• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.40-40
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• 2011

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 패턴 손상 및 대구경화에 따른 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 대두되는 것이 가스클러스터 세정이다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상 없이 오염입자를 제거하게 된다. 이러한 가스 클러스터 세정을 최적화하기 위해서는 설계 단계부터 노즐 내부 유동의 수치해석에 기반한 입자 크기 분포를 계산하여 반영하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 세정 환경을 조성하는 조건에서의 노즐 내부 유동을 해석하고, 이를 통해 얻어진 수치를 이용하여 aerosol general dynamic equation (GDE)를 계산하여 발생하는 클러스터의 크기 분포를 예측하였다. GDE 계산 시 입자의 크기 분포를 나타내기 위해서는 여러 가지 방법이 존재하나 본 연구에서는 각 입자 크기 노드별 개수 농도를 계산하였다. 노즐 출구에서의 가스 클러스터 크기를 예측하기 위하여 먼저, 노즐 내부 유속 및 온도 분포 변화를 해석하였다. 이를 통하여 온도가 급격하게 낮아져 생성된 클러스터의 효과적 가속 및 에너지 전달이 가능함을 확인할수 있었다. 이에 기반하여 GDE를 이용한 입자 크기를 예측한 결과 수 나노 크기의 초기 클러스터가 형성되어 온도가 낮아짐에 따라 성장하는 것을 확인할 수 있었으며, 최빈값의 분포가 실험적 측정값과 일치하는 경향을 가지는 것을 볼 수 있었다. 이는 향후 확장된 영역에서의 유동 해석과 증발 등 세부 요소를 고려한 계산을 통해 가스 클러스터 세정 공정의 최적화된 설계에 도움이 될 것이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.251-258
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• 1990

본 연구에서는 제 1보에서 다루었던 프로세스 해석의 결과들을 토대로 하여 열교환기의 최적 설계를 행하는데 주력하였다. 먼저, 열교환기의 최적 설계를 행하 는데 주력하였다. 먼저, 열교환기의 열설계에 필요한 CO$_{2}$와 Natrium의 물성치 및 열전달에 관한 기존의 실험식들을 여러문헌으로부터 연구 검토한 후 프로그램에 편 리하게 이용할 수 있도록 전산화 하였으며, 열교환기의 설계시 필요한 전체 경비의 최 소화를 기하는 방향으로 최적화된 설계인자들을 결정하도록 시도하였고 또한 최적화된 프로그램을 개발함으로써 인력, 외화 및 에너지 절감의 효과를 얻고자 하였다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제7권3호
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• pp.67-72
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• 2018

축류 팬(axial fan)은 팬이 회전하면서 작은 압력 상승을 만들어 다량의 공기를 불어주는 유체 기계로써 최근 축류 팬의 소음 저감이 중요하게 인식되고 있다. 본 연구는 팬 주위의 유동 소음을 해석하는 MPI 병렬프로그램 방법 및 최적화 기법에 대해 다룬다. 이때 수억 개 이상의 격자에서 수만 포인트의 소음원을 해석하기 위해서 2차원 도메인 분할 방법을 사용해서 MPI 병렬화를 하였다. 이때 대규모 계산 시 MPI 프로세스 간의 통신이 많이 발생하여 성능이 심각하게 느려지는 현상이 발생한다. 이를 극복하기 위해 MPI 일방향 통신을 적용하였다. 뿐만 아니라 통신 및 메모리 최적화 방법을 통해 최대 2.97배 향상시켰다. 마지막으로 KISTI 타키온2 슈퍼컴퓨터를 활용하여 전체 시뮬레이션 실험에서 유동 계산 시 6,144코어에서 최대 12배, 소음 계산 시 128코어에서 최대 6배의 성능향상을 달성하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.22-31
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• 2005

본 연구에서는 회전익 항공기의 수직 이/착륙 성능과 고정익 항공기의 고속/고효율 순항 비행 성능을 모두 가지는 Canard Rotor/Wing 항공기 최적 형상설계를 수행하였다. CRW 항공기의 특징인 로터/날개 가변 방식과 로터 회전 시 팁 제트를 통하여 회전력을 얻는 점 때문에 기존의 회전익 또는 고정익 사이징 프로그램만으로는 바로 적용이 어렵고 Reaction Driven 로터에 대한 해석 모듈의 추가와 회전익/고정익 비행 모드 해석이 혼합되어야 한다. 따라서 기존의 사이징 프로그램을 바탕으로 로터 성능, 덕트 유동, 엔진 유동 해석 코드를 연결하여 Reaction Driven 로터 성능 해석이 가능하게 하였으며, 비행체 외형상 특징과 임무별 비행특징이 반영되도록 사이징 프로그램을 개발하였다. 1500 lbs급 소형 무인기에 대하여 비행체 사이징을 수행하고 성능에 크게 영향을 미치는 설계변수를 파악하여 최적화 문제를 구성하였고 전역적 최적화 기법을 이용하여 최소 중량을 가지는 CRW 항공기의 최적형상을 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.15-20
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• 2017

볼밸브는 밸브의 가운데 구멍이 뚫린 구 모양의 볼이 회전에 의해 구멍을 닫거나 열어 밸브를 개폐시킨다. 본 연구에서는 플랜트장치용 고온용 볼밸브에 관한 것으로써, 사용되는 유체는 고온의 스팀을 사용하는 볼밸브이다. 고온의 스팀을 유체로 사용함에 따라 볼밸브에 열응력이 발생하기 때문에 초기모델에서의 열-구조 연성해석을 실시하여 고온용 볼밸브의 구조적 안정성을 검토하였다. 검토한 결과 폴리테트라 플루오르에틸렌 재질의 시트에서 항복응력 이상의 값이 나타나였다. 본 연구에서는 시트의 최적화를 실시하여 항복응력 이내의 구조적 안정성을 찾고자 하였다. 시트의 최적화를 위해 2개의 형상설계 변수를 선정하였고, 최적화 과정 중에 설계요구조건으로 시트의 길이와 두께에 관련하여 기준을 고려하였다. 시트의 응력과 질량을 고려한 30개의 표본점을 만들어 최적화 과정을 진행하였으며, 최적화 기법으로서 크리깅 내삽법을 이용한 메타모델 최적화 방법을 적용하였다. 그 결과 항복응력 이내의 구조적 안전성을 만족하는 시트의 두께와 길이를 찾을 수 있었고, 이에 따른 개도별 유동해석을 실시하여 볼밸브의 성능지표를 나타내는 유량계수 값을 구하여 볼밸브의 성능을 검토하였다.

• 한국가스학회지
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• 제24권3호
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• pp.47-53
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• 2020

본 연구에서는 엔진발전기에 사용되는 냉각팬 형상을 단방향 유동-구조 연성해석을 통하여 냉각팬의 성능과 내구성을 분석하여 최적화 설계자료를 제시하였다. 이를 위해, 냉각팬 내부 유동장에 대해 정상상태 해석을 수행하고, 정상상태 계산 결과를 구조해석을 위한 입력 데이터로 사용함으로써 내구성을 분석하였다. 냉각팬의 블레이드와 스윕 각도를 변경하는 작업을 통해 6가지 type을 모델링하여 유동해석을 진행하였으며, 질량유량과 토오크의 비는 A type이 가장 우수하지만, 질량유량이 상대적으로 큰 B type이 유동성능이 가장 좋은 냉각팬의 형상이라고 판단하였다. 유동해석을 통해 선정된 B type의 블레이드 두께를 4가지로 설정하여 구조해석을 검토한 결과, 피로안전계수까지 고려하였을 때 B Type-3가 가장 적합하다고 판단되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.165-171
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• 2018

본 연구에서는 DVR 내부 공기유동을 직접 제어하여 CPU의 온도를 낮추기 위한 유동제어 구조물을 제안하였다. 제안된 구조물은 세 개의 얇은 판의 형태로 구성되었으며, DVR 내부의 공기 유동을 포괄적으로 제어하여 CPU의 효율적인 방열을 유도하고자 하였다. DOE와 RSM을 이용한 매개변수 연구기법을 통해 유동제어 구조물의 형상을 최적화하였으며, 해석에는 유한체적방법을 이용한 유체역학 분석 패키지인 FlowVision을 사용하였다. 실제 DVR 기기에서의 실험을 통해 해석 결과를 검증한 결과 CPU의 온도가 $16.1^{\circ}C$ 낮아짐을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제9권3호
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• pp.93-98
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• 2023

논문에서는 어닐링 시뮬레이션에 근거한 인공 뉴럴 네트워크를 구축한다. 미세 유동채널의 전기화학적 가공 파라미터와 채널 형태 간의 매핑은 샘플의 학습에 의하여 이루어진다. 스텐리스강 표면에 대한 미세 유동채널의 전기화학적 가공의 깊이와 넓이가 예측되고, 형성된 네트워크 모델을 입증하기 위한 NaNO3 해 내부의 펄스 전원공급기와 함께 유동채널의 실험이 진행된다. 결과적으로, "4-7-2" 구조를 갖는 인공 뉴럴 네트워크에 의한 어닐링 시뮬레이션으로 예측된 채널의 깊이와 넓이는 실험값에 매우 근접한다. 그 오차는 5.3% 미만이다. 예측된 데이터와 실험 데이터는 전기화학적 가공 과정에서의 에칭 규격이 전압 및 전류의 밀도와 매우 밀접한 관계가 있음을 보여준다. 전압이 5V보다 작을 때에는 채널 내에 "작은 섬"이 형성된다; 반면에 전압이 40V보다 클 때에는 채널의 측면 에칭이 비교적 크고 채널 사이의 "댐"은 사라지게 된다. 전압이 25V일 때 채널의 가공 형태는 최적이 된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권9호
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• pp.1-10
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• 2006

본 연구에서는 낮은 비속도에서 작동하는 소형터보임펠러에서 베인의 형상을 최적화하여 출구에서 높은 양정을 얻기 위한 연구를 수행하였다. 임펠러의 설계점에서 비속도는 SI 단위로 4.0이며 임펠러의 외경은 56mm이다. 최적화를 수행할 때 임펠러의 외경을 고정하여 펌프의 부피를 제한하였으며 임펠러 내부의 설계변수를 변경하면서 목적함수인 양정을 극대화하였다. 설계변수는 베인의 형상설계와 관련이 있는 8개의 설계변수를 사용하였으며, 최적화를 위한 방법으로는 반응면법을 사용하였다. 내부유동장의 계산은 상용코드인 CFX-10을 사용였으며, 최적화된 임펠러에서 얻어진 양정은 초기설계변수에 의하여 설계되어진 임펠러에 비하여 9.7%이상 증가하였다. 이러한 증가는 내부 유로에서의 재순환영역의 감소와 직접적인 관련이 있었다.