• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.651-657
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• 2016

본 연구의 목적은 마이크로버블을 이용하여 외부탄소원으로서 음폐수의 재활용 가능성을 검토해 보고자 하였다. 가압탱크 압력 3 bar, 순환유량 3.65 LPM, 공기주입량 0.3 LPM의 회분식으로 진행된 실험에서 마이크로버블 접촉시간의 경우 18시간이 음폐수 외부탄소원의 재활용 기준을 만족하는 적정 시간임을 확인하였다. 회분식 실험 결과를 바탕으로 체류시간을 12, 14, 16, 18시간으로 설정하여 연속식 실험을 하였다. 연속식 실험에서도 체류시간 18시간에서 T-P를 제외한 SS, T-N, n-Hexane 추출물질, VFA 항목에서 외부탄소원 재활용기준을 만족하였다. 음폐수 원수 중 용존성 인의 농도가 전체 인 농도 중 약 88.5% 이상으로 용존성 인의 제거를 위해서는 응집제 사용이 필요함을 알 수 있었다. 또한, VFA의 경우 호기성 조건에서 유기물의 분해속도 및 농도에 따라 크게 영향을 받기 때문에 외부탄소원 재활용기준을 만족하기 위해서는 적절한 체류시간 선정 또는 산발효조 공정의 추가가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.377-382
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• 2001

Mechanical behavior and electrical resistance change of CPDP (carbon particle dispersed plastic) composite consisting of epoxy resin and conductive carbon particle were investigated under monotonic loading and repeated loading-unloading. The electrical resistance almost linearly increased with increasing strain during loading and the residual electrical resistance was observed even after removing load. The value of the residual electrical resistance was dependent on the maximum strain under the applied stress. This result suggests that the estimation of maximum strain (i.e., damage) is possible by the measuring electrical resistance of composite. The behavior of electrical resistance change during and after loading was discussed on the basis of the results of microscopic deformation and fracture observation. Moreover, the relationship between the volume fraction of carbon particle and the electrical resistivity of CPDP was investigated in relation to the percolation theory. Simulation model of percolation structure was established by Monte Carlo method and the simulation result was compared to the experimental results. The electrical resistance change under applied loading was analyzed quantitatively using the percolation equation and a simple model for the critical volume fraction of carbon particle as a function of the mechanical stress. It was revealed that the prediction was in good agreement with the experimental result except in the region near the failure of material.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.16-16
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• 2022

영상유속계는 영상을 이용한 비접촉식 유속계로 하천과 같은 넓은 범위의 유속 및 유량을 간편하게 측정할 수 있다는 장점이 있어 현재 국내외에서 영상유속계의 실용화 연구가 수행되고 있다. 특히 유속 및 유량을 측정하기 위해 카메라 외에 별도의 측정 장비가 필요없기 때문에 드론에 장착하여 표면유속을 측정하는 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 기존 드론 영상을 이용한 표면유속 측정 연구에서는 드론을 측정하고자 하는 하천 영역 위에서 정지하여 영상을 촬영하여 표면유속을 측정하고 있다. 이때 한 화면에 하폭이 다 담기지 않는 넓은 하천의 경우 촬영 위치를 옮겨서 다시 영상을 촬영하거나 하폭이 담길 때까지 비행 고도를 높여 촬영하고 있다. 하지만 촬영 위치를 옮겨 촬영하는 방식의 경우 넓은 하천을 다 담기 위해 여러 번의 촬영을 하고 이를 정합하는 과정이 필요하다는 단점이 있으며 비행 고도를 높여 촬영하는 방식의 경우 촬영 품질 저하로 인해 측정한 유속의 불확도가 크게 산정된다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 드론을 이동하며 촬영한 연속적인 영상을 이용하여 하천의 표면유속을 측정하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 하천을 가로질러 비행하며 촬영한 드론 이동영상을 활용하면 폭이 넓은 하천의 경우도 간편하게 유속 분포를 측정할 수 있다. 이동영상을 이용하여 유속을 측정하기 위해서는 연속된 이동영상 내에서 지표면의 공통된 특징점을 찾아 흔들림 보정 알고리즘을 적용하여 유속을 산정하는 방법과 드론의 이동 속도를 이용하여 영상의 수표면 이동속도와 벡터연산을 적용하는 두가지 방법을 사용할 수 있다. 이 두가지 방법 중 영상 분석에 필요한 전처리 과정이 적고 지표면의 고정점이 필요 없는 드론의 이동속도를 이용한 벡터 연산을 적용하는 방법을 실제 흐름에 적용하였다. 측정한 수표면의 유속을 전자파표면유속계로 측정한 유속과 비교한 결과 평균 5 % 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였다. 향후 다양한 흐름 조건과 드론의 비행속도를 변경하여 측정하는 등의 유속 측정 적용성을 검토하는 연구가 수행된다면 하폭이 넓은 하천 등 다양한 조건에서 드론 영상을 이용한 유속 측정이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1088-1095
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• 2019

CKD 추출액은 시멘트공정에서 발생한 폐기물인 CKD를 시멘트 원료로 재사용하기 위해 공정 방해물질로 작용하는 KCl을 추출한 폐수이며, 폐수처리시설 증설 등의 문제로 추출액 무방류 및 이를 재이용하고자 하였다. 이온교환법을 적용하여 KCl을 제거한 결과, 이온교환 후 추출액의 pH는 12.7에서 pH 2 미만으로 감소하였으며 양이온교환수지의 H⁺가 이온교환을 거쳐 추출액에 용해되었음을 확인하였다. 이온교환의 선택성에 의해 Ca²⁺, K⁺ 순서로 제거되었으며, K⁺ 이온을 제거하기 위해 접촉시간의 증가가 필요함을 판단하였다. 이온교환수지와 직접접촉시간이 약 6배 높은 접촉시간을 갖는 회분식장치에서 연속흐름식장치 대비 4배 높은 K⁺ 제거 효율을, 7배 높은 Cl^- 제거 효율을 확인하였다. 양이온교환수지의 H⁺가 음이온교환수지의 OH^- 대비 1.2배 빠른 교환속도를 가짐을 추출액 pH 변화를 통해 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.579-589
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• 2015

본 연구의 목적은 수직으로 강제 진동하는 소수성 표면 위에 놓인 액적의 유동 및 증발 특성을 이해하는 것이다. 액적의 공진주파수를 예측하기 위해서 Lamb과 Strani and Sabetta의 이론적 고유진동수식을 이용하였고, 실험값과 비교하여 보다 근접한 고유진동수 식에 대해 타당성을 검증하였다. 액적의 형상 및 내부 유동을 가시화하기 위해 초고속카메라, 초접사렌즈 그리고 연속광을 사용하여 진동하는 소수성 표면 위 액적의 유동 및 증발 특성을 확인하였다. 그 결과 각각의 모드에서 액적은 다양한 형상을 가졌으며, 각각의 액적 내부에서 복잡한 와류가 관찰되었다. 일반적으로, 유동흐름이 대칭축을 따라 위로 상승하여 액적상단에서 표면을 따라 접촉선부근으로 이동하였고, 2차, 4차 모드는 분기형, 6차, 8차 모드는 큰 타원형의 유동패턴을 갖는 것을 확인하였다. 여러 가지 모드 중 4차 모드에서 가장 빠른 유동속도를 가졌으며, 다음은 8, 6, 2차 모드 순서였다. 네 가지 진동 모드에서의 증발률은 4, 8, 6, 2차 모드 순서로 빨랐으며, 각각의 공진에서는 그 주위 주파수 영역보다 빠른 증발률을 보였다. 마지막으로 진동을 이용한 액적의 증발은 4차 모드에서 진행되어야 보다 효율적인 진동 증발을 유도할 수 있다.

• 공업화학
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• 제17권3호
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• pp.321-326
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• 2006

폐발포폴리스티렌(WEPS)의 열분해 반응시 부생되는 약 5~15%의 난분해성 스티렌 이량체 유분(SDF, 주성분: 47 wt% 1,3-diphenylpropane)의 열분해방법에 대하여 검토하였다. 가압열분해반응에서는 반응온도 $360^{\circ}C$에서 152~202 kPa이 최적의 조건으로 판단되었다. 이 반응조건에서 오일 수율 73.8%와 벤젠 0.4%, 톨루엔 30.9%, 에틸벤젠 15.0%, 스티렌 19.6%, 알파메틸스티렌 4.2%의 선택율로 얻을 수 있었다. 상압연속 열분해반응에서는 반응온도 $510{\sim}610^{\circ}C$, 접촉시간 2~24 min의 무촉매 반응에 대하여서는 온도와 접촉시간이 증가할수록 상기 생성물의 수율이 증가하였고 촉매 반응에 대하여서는 산촉매, 염기성촉매 및 산화환원촉매의 활성에 대하여 검토한 결과 $Cr_2O_3$ 촉매가 가장 높은 활성을 보여주었다. $Cr_2O_3$ 촉매를 사용하여 $560^{\circ}C$, 접촉시간 24 min의 조건에서 전환율 74.6%와 벤젠 0.4%, 톨루엔 21.6%, 에틸벤젠 9.7%, 스티렌 17.9%, 알파메틸스티렌 3.5%의 수율을 각각 얻을 수 있었다. 이때의 반응 메커니즘은 스티렌이 열에 의해 diradical을 경유하여 에틸벤젠이나 다른 부생성물을 생성시키는 것으로 추측된다.

• 공업화학
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• 제7권4호
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• pp.743-749
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• 1996

본 연구에서는 고밀집 섬유 다발체 내에 수용상과 유기상을 동시에 주입시켜 나타나는 모세관 현상을 이용하여 최소 공간에서 최대한의 물질 전달 면적을 갖게 한 정적 액-액 접촉 장치가 개발되었다. 이 장치의 특성과 안정성을 평가하기 위해 TBP와 우라닐 이온을 함유한 질산계의 연속 추출 실험이 수행되었으며, 추출 성능은 동일 상비 조건에서 수행된 회분식 성능과 동일하였다. 초기 수용액에 대한 추출 수율을 증가 시키기 위해서는 일정한 수용액 유속에서 유기상의 유속 증가가 필요하였고, 같은 상비 조건의 회분식의 추출수율을 갖기 위해서는 수용액이 장치 내에서 일정한 체류 시간을 유지해야함을 알 수 있었고 본 추출계에서는 약 1.9분이 필요함을 알 수 있었다. 본 연구에서 개발된 고 밀집 섬유체 접촉기는 안정성과 재현성이 뛰어 났으며, 일반 물질 분리용 뿐만 아니라, 액-액계면 넓고 안정되어 있어 용매 추출 속도론 해석에도 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.593-609
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 결정질 암석 내 포함된 균열의 열-역학적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 열에 의한 균열의 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 여기에서는 Voronoi diagram을 이용하여 다면체 개별입자의 집합체로서 해석모델을 생성하고, 입자 및 입자간 접촉에서 발생하는 열-역학적 거동을 개별요소프로그램인 3DEC을 통해 해석하였다. 암석 시험편의 탄성거동을 재현하기 위하여 등가연속체 개념을 적용하여 입자와 접촉의 미시물성을 산정하였으며, 균열에 상응하는 접촉에는 Coulomb slip model을 부여하여 인장강도와 전단강도를 갖는 불연속면을 모사하였다. 경계응력과 열응력에 의한 균열의 거동을 수치적으로 모델링하였으며, 경계조건에 따라 균열의 미끄러짐이 발생하는 열-역학적 메커니즘을 정량적으로 분석하였다. 해석 결과, 본 연구에서 제시한 해석모델이 암석 내 열팽창과 열응력의 증가, 균열 응력과 변위, 경계조건의 영향 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 실내실험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 한국포장학회지
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• 제29권2호
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• pp.111-118
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• 2023

본 연구에서 연속형 레이저와 나노초 레이저의 경우에는 고분자와 물성 조건이 맞지 않아서, 고분자 필름 표면에 특정 패터닝이 구현되지 않았다. 그러나, 펨토초 레이저를 활용하여 HDPE, PP, PET 등의 식품포장 필름의 표면에 패터닝이 구현됨을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 식품포장 필름에서 펨토초 레이저 패터닝 공정 조건을 확립하였고, 싱글 펄스에 의한 대면적 원형 패턴, 싱글 펄스를 30%를 중첩한 대면적 거칠기 패턴, 직선 패턴, 직선 패터닝을 중첩한 대면적 거칠기 패턴, 직선 패터닝을 교차하여 격자 패턴 등의 표면 패터닝 필름을 제작하였다. 또한, 표면 패턴 구조와 크기에 따른 패터닝 HDPE, PP, PET 필름은 SEM, AFM, 접촉각 분석을 통하여 그 특성을 확인하였다. 펨토초 레이저 패터닝을 하지 않은 각 대조군 필름의 표면 대비 대면적 원형 패터닝 HDPE 및 PP 필름, 싱글 펄스를 30%를 중첩한 대면적 거칠기 패터닝 및 직선 패터닝을 중첩한 대면적 거칠기 패터닝 PET 필름의 표면은 27.1-37.5°의 접촉각을 나타냄으로써, 패터닝 후에 HDPE, PP, PET 필름은 친수성 표면으로 변화되었다. 반면, 나노-마이크로 크기의 돌기 표면구조를 갖고 있는 대면적 격자 패터닝 HDPE 필름의 경우에는 120.4°의 접촉각을 보임으로써, 패터닝 후에 소수성 표면으로 변화되었다. 따라서, 패터닝을 통해 친수성 표면으로 바뀐 필름들은 단백질, 세포, 바이러스 등을 비롯하여 식품의 물질들이 달라붙지 못하거나, 쉽게 떨어지는 엔티파울링 응용분야에 활용이 가능하다. 또한, 향후 좀더 정밀한 나노 및 마이크로 돌기 구조를 갖는 격자 패터닝을 통해 150° 이상의 초소수성 표면을 제작하게 된다면, 자가 청소(Self-cleaning) 등의 초소수성 표면 응용분야에 활용 가능할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.206.2-206.2
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• 2015

최근 비정질 산화물 반도체 thin film transistor(TFT)는 차세대 투명 디스플레이로 많은 관심을 받고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 산화물 반도체 TFT는 기존의 비정질 실리콘 반도체에 비하여 큰 on/off 전류비, 높은 이동도 그리고 낮은 구동전압으로 인하여 차세대 투명 디스플레이 산업에 적용 가능하다는 장점이 있다. 한편 기존의 sputter나 evaporator를 이용한 증착 방식은 우수한 막의 특성에도 불구하고 많은 시간과 제작비용이 든다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 별도의 고진공 시스템이 필요하지 않을 뿐만 아니라 대면적화에도 유리한 용액공정 방식을 이용하여 박막 트렌지스터를 제작하였으며 thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화 하였다. 제작된 박막 트렌지스터는 p-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 spin coater을 이용하여 Al-Zn-Sn-O 박막을 형성하였다. 연속해서 photolithography 공정과 BOE (30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 Pseudo-MOS FET구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성평가가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 그 결과, microwave를 통해 열처리한 소자는 100oC 이하의 낮은 열처리 온도에도 불구하고 furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 subthreshold swing(SS), Ion/off ratio, field-effectmobility 등이 개선되는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.