• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.37.2-37.2
• /
• 2009

다이렉트 프린팅 방식에 대한 수요가 높아지면서 마이크로 노즐에 대한 수요도 높아지고 있다. 마이크로 노즐은 Nano particle deposition system (NPDS)에서 가장 중요한 부분으로 금속이나 세라믹 분말을 음속으로 가속시키는 역할을 한다. 또한 마이크로 노즐은 마이크로 스페이스 셔틀과 주사바늘이 없는 약물 주사 시스템 등의 많은 분야에서 사용 가능하다. 이러한 마이크로 노즐은 대부분 기계적 절삭법을 이용하여 알루미늄으로 만들어져왔다. 하지만 알루미늄으로 만들어진 마이크로 노즐은 경도가 낮아 세라믹 나노 입자를 적층하는 것에 적절치 못하며 사용가능한 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다. 또한 가장 큰 단점으로 노즐목을 1mm이하로 제작하는 것이 어렵다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 Si wafer를 Deep RIE 방식을 이용하여 3차원적으로 제작하였다. Deep RIE 방식 중 BOSCH process를 이용하였다. 이렇게 만들어진 마이크로 노즐은 다이렉트 프린팅 방식중 하나인 NPDS에 적용하였다. Si wafer로 만들어진 마이크로 노즐이 적용된 NPDS를 이용하여 graphite 분말을 가속하여 적층 실험을 실시하였다 이와 함께 전산 유체 역학(CFD)를 이용하여 마이크로 노즐일 이용한 초음속 가속 가능 여부를 판단하였다. 전산 유체 역학은 유한 요소법을 이용하여 유체의 거동을 시뮬레이션을 통하여 예측하는 것으로 마이크로 노즐 내에서 유체의 흐름을 예상할 수 있다. 실제 실험의 결과와 전산 유체 역학을 이용한 시뮬레이션 결과dml 비교 분석을 실시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
• /
• pp.192-195
• /
• 2010

본 논문에서는 해상 크레인과 중량물의 동적 거동을 시뮬레이션하기 위해, 유한 요소 정식화(finite element formulation)를 이용하여 해상 크레인의 붐(boom)을 탄성체로 모델링 하였다. 붐은 3차원 탄성 빔(beam) 요소로 가정하고, 각 요소의 변형에 의한 변위는 형상 함수(shape function)과 절점 좌표(nodal coordinate)를 이용하여 정의하였다. 변형 변위를 이용하여 탄성 붐의 강성 행렬(stiffnes matrix)을 유도하고, 탄성 변위를 포함하는 위치 벡터를 이용하여 질량 행렬을 유도한다. 해상 크레인과 중량물로 이루어진 운동 방정식에 탄성 붐을 포함하여 유연 다물체계(flexible multibody system) 운동 방정식을 구성한다. 외력으로는 선박 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘, wire rope의 장력, 중력 그리고 계류력(mooring force)이 고려되었다. 먼저 요소의 개수를 변경하며 탄성 붐의 동적 거동을 시뮬레이션 하여, 유한 요소 정식화를 이용한 모델링의 타당성을 검증하였다. 그리고 해상 크레인과 중량물의 동적 거동 시뮬레이션에 탄성 붐 모델을 적용하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.450-458
• /
• 2019

연구목적: 본 연구는 기존 오수받이의 문제점을 해결하기 위한 새로운 오수받이 개발 및 개발한 오수받이의 유지관리 능력의 우수성 검증을 목적으로 한다. 연구방법: 기존 오수받이 막힘 현상 및 유지관리 어려움 등의 문제점을 분석하고 시뮬레이션을 활용한 오수받이 트랩에서의 유체거동 특성을 분석하였다. 아울러, 배수트랩의 장기사용성 검증을 통해 새로이 개발한 오수받이의 내구성을 검증 하였다. 연구결과: 배수트랩 막힘 현상에 대한 시뮬레이션 결과 유속 0.6m/sec에서 소용돌이현상 및 막힘 현상이 발생하지 않았으며 6개월간에 걸친 장기간 사용테스트를 통해 배수트랩 개폐장치 등의 내구성에 이상이 없음을 검증하였다. 결론: 본 연구를 통해 기존 오수받이의 막힘 현상 및 유지관리의 어려움을 해결할 새로운 오수받이를 개발하였으며 시뮬레이션 및 내구성 검증을 통해 새로 개발한 오수받이의 유지관리 능력의 우수성을 입증하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2012

본 연구에서는 수중에서 사출되는 양성부력체와 음성부력체의 수중거동을 사출시험 및 시뮬레이션을 통하여 비교하였다. 다양한 형상을 갖는 음성부력체의 동유체력 계수는 전산유체역학(CFD: Computatioanl Fluid Dynamics) 기법을 이용하여 계산하였으며, CFD에 의해 계산될 수 없는 계수는 기본형과 같은 값을 적용하였다. 종동요각의 시험 값은 시뮬레이션 값보다 훨씬 크게 나타났는데, 이는 추종공기 효과로 추정하였으며, 이 현상을 반영하여 외력 모델링을 수정함으로써 더욱 정확한 시뮬레이션이 가능하였다. 양성부력체와 음성부력체의 수중거동은 같은 사출 조건에서 다소 차이를 보이지만, 운용의 관점에서는 별다른 문제가 없는 것으로 판단하였다.

• 유변학
• /
• 제2권1호
• /
• pp.60-66
• /
• 1990

혼합공정은 화학공학, 식품공학, 건축공학등 여러 가지 산업분야에 걸쳐 이용되는데 최근 고분자 분야에서도 신소재 개발 또는 제품의 물성을 향상시키기 위하여 이에대한 연구 가 활발해지고 있다. 고분자 가공에서 혼합에 이용되는 대표적인 기계로는 twin screw extruder, internal mixer, two roll mill 등이 있는데 본 연구에서는 internal mixer에서의 고 분자 유동 및 혼합거동을 파악하고자 하였다. 실험적으로는 flow visualization 방법을 써서 순환시간을 측정하였고, 시뮬레이션을 통하여 이론적으로 이를 검토하였다. 고분자 거동은 비뉴우톤을 유체로서 설명되기 때문에 본 연구에서는 혼합기의 구조적 특성을 고려한 모델 로서 $\eta$ = $\frac{\eta_o}{1+A[2trd^2]^\frac{1-n}{2}}$

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제35권1호
• /
• pp.115-120
• /
• 2011

본 논문에서는 해양 풍력발전기를 해상 크레인으로 리프팅하기 위해 두 개의 탄성 붐을 가진 해상 크레인을 모델링 하고 동적 거동을 시뮬레이션 하였다. 운동 방정식은 강체와 탄성체가 포함된 다물체계 동역학을 기반으로 구성하였다. 외력으로는 유체정역학 힘, 규칙파에 의한 유체동역학 힘, 와이어로프의 장력, 계류력, 그리고 중력이 고려되었다. 두 개의 탄성 붐을 사용한 시뮬레이션 결과는 탄성 붐 한 개를 사용한 경우와 비교하여 모델의 타당성을 검증하였다. 5-MW(megawatt)급 해양 풍력 발전기를 해상 크레인이 리프팅하는 경우에 대해 동적 거동을 시뮬레이션하고 그 결과를 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권1호
• /
• pp.61-66
• /
• 2010

최근 본 연구그룹은 국소적인 종횡비 증가를 기반으로 수평 분리벽 없이 검체의 3 차원 집속을 구현하는 3 차원 유체역학 집속 미세유체 장치(3D-HFMD)를 제안한 바 있다. 본 논문에서는, 다양한 형상 및 유동 조건에 따른 3D-HFMD 의 3 차원 유체역학 집속 거동 영향에 대한 연구를 수행하였다. 이에 3 차원 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 통해, 형상 및 유동 조건 변화에 대한 기존의 미세유체 장치와 본 연구 그룹이 제안한 3D-HFMD의 3 차원 유체역학 집속의 매개변수 연구를 수행하였다. 수행된 CFD 시뮬레이션 결과를 바탕으로 3 차원 집속을 위한 채널 형상 디자인 및 유동 조건을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권6호
• /
• pp.681-689
• /
• 2012

본 연구에서는 병렬 연결된 해상 크레인을 이용하여 5,000ton 이상의 기가 블록급 대형 중량물을 인양할 때 해상 크레인과 대형 중량물 사이에 연결된 와이어 로프에 작용하는 장력을 계산하기 위해 다물체계 동역학 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 위해, 해상 크레인, 바지선, 대형 중량물은 각각 6 자유도 운동을 하고, 이들 사이에는 서로간의 구속에 의한 연성을 가지도록 모델링 하였다. 또한 해상 크레인 및 바지선에 작용하는 외력으로 유체 정역학 힘과 유체 동역학 힘을 고려하였고, 각각의 물체에 독립적으로 작용한다고 가정하였다. 본 시뮬레이션 결과, 향후 해상크레인을 병렬 연결하여 대형 중량물을 인양하는 공법의 안정성을 확인하고 공학적인 지침을 마련할 수 있는 근간이 될 수 있으리라 예상한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 2부
• /
• pp.546-550
• /
• 2010

무인잠수정이 원하는 경로를 추종할 수 있도록 안정적인 운항제어를 수행하기 위해서는 잠수정의 동역학적 특성을 정확히 파악하는 것이 필요하다. 수중에서 거동하는 무인잠수정의 동역학적 특성은 제어입력뿐만 아니라 유체력계수에 의해 주로 결정되므로, 이러한 계수값을 정확하게 아는 것이 중요한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 유체력계수는 PMM 시험과 같은 실험적 방법을 통하여 얻게 되지만 실험방법의 어려움과 실험장비들의 부정확성으로 인한 오차에 의하여, 얻어진 값들의 신뢰성이 많이 저하된다. 계수값들을 구할 수 있는 다른 방법으로는, 확장칼만필터 등과 같은 모델기반 추정 알고리즘을 통하여 유체력계수를 추정하는 것이다. 본 논문에서는 확장칼만필터를 이용하여 유체력계수를 추정하도록 하였으며, 설계된 추정 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 기존에 수행된 PMM 시험에 의해 얻어진 유체력계수의 실험값과 비교 분석하였다. 또한 본 논문에서는 만타형 무인잠수정을 이용하여 원하는 경로를 추종할 수 있도록, 추정된 유체력계수를 사용하여 수심제어 및 방향제어를 위한 슬라이딩 모드 제어기를 설계하였으며, 충분한 정확도를 가지고 원하는 경로를 추종함을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.26-34
• /
• 2013

상 변화(phase change)를 수반한 다상 유동 연구(multiphase flow analysis)는 증발, 응축과 같은 많은 분야에 적용, 응용될 수 있고 현상의 복잡성 때문에 많은 연구의 관심을 받고 있는 분야이다. 본 연구에서는 극저온 유체인 액화질소가 다양한 밀도의 글라스 울 내부 다공성 매질속으로 스며들면서 나타나는 거동을 살펴보았다. 유동에 영향을 미치는 투과성 계수에 대해서, 외부 압력의 영향성에 대한 실험을 진행하였고 논의하였다. 극저온 유체인 액화질소를 실험유체로 사용하여 사각 기둥 실린더 내부의 유체의 유동에 대한 실험으로 유체의 유동을 살펴보았다. 그 결과 벌크 밀도가 커짐에 따라 투과성 계수가 작아지고, 거리에 따른 압력변화의 비선형성이 커짐을 보였다. 마지막으로 CFD 전산유동 프로그램으로 실험결과와 동일한 상황을 모사하였으며, 이를 실험결과와 비교 분석하였다. 이에 대한 검증결과, 시뮬레이션 결과가 실험결과와 유사한 경향과 결과를 보여주었다.