• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.448-448
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• 2013

최근 생물학적 분석 기구에서 시료를 처리, 분리, 검출, 샘플링 또는 분석하기 위해 사용되는 마이크로펌프(Micropump)에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 전자소자의 성능과 신뢰성의 증진을 위한 전자소자의 열 문제를 해결하기 위해 냉각장치로 마이크로 펌프가 적용되기도 한다. 그 외에도 마이크로펌프는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 마이크로펌프는 작동 방식에 따라 압전형, 공압형, 열공압형, 연동형 등의 여러 종류로 분류되고 있다. 그중에서도 최근에는 연동형 마이크로 펌프의 개발이 각광받고 있다. 기존의 연동형 펌프들은 다중 챔버를 가지고 있으며, 각각의 챔버 내에서 Dead volume이 많이 발생할 뿐만 아니라 이상적인 연동운동과는 차이가 많이 나는 문제점을 가지고 있다. 또한 압전방식과 열공압방식은 느린 응답성으로 인해 효율적인 유체 이동이 어렵다. 본 논문에서는 이상적인 연동운동을 구현하기 위하여 기존의 연동형 펌프의 단점을 보완하고, 하나의 챔버에 다중전극 구조를 가지는 정전기력방식의 연동형 펌프를 개발하였다. 정전기력방식으로 펌프를 구동함으로써, 저전력으로 펌프구동이 가능하며, 하나의 챔버에 다중전극을 설치함으로써 이상적인 연동운동을 재현하였다. 그리고 Dead volume을 최소화 하였다. 또한, 빠른 반응속도로 인해 효율적인 유체 이동을 실현시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안된 마이크로 펌프의 구성은 크게 챔버, 박막, Inlet/outlet hole으로 구성되었다. 챔버는 Si-wafer에 wet etching 공정으로 제작 하였고 그 위에 알루미늄 박막을 200 nm 증착시켰다. 챔버는 가로 32 mm, 세로 5 mm, 깊이는 $15{\mu}m$, 부피는 $200{\mu}l$으로 제작되었다. 박막은 폴리이미드(polyimide)를 사용하여 $3{\mu}m$의 두께로 제작 되었으며, 폴리이미드 박막 사이에는 200 nm 두께의 4개의 알루미늄 박막 전극을 삽입시켰다. 삽입된 4개의 전극에 개별적인 전기신호를 보냄으로써 연동운동이 가능하다. Inlet/outlet hole은 직경 2 mm의 크기로 제작되었으며, 튜브를 연결하여 유체가 흐를 수 있는 체널을 형성하였다. 제작된 마이크로 펌프의 구동전압은 115 V이며, 인가되는 주파수를 1 Hz~100 KHz까지 변화시켜 유량을 측정하였다. 작동 유체는 공기이며, 유량측정은 튜브 내에 물방울을 삽입하여 시간에 따른 이동거리를 관측하였다. 측정결과 2.2 KHz에서 2.4 mm/min의 가장 높은 유량을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안된 연동형 마이크로펌프는 이상적인 연동운동이 가능함으로써 기존의 연동형 방식의 문제점을 보완하였으며, 생명과학, 의학, 화학 등의 분야에서 적용이 가능하리라 기대된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2093-2095
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• 2004

본 논문은 압전소자를 구동장치로 사용한 마이크로 펌프의 제작과 실험에 관한 논문이다. 마이크로 펌프의 상부기판은 polydimethyl siloxane(PDMS)을 소재로 미세유로에 상시 닫힌 밸브가 일체화된 구조로 제작되었고, 하부기판은 polymethyl methacrylate(PMMA)를 소재로 3개의 압전 디스크가 구동기로 부착되었다. 최종적으로 상, 하부 기판은 액상 PUMS로 접합하여 제작했다. 구동기의 입력신호는 6상으로 구형파를 인가하여 연동구동하며 주파수와 전압을 가변하면서 유량을 측정하였다. 구동 주파수가 0.167 Hz이고 전압이 20 V일 때, 마이크로펌프의 1회 토출량은 104 nl이고, 유량은 1.04${\mu}{\el}$/min이다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2012년도 추계학술논문요약집
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• pp.427-428
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• 2012

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권4호
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• pp.51-55
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• 2021

본 논문은 보통 병원에서 간호사가 수작업으로 진행하는 약물주입 과정을 대신할 수 있는 의료용 미세 유량 제어 장치를 소개한다. 이는 아두이노로 구현되었으며 환자의 지속적인 관리에 도움이 되고자 한다. 기본적으로 연동펌프를 통해 약물이 주입되며 RGB color sensor를 통해 배출액의 색상을 값으로 받아들이고 이 값을 바탕으로 수액백에 달린 연동펌프의 모터 속도를 조절하는 알고리즘을 아두이노 코딩을 통해 구현한다. 전체적인 시스템은 배터리를 통해 작동되며 연구실에서 355nm UV pulsed laser를 통해 제작한 LIG strain sensor의 추가를 통해 수액백으로부터 주입되는 약물의 양을 측정한다. 이렇게 제작된 미세 유량 제어 장치는 모든 과정을 수작업으로 진행해오던 병원에 곧장 사용 가능하며 간호사의 편의를 제공하고자 한다. 이 장치를 통해 한층 향상된 의료서비스를 제공할 수 있다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.37-43
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• 2009

In the present study, the flow characteristics of a peristaltic micropump were numerically analyzed. A channel wall motion of the micropump was simulated using a moving mesh technique. A sine wave pattern was assumed to simulate the peristaltic motion of wall. The present numerical method was verified by comparing the result with the available numerical data. The effects of the operating conditions which include the maximum displacement and frequency of the channel wall and the phase difference between top and bottom walls on the flow characteristics were investigated. From these numerical results, the pressure-flowrate characteristic curve was obtained for various maximum displacement and frequencies.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.28-34
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• 2016

Though a peristaltic pump is a crucial element in miniaturized drug delivery systems, it has some intrinsic disadvantages such as backflow and flow fluctuation. To overcome these limitation, we have developed valve-less peristaltic pump system including orifice and stagnation chamber. we measured flow rate to investigate the performance of rotary peristaltic pump with three rollers and an elastomeric tube pumping a viscous fluid. The flow fluctuations and the backflow happen as a result from the disengagement of the contact interaction between the rollers and the tubes. Stagnation chamber installed in front of orifice plate was composed of rubber tube and gas chamber. By changing orifice hole diameter with stagnation chamber flow rate and pressure in the tube was regulated. The obtained maximum reduction ratio of flow fluctuation is 96.79%.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권1호
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• pp.11-18
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• 2020

The emergence of the flow-through cell (FTC) method has made up for the limitations of previous dissolution test methods, but the high cost of the FTC dissolution devices have seriously hindered the progression of research and application of the FTC. This new design uses a peristaltic pump to simulate the sinusoidal flow rate of a piston pump. The flow profile of each peristaltic pump was sinusoidal with a pulsation of 120 ± 1 pulses per minute, and the flow rate ranged from 1.0 - 36.0 mL/min. The flow control of each channel was adjusted independently so the flow errors of the seven channels were close to 2%. The structure of the system was simplified, and the cost was reduced through manual sampling and immersing the FTC in a water bath. The dissolution rate of the theophylline and aminophylline films was determined, and good experimental results were obtained.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.567-573
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• 2014

최근에, 의학 분야의 MEMS 기술이 발전하면서 다양한 미세 유체 이송 시스템이 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존의 펌프와는 다른, 두 개의 분리된 압전 판을 이용해 위장의 연동 운동을 모방한 마이크로 압전 펌프를 제안한다. 본 펌프는 진행파를 이용해 연동 운동을 일으켜 작동된다. 특히, 압전판에서 인가된 입력 전압에 의해 발생된 변위에 의해 동작된다. 이에 두 판 사이에서 진행파가 일어나며 유체는 진행파에 의해 생성된 압력차에 의해 이동된다. 압전 소자, 탄성체, 유체가 복합된 시스템을 이해하기 위해서 유한 요소 해석을 사용하였다. 챔버의 높이, 세라믹 개수 등의 설계 변수들을 변화시켜 유체의 유량을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.543-544
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• 2011

최근 고유가 문제와 환경에 대한 관심 증가로 인해 친환경저연비 자동차에 대한 기술 연구가 다양한 분야에서 활발히 진행되고 있다. 이 가운데서도 특히 반도체 및 배터리의 급속한 기술발전으로 자동차용 부품들이 기계식 방식에서 전자식 방식으로 대체되고 있다. 그 중에서 전동식 워터펌프는 엔진의 회전에 연동된 타이밍 벨트로 구동되는 기존의 기계식 펌프와 달리, 펌프부에 전기모터 및 제어기가 결합되어 독립적인 구동능력을 갖추고 있다. 자동차 동력효율을 높이기 위해 내연기관 및 주변 전장장치들의 온도를 주행조건에 따라 제어하여 적정하게 유지시킬 필요가 있으며 이를 위한 자동차 부품으로 전동 워터펌프의 중요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 이와 같은 자동차용 전동워터펌프 제어기 개발을 위하여 브러시리스형 DC모터를 적용하였다. 브러시리스형 DC모터는 고속 및 큰 부하에서 Back EMF 대비 전류의 지상 성분이 발생하여 상전류 증가 및 전체 효율을 떨어뜨린다. 이에 본 연구에서는 Lead Angle의 양을 계산하는 기법을 이용하여 워터펌프에 적용하였다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2013년도 추계학술대회 초록집
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• pp.161-162
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• 2013

최근에 신축되는 주상복합건축물이나 대단위 아파트단지는 지상층에서 보면 각각이 독립되어 있는 별도의 소방대상물로 보이지만, 실제로는 지하층을 통하여 연결된 하나의 소방대상물이다. 이러한 건물의 지하층에서 화재가 발생하면 열이나 연기가 다른 동으로 확산되어 피해가 커질 수 있으며, 특정동의 소방펌프에서 고장이 발생하거나 우발적인 선로합선 등으로 인하여 수신기에 이상이 발생하면 전체 동에 설치된 소방시설이 정상적으로 작동되지 않는 경우가 발생하게 된다. 화재감지기의 신호에 따라 작동되는 제연댐퍼, 준비작동식 스프링 클러설비 등이 수신기에서 연동되는 과정을 인천송도에 위치한 글로벌주상복합 단지를 토대로 하여 소화 및 제연설비의 연동실태를 분석하였다.