• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.304-304
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• 2011

열필라멘트 화학 기상 증착 공정(HWCVD, hot wire chemical deposition)은 낮은 기판 온도에서 다결정 실리콘 박막을 빠른 속도로 증착할 수 있는 방법이다. 이는 후처리가 없어도 전기적 특성이 우수한 박막을 저온에서 얻을 수 있기 때문에 녹는점이 낮은 기판에 증착을 할 수 있으며 공정비용 절감 효과가 있다. 이러한 박막 증착 공정 중 기상 핵생성에 의해 나노 입자가 생성되며, 새로운 관점에서는 그 농도와 크기가 박막 성장에 중요한 변수로 작용한다. 따라서 공정조건의 변화에 따라 생성되는 나노 입자의 크기 분포를 실시간으로 분석하여 박막 형성의 최적 조건을 찾는 연구가 필요하다. 하지만 이러한 입자 발생 특성에 관한 연구는 기존에 밝혀진 반응 메커니즘으로 인해 수치해석적 연구는 체계적으로 진행되었으나 실험적 연구의 경우 적합한 측정장비의 부재로 인해 제한이 있었다. 따라서 본 연구에서는 저압에서 실시간으로 나노입자 분포를 측정할 수 있는 PBMS (particle beam mass spectrometer)를 이용하여 열필라멘트 화학 기상 증착 공정 중 발생하는 입자의 존재를 확인하고 특성을 분석하였다. 실리콘 나노 입자의 측정은 PBMS 장비의 전단 부분을 HWCVD 배기 라인에 연결하여 진행하였으며 반응기 내 샘플링 위치, 필라멘트 온도, 챔버 압력, 작동기체의 비율을 변수로 하여 진행하였다. 그 결과 실리콘 나노 입자는 양 또는 음의 극성을 가진 하전된 상태임을 확인 하였고, 측정 조건에 따라 일부 단일 극성으로 존재하였다. 한편, 필라멘트 온도가 증가할수록 하전된 나노입자의 최빈값은 감소하였다. 또한 반응 가스인 SiH4 농도가 증가할수록 최빈값은 농도에 비례하여 증가하였다. 이런 결과는 기존 HWCVD 실험에서 투과 전자 현미경(TEM)을 이용하여 분석한 실리콘 나노 입자의 크기 분포 결과와 경향이 일치함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 확인된 하전된 나노 입자의 존재를 실험적으로 확인하였으며 추후 지속적 연구에 의해 이러한 하전된 나노 입자가 박막 형성에 기여 하는 것을 규명하고 박막 형성 조건을 최적화하는데 중요한 역할을 할 것을 기대할 수 있다.

• Journal of the Korea Society of Computer and Information
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• v.28 no.1
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• pp.121-127
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• 2023

In this study, the design conditions and CFD analysis results are compared and reviewed in SCR that can optimally reduce nitrogen compounds. To this end, it was analyzed and compared using CFD to see if the design criteria were satisfied for the shell and tube areas of the boiler. In the SCR system, the analysis area is the gas/air heat exchanger on the shell side, and eight tubes of the gas/air heat exchanger on the tube side. Through CFD analysis, the gas velocity distribution on the primary catalyst side of the SCR system was designed to be 2.4%, and the NH3/NOx molar ratio distribution was 3.7%, which satisfied the design criteria. In addition, the uniformity of the temperature distribution was confirmed and the required condition of 260℃ or higher was satisfied. The angle of the gas entering the catalyst met the design conditions at 2.9 degrees, and the pressure loss that occurred also satisfied the design requirements. Through this CFD analysis, it was confirmed that it was designed and operated by satisfying the design conditions required for each area.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.6
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• pp.696-701
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• 2018

The nitrogen oxides generated during combustion reactions have a great influence on the generation of acid rain and fine dust. As an NOx reduction method, exhaust gas recirculation combustion using Coanda nozzles capable of recirculating a large amount of exhaust gas with a small amount of air has recently been utilized. In this study, for the burner outlet with dual end opening, the use of a recirculation burner was investigated for the distribution of the pressure, streamline, temperature, combustion reaction rate and nitrogen oxides using computational fluid analysis. The gas mixed with the combustion air and the recirculated exhaust gas flow in the tangential direction of the circular cylinder burner, so that there is a region with low pressure in the vicinity of the fuel nozzle exit. As a result, a reverse flow is formed in the central portion of the burner near the center of the circular cylinder burner and the exhaust gas is discharged to the outside region of the circular cylinder burner. The combustion reaction occurs on the right side of the burner and the temperature and NOx distribution are relatively higher than those on the left side of the burner. It was found that the average NOx production decreased from an air flow ratio of 1.0 to 1.5. When the air flow ratio is 1.8, the NOx production increases abruptly. It is considered that the NOx production reaction increases exponentially with temperature when the air ratio is more than 1.5 and the NOx production reaction rate increases rapidly on the right-hand side of the burner.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.9
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• pp.717-724
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• 2020

We study the closing characteristics of a self-sustainable poppet valve which serves as a main oxidizer shut-off valve for liquid rocket engines. Numerical analysis for predicting closing transient responses are presented and the calculated results have been verified by a comparison with experimental data. The effective area of a pilot gas discharge system and the pressure distribution of passage flow around the valve moving part are shown to be main parameters in determining the closing characteristics for dry and cryogenic conditions, respectively. Moreover, it is presented that the passage flow pressure at the valve closing moment as well as the valve closing velocity can be effectively adjusted by the appropriate employment of the pilot gas.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.3
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• pp.309-316
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• 2011

Canoes are usually made from wood or FRP. However, today environment-friendly materials are preferred, and hulls made of FRP are prohibited in some countries. Polyethylene can be recycled and so is suitable for synthetic canoe construction. We used 3D Boat-Design to determine the hydrostatic properties of the canoe. Flow-structure coupled analysis was performed using ANSYS Workbench R12.1. The hull pressure and passenger weight were considered as canoe loading factors. The key parameters for the canoe are the design variables. The constraints are as follows: (1) The maximum stress must not exceed 50% of the polyethylene yield stress; and (2) the canoe weight must not exceed 50 kg. The optimal structural conditions were obtained by the response optimization process. The components of the canoe hull were manufactured from polyethylene pipes and joined by thermal fusion methods. Tests showed that the polyethylene canoe had better performance than existing canoes.

• Fire Science and Engineering
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• v.31 no.4
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• pp.35-42
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• 2017

Large Eddy Simulation (LES) was peformed for the backdraft occurred in a compartment filled with high-temperature methane fuel using the Fire Dynamics Simulator (FDS) of version 6. The prediction performance of FDS, adopted the Eddy Dissipation Concept (EDC) combustion model with five different chemical reaction mechanisms, was evaluated. The temporal distributions of temperature, fuel mass fraction, velocity and pressure were discussed with numerical results and the pressure variation in time was compared with that of previous experiment. The FDS adopted the EDC model showed the possibility of LES for the backdraft phenomena. However, the prediction performance of the LES with EDC model strongly depended on the chemical reaction mechanism considered. It is necessary that the suitability of the chemical reaction mechanism should be validated in advance for LES with the FDS v6 to be applied to the simulation of backdraft.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.12 no.2
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• pp.215-219
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• 2021

The flow analyses around the wing of airplane installed with winglet or sharkelt were carried out in this study. At the model without winglet, it can be seen that the air flows beside the wing and the flow is concentrated at the end of wing. At the model of winglet or sharklet, the pressure on the bottom of the wing happens to be lower in the wide area than for model without winglet. At the analysis result, the air flowing next to the wing can be seen to go over and rotates over the main wing. The model with the sharklet shows that the flow rate is the fastest. In case of model with sharklet, it is thought that the maximum total pressure of flow is distributed at the bottom of the wing, which can further improve the lift force of the wing. It is thought that the analysis results in this study on the air flow due to the configuration of aircraft edge wing can be helped at its convergent research.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.6 no.2
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• pp.103-110
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• 1996

This study shows the variation of poisson's ratio according to stress for the Cretaceous sandstones and shale in the Euiseoung Subbasin. To make a mechanical experiment, samples prepared with 3.0 cm in diameter and 6.2 cm in length were used in testing stress and strain. Generally poisson's ratio has been considered as one of properties, but contrary to steel, the test result makes sure that poisson's ratio has functional relation to stress. I had used four methods to calculate poisson's ratio, Poisson's ratio shows considerable different results according to the calculating, method but it has similar tendency in an elastic limit. Poisson' s ratio increases rapidly and is distinguished clearly in internal fracture region according to the calculating method. Poisson's ratio of sandstone and shale is different from one another in low and high stress regimes,but it is linearly proportional to the stress in an elastic regimes, that is, ${\nu}_t={\;}{\nu}_0+P_{\sigma}({\nu}_0$:first stage Poisson's ratio, ${\nu}_t$:poisson's ratio, P: poisson's coefficient, $\sigma$:stress). Poisson's ratios of two kinds of rock samples show continuous variation from 0.1 to 0.21 in an elastic regime. The variation of poisson's ratio is much wider in an internal fracture regine. It varies from 0.22 to 0.45 in sandstone, which is out of elastic regime.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.3
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• pp.87-95
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• 2002

원주의 항력 감소와 원주 주위 유동의 제어에 대하여 실험적으로 연구하였다. 원주 주위 유동을 제어하기 위하여 작은 제어봉을 원주 전방에 설치하였다. 실험시 원주 직경(D=30mm)에 기초한 레이놀즈수는 $Re=2 {/times} 10^4$이었다. 제어봉의 직경(d)은 4mm, 5mm, 6mm, 7mm로 변화시켰으며, 원주와 제어봉 사이의 거리(L)를 조절하면서 원주의 표면압력분포와 후류속도를 측정하였다. 제어봉으로부터의 와 유출이 사라지는 임계거리 (critical distance) $ L_C$는 $ L_C$ /D=1.5+0.83d이었는데, $ L_C$를 전후로 유동특성과 항력값이 크게 바뀌었다. 특히 원주와 제어봉 사이의 거리가 임계거리보다 짧은 경우에는 항력이 감소하다가 $ L_C$보다 크게 되면 증가하는 경향을 보였다. 제어봉의 직경이 d/D=0.233인 경우, L/D=2.013의 조건에서 원주는 약 29%의 항력 감소를 보였고, 전체 항력은 L/D=1.833조건에서 약 25% 항력이 감소하였다.