• 유변학
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• 제10권3호
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• pp.143-151
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• 1998

실리콘 오일에 인산처리 셀룰로오스 분말을 분산시킨 비수계 전기유변성(ER) 유체 의 전기유변 거동을 상온에서 최대 2.5KV/mm의 전기장하에서 실험하였다. 넓은 온도 영역 에서 사용이 가증한 비수계 ER 유체를 개발하기 위해 셀룰로오스의 인산 에스테르 반응이 ER 유체의 전기유변효과에 미치는 영향을 조사하였다. 먼저 여러 가지의 인산처리 농도로 처리된 인산처리 셀룰로오스 미립자를 분산시킨 ER 유체를 제조한 후 ER 유체의 유전상수, 전류밀도 및 전기전도도 등과 같은 전기적 특성을 측정하였으며 ER 유체의 전기유변 특성 또한 측정하였다. 인산처리 셀룰로오스가 분산된 비수계 ER 유체의 전류밀도는 셀룰로오스 의 인산 에스테르 반응에서의 인산처리 농도에 의해 조절할수 있음을 알수있었으며 셀룰로 오스의 인산처리 농도가 2.5 M과 3.0 M 사이일 때 인산처리 셀룰로오스가 첨가된 비수계 ER 유체의 전기유변효과 ($\tau$/$\tau$0)가 가장 높게 측정되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.

• 공업화학전망
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• 제22권4호
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• pp.20-34
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• 2019

수소경제 시대의 도래와 함께 연료전지에 관한 연구가 크게 주목받고 있다. 그중 실험적으로 분석이 어려운 부분에 관하여 비용과 시간이 요구되는 실험적인 방법을 배제할 수 있는 모델링 기법인 전산유체역학(computational flow dynamics, CFD)이 큰 관심을 받고 있다. 연료전지의 연구에 주로 사용되는 전산유체역학에 관한 연구는 열분포, 유체의 흐름, 각종 반응물의 농도, 그리고 전기화학반응 등의 실험적인 분석이 현실적으로 불가능한 부분의 분석으로 통하여 실험을 줄이고도 많은 결과를 얻을 수 있는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 기고문에서는 전산유체역학을 이용한 연료전지 내부에서 벌어지고 있는 각종 유체, 열, 전기화학반응 등에 관한 연구동향을 소개하고자 한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권4호
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• pp.102-107
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• 2011

본 연구에서는 복수의 항원-항체 결합 반응을 동시에 검출할 수 있는 미세유체역학 기반의 바이오칩을 설계하고 구현하였다. 본 연구의 바이오칩은 항원-항체 결합 반응이 이루어지는 반응기가 단일 채널에 직렬로 연결된 구조를 가지며, 각각의 반응기에는 항체가 고정화된 마이크로비드가 채워진다. 마이크로비드의 누출을 방지하기 위해서 마이크로채널에 위어 구조를 형성하였으며, 이를 위해서 gray-scale photolithography를 이용하였다. 항원-항체 결합 반응 검출 실험을 위해 3종의 항체를 선정하였으며, 각각의 항체를 avidn-biotin 반응을 통해 마이크로비드에 고정화하였다. 그리고, 형광물질이 표지된 항원을 마이크로채널에 연속적으로 주입하여 항원-항체 결합 반응을 유발하였으며, 10분 이내에 반응이 완료되는 것을 확인하였다. 또한, 항원에 따른 해당 반응기에서의 형광강도 증가를 검출함으로써, 미세유체 어레이의 구현 가능성을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 미세유체 바이오칩은 면역 반응의 동시 검출을 위해 소요되는 시료의 양을 줄이고 반응 속도를 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 센서학회지
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• 제3권2호
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• pp.16-23
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• 1994

오염수에서 유기인 화합물을 측정하기 위해 개발된 광섬유 바이오센서의 신호의 분석과 최적설계를 위하여 센서에 사용되어진 AChE효소(acetylcholinesterase)의 반응, 반응기 내의 유체거동 및 물질전달현상의 해석이 필요하다. 사용되어진 센서의 반응기 부분을 해석하고 재설계하기 위하여 효소 반응을 연구하고, 이동현상학적으로 유체 및 물질확산 현상을 해석하여 반응기 모델을 성립하였다. 사용되어진 유기인 화합물에 의해 저해되는 AChE효소의 측정범위인 0-2 ppm 사이에서 저해반응을 실험하였으며, 비가역 저해 효소 반응식을 제안하였다. 반응기를 두상 즉 벌크상과 효소층으로 나누어 유체거동을 해석하였으며, 고정화겔 내의 확산의 영향을 조사하였다. 반응식, 유체거동식 및 확산식을 연계하여 세워진 반응기 전체모델을 제시하였고, 이를 이용하여 신호를 해석하였다. 제시된 모델을 이용하여 효소량, 효소층의 두께의 증가에 따른 센서 신호량의 민감도를 전산모사하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권11호
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• pp.65-73
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• 2005

천음속 미교란 모델과 1단계 1차 Arrhenius 화학반응식을 이용하여 반응유체의 압축성 유동에 대하여 연구하였다. 유체 유동은 적은 열방출을 수반하는 희박 예혼합 반응에 국한시켰다. 천음속 연소에 끼치는 채널형상과 채널입구 마하수의 영향 등을 수치해석을 이용하여 조사하였다. 수치결과에서 채널확대는 주어진 채널길이 내에서 화학반응을 증가시키고 있음에 반하여 채널수축은 출구 근처에서 화학반응을 억제시키고 있음을 보여주고 있다. 확대형 채널 내에서 입구유동 마하수 증가는 고정된 반응속도에서 유동을 가속시켰으며 불활성 유체 경우에는 나타나지 않는 약한 충격파가 나타났다. 또한 확대형 채널 출구 근처의 압력과 온도를 증가시키고 주어진 채널길이 내에서 반응체의 소비를 도와준다.

• 천문학회보
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• 제40권1호
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• pp.81.4-82
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• 2015

ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)의 고분해능 분광관측을 통해 천체에 존재하는 분자에 관한 다양한 정보를 얻을 수 있었고, 이러한 분자들을 형성하는 화학적 반응 메커니즘을 이해하는 것이 천체 현상을 이해하는 데 중요한 부분을 차지하게 되었다. 이러한 노력의 일환으로, 천체에서의 화학반응을 연구하기 위한 몇몇 코드가 개발되었는데 그중에 대표적인 것이 Astrochem 코드이다. 이 코드는 천체에 존재 할 수 있는 화학물질들의 분포변화를 시간에 따른 함수로 계산하는데, 이를위해 다양한 분자들을 형성하는 것으로 알려진 화학반응 데이터베이스인 KIDA, OSU를 활용한다. 이번 포스터에서는 Astrochem 코드를 이용해 얻을 수 있는 결과인 비교적 간단한 분자들의 시간에 따른 분포 변화를 발표한다. 향후 연구 방향은 유체역학 코드와 Astrochem 코드를 결합한 유체-천체화학 코드를 개발하는 것이며 이를 활용해 유체역학 현상이 다양한 분자들의 분포 변화에 어떠한 영향을 미치는지를 연구할 것이다. 이를 통해 보다 정확하게 천체 현상들을 예측 및 재현 가능할 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제19권1호
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• pp.93-101
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• 2011

본 연구는 소각 시스템에 적용되는 반건식 반응기의 모델링 연구를 수행 하였다. 전산유체역학(CFD)을 이용하여 반건식 반응기에서 속도분포 온도분포를 조사하여 반응기의 최적 운전 조건을 조사하였다. 본 모델에 사용된 반응기의 직경은 3 m 이며 높이는 9 m 이다. 반응기로 유입되는 연소가스의 양은 $6,125Nm^3/hr$ 이며 반응기 유입 가스의 온도는 493K 이다. 반응기에 유입되는 소석회 양은 151 kg/hr 이다. 반응기의 입구 형상이 변하면 반응기 내의 온도가 변하며 반응기 내의 가스속도는 0.48 m/sec 에서 1.17m/sec 였으며, 반응기 출구의 가스속도는 6.9에서 7.42m/sec 였다. 모델링 결과에 의하면 반응기 내의 평균 가스 속도와 출구에서의 평균가스 속도는 각각 0.489 m/sec와 7.424 m/sec 였으며, 반응기 출구 온도는 448 K 였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.228-232
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• 2010

In this paper, various operating parameters of stream reforming process from methane in preconverter for MCFC is studied by numerical method. Commercial code is used to simulated the porous catalyst with user subroutine to model three dominant chemical reactions which are Stream Reforming(SR), Water-Gas Shift(WGS), and Direct Stram Reforming(DSR). The hydrogen production is tested with different wall temperature, Gas Hourly Space Velocity(GHSV), and different reactor shapes.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권8호
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• pp.75-83
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• 2005

확대형 채널 내의 정상 천음속 희박 예혼합 연소에 대해 점근해석을 이용하여 연구하였다. 이 모델은 근음속의 유동 속도와 일직선 채널로부터 벗어난 작은 형상변화 그리고 1단 1차 Arrhenius 화학 반응율에 의한 적은 열 방출 사이에서 일어나는 비선형 상호작용에 대하여 탐구하였다. 반응유체 유동은 연소 가스의 질량 분율을 계산하는 상미분 방정식과 연계된 비균질 천음속 미교란 방정식(TSD)을 사용하여 묘사하였다. 또한 점근해석으로부터 반응유체 유동 문제를 지배하는 상사 파라미터들을 유도하였다. 수치 결과들은 대류와 화학반응 그리고 형상효과 사이에 일어나는 복잡한 비선형 상호작용과 유동에 미치는 이것의 영향 등이 잘 나타나 있다.