this approach, we found that specific bacteria transforming morphology into filament or elongated body strongly depends on cultivation temperature. Interestingly, we found that the morphologies of Pseudoalteromonas sp., Shewanella vesiculosa, Shewanella sp., and Cellulophaga sp. are elongated at below $25^{\circ}C$, above $20^{\circ}C$, above $15^{\circ}C$ and above $35^{\circ}C$, respectively. We envision the microfluidic device is a useful approach to analyze biological events with a high throughput manner.

• Tribology and Lubricants
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• 제32권5호
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• pp.147-153
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• 2016

Friction reduction between machine components is important for improving their efficiency and lifespan. In recent years, surface texturing has received considerable attention as a viable means to enhance the efficiency and tribological performance of highly sliding mechanical components such as parallel thrust bearings, mechanical face seals, and piston rings. In this study, we perform lubrication analysis to investigate the effect of dimple shapes and orientations on the lubrication characteristics of a surface textured parallel thrust bearing. Numerical analysis involves solving the continuity and Navier-Stokes equations using a commercial computational fluid dynamics (CFD) code, FLUENT. We use dimples consisting of hemispherical and different semiellipsoidal orientations for simulation. We compare pressure and streamline distributions, load capacity, friction force, and leakage flowrate for different numbers of dimples and orientations. We find that the dimple shapes, orientations, and their numbers starting from an inlet influence the lubrication characteristics. The results show that partial texturing of the bearing inlet region, and the ellipsoidal dimples with the major axis aligned along the lubricant flow direction exhibit the best lubrication characteristics in terms of higher load capacity and lower friction. The results can be used in the design of optimum dimple characteristics for parallel thrust bearings, for which further research is required.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권11호
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• pp.739-743
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• 2008

Microfluidic device can be applied in a wide range of chemical and biological technology. In this paper, ceramic-based T-type passive mixers for microfluidic applications were fabricated by LTCC process combined with thick film photolithography. The base ceramic material in thick film was amorphous cordierite $((Mg,Ca)_2Al_4Si_5O_{18})$ and photoimageable polymers were added to give a photosensitivity. Two types of passive mixer, which showed the channel width of 1.0 mm and $200{\mu}m$, respectively, were designed considering mixing efficiency in the channel and their microfluidic properties were discussed in detail.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권7호
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• pp.673-680
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• 2009

In this study, die cooling system using the nitrogen gas has been applied to hot aluminum extrusion process for refining grains and reducing of grain growth. Computational fluid dynamics(CFD) has been carried out to evaluate die cooling effect by nitrogen gas, and the results of CFD have been used to FE-simulation for the prediction of the extrudate temperature in hot extrusion process. Experimental hot extrusion has been performed to observe microstructure and to measure temperature of extrudate. The results of FE-Simulation have been good agreement with those of experiment. Finally, process condition of hot extrusion can be established to reduce grain growth of Al6061 through the experiment.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.42.2-42.2
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• 2009

연속주조공정에서 용강의 통로, 산화방지 및 유체 흐름을 용이하게 하는 역할을 하는 다공성 노즐(porous nozzle)은 용강과의 직접적인 접촉으로 인한 화학 반응 및 용강의 침투현상을 방지하기 위해 불활성 가스를 주입하여 청정강을 제조하는데 이용된다. 공정 중 노즐 막힘으로 인한 배압상승과 열충격에 의한 크랙(crack) 발생이 문제되고 있으며 신뢰성 향상 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기공크기와 기공분포가 고온안정성 및 내열충격성에 미치는 영향을 알아보고, 내구성 시험 및 고장분석을 통하여 노즐의 신뢰성 향상 방안을 고찰 하였다. 기공을 제어한 시편을 제조하여 기공분포에 따른 고온안정성을 확인하기 위해 실제 사용 조건인 용강온도($1550^{\circ}C$)와 보다 높은 온도($1700^{\circ}C$)에서 각각 고온 시험을 수행하였다. 열충격을 스트레스 인자로 한 내구성 시험을 수행한 후 고장원인을 분석하였으며 열화정도를 확인하기 위해 열처리 온도에 따른 차압 및 굽힘 강도 변화를 비교하였다. 또한 결정상 분석을 통해 온도에 대한 상변화를 확인하였고, 시편의 표면 및 파단면의 미세구조 분석을 통해 크랙 발생여부를 확인하였다. 다공성 노즐의 기공분포가 균일 할수록 고온안정성 및 내열충격성이 향상됨을 확인하였고, 이를 통해 Porous Nozzle의 열화원인으로 판단되는 기공 크기 및 분포에 따른 크랙 발생에 대해 열응력 고찰을 수행하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제20권6호
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• pp.853-859
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• 2017

Terrorists always threats the global security with the possibility of using prohibited warfare, NBCs(Nuclear, Biological and Chemical Warfare). Compared to other prohibited warfares, most of biological warfare agents (BWAs) have no physical properties and time delays from spread to affect. Therefore the early detection is important to protect and decontaminate from BWAs. On the preliminary detection stage for suspicious material, most of detection kits only serve to know weather the BWAs exists or not. Due to this reason, simple field confirmation testing for suspicious substances have been used to identify materials which show negative result on detection kits. Considering the current Lab on a Chip(LOC) technologies, we suggest simple identification platform for unknown suspicious substances based on paper fluidics. We hope that our research will envision the future direction for the specific point-of-view for LOC technologies on detection strategy of BWAs.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제6권1호
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• pp.60-67
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• 2003

원형주상체가 진동하는 경우 Keulegen-Carpenter수를 10에서 30까지 변화시키며 이 때에 유기되는 유체력을 계측하고 전유동계측시스템을 (Particle Image Velocimetry) 개발하여 연관된 유동장을 분석하였다. 개발된 PIV 시스템은 고속 유동장 이미지를 홀수와 짝수의 주사선 이미지로 분리하는 방식을 시도하여 하나의 이미지로부터 속도추정이 가능하도록 하였다. KC수에 따른 실린더 주위의 유동을 "traverse street", "single pairing" 그리고 "double pairing"으로 관찰하였고 각 경우 박리되는 보오텍스의 형태에 따라 미세한 항력과 양력의 변화를 수반하는데 이들의 관계를 위상차와 보오텍스 박리의 형태 변화로 설명하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.689-689
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• 2012

ADCP는 하천 단면에서 매우 짧은 시간에 유속과 수심을 정밀하게 측정할 수 있어 재래식의 부자나 프라이스 유속계를 활용한 방식에 비해 유량 관측 정확도가 매우 높고 유체의 흐름장 분석 등 부가적인 정보를 제공하여 최근 국내외에서 매우 활발하게 이용되기 시작하였다. 또한 고정식 수위계나 유속계를 활용한 실시간 유량관측 시 요구되는 유량-수위관계곡선식 검보정에도 활용되고 있다. 하지만 ADCP는 난류나 하천 부유물, 낮은 수심 등으로 음향신호의 교란으로 인해 발생하는 관측 오차로 인해 유속이나 수심을 과다 혹은 과소 산정하여 유량 관측 정확도를 현저히 낮추는 경우가 종종 있어 왔다. 그리고 미세한 셀 단위의 유속 및 수심관측 자료와 측정되지 않은 수면, 바닥, 하안 부근의 영역을 고려한 ADCP 유량 관측 알고리즘의 복잡성으로 인해 일부 관측오차의 수정을 통한 유량 보정이 매우 까다로운 실정이다. 본 연구에서는 ADCP 제작사 별 유량 산정 알고리즘을 파악하여 유속 및 수심 자료의 보정을 통해 유량을 재계산할 수 있는 알고리즘을 계발하였다. 또한 ADCP의 에러속도를 기준으로 통계적인 방법을 통해 과다 혹은 과소 산정된 유속을 필터링하고 수심을 보정하는 알고리즘을 개발하여 원 관측값의 정확도를 높였고 보정된 관측값을 유량 산정에 반영시켜 유량 관측 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 알고리즘은 국내외에 다양한 현장조건에서 관측된 ADCP 자료를 바탕으로 적용되어 그 효용성을 입증하였다.