• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.55-55
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• 2020

개수로 흐름에서 유체특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 특히 홍수가 발생하거나 유속의 증가에 따라 유체의 거동은 복잡하고 예측하기 어려워진다. 이러한 복잡한 유체거동은 하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 구성재료의 보호능력에 따라 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있다. 국내 하천의 경우 한계유속과 한계소류력에 의해 하천설계에 적용되고 있다. 한계 유속의 경우 간단한 수식에 의해 산정될 수 있지만 실제 하천의 보호능력을 대표하기는 힘들기 때문에 한계소류력이 동시에 고려되어야 한다. 한계소류력은 개수로 흐름에서 복잡하게 발생하는 이차류나, 난류 특성에 의해 산정하거나 예측하기는 매우 어렵다. 한계 소류력 뿐만 아니라 하천을 구성하는 재질의 조도계수 역시 균일하지 못하고 매우 예측하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복잡한 양상을 나타내는 수리학적 요소에 대해 표준화된 실험수로에서 실험을 통해 평가하고, 체계화된 설계지침이 되고자 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로와 경사의 영향에서 자유롭게 평가를 진행하고자 무경사수로에서 실험연구를 통해 제방 재료의 안정성 평가방법을 제시하고, 재체의 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고, 측정된 소류력을 검증하고자 난류유속 u', v'을 이용하여 Reynolds stress산정하여 Total shear stress를 추정하는 기법을 사용하여 검증하고자 한다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제35권5호
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• pp.313-320
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• 2010

연구목적: 본 연구의 목적은 미세 유체 흐름 측정장치를 이용해서 각 상아질 지각과민 처치제의 적용 과정 중 발생하는 상아 세관액 흐름의 유동을 관찰하고, 상아질 지각과민 처치제 간 적용 후 투과도 감소의 차이를 비교하고자 하는 것이다. 연구 재료 및 방법: CEJ 5 mm 하방에서 절단한 소구치를 미세 흐름 측정장치에 연결하여 20 cm $H_2O$의 정수압을 가하였다. 치경부에 상하 3 mm, 근원심 4 mm, 깊이 2 mm의 V자 형태의 5급 와동을 형성하고 smear layer를 제거하기 위해 15초 동안 산 부식한 후 상아질 지각과민 처치제를 적용하였다. 사용된 상아질 지각과민 처치제는 Seal&Protect (SP), SuperSeal (SS), BisBlock (BB), Gluma desensitizer (GL), Bifluoride 12 (BF) 이다. 상아세관액의 흐름은 지각과민 처치제 도포 전부터 도포 후 5분까지 실시간으로 측정되었다. 결과: 실험에 사용한 모든 상아질 지각과민 처치제는 적용 후의 상아세관액 흐름율이 적용 전에 비해 유의하게 감소하였다(p < 0.05). SP는 GL과 BF에 비해 유의하게 투과도 감소가 나타났다 (p < 0.05). SS와 BB는 BF에 비해 유의하게 투과도 감소를 보였다 (p < 0.05). 결론: 지각과민 처치제의 도포 과정 동안 각 처치제의 특징적인 상아세관액의 유동을 미세 유체 흐름 측정장치를 통해 관찰 할 수 있었다.

• 대한공업교육학회지
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• 제32권2호
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• pp.87-103
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• 2007

본 연구는 중등학교 학생들에게 유동장 주위의 유체의 흐름을 정성적으로 설명할 수 있고 유체의 저항 개념을 쉽게 이해시키기 위해 학교 현장에 적용 가능한 교수-학습용 자료인 학습용 풍동의 연기 유동 가시화 장치를 개발하였다. 연구의 내용은 학습용 풍동의 연기 유동가시화 장치 개발과 이를 활용한 실험으로 이루어져 있다. 이 연구에서 얻은 주요 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 수송 영역에서 다양한 유체의 흐름 형태와 저항 개념을 이해시킬 수 있는 교수-학습 자료를 개발하였다. 둘째, 유동가시화 실험을 통하여 실험 모델에 따른 유체의 흐름은 이론적인 유동 패턴과 전체적으로 비슷한 경향성을 보였다. 셋째, 공기의 저항을 의미하는 후류 영역은 유선형 모델이 원형이나 사각형 모델에 비해 훨씬 작게 나타났다. 넷째, 유선형 모델의 받음각을 $20^{\circ}$로 하였을 때 앞전(leading edge)에 생기는 박리점과 넓은 영역의 후류를 관찰할 수 있었다. 다섯째, 골프공과 매끈한 공의 비교실험에서 딤플이 있는 골프공 모델 하류에 형성되는 후류영역의 폭(wake width)은 다소 좁아짐을 관찰할 수 있었다. 여섯째, 수송 영역에서, 자동차나 항공기에 대한 관심과 흥미를 증진 시킬 수 있는 실험 실습 교수-학습 자료로 활용할 수 있도록 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1983년도 제25회 수공학 연구발표회 논문초록집
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• pp.3-21
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• 1983

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2000년도 춘계 공동학술발표회
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• pp.123-123
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• 2000

• 한국상하수도협회지
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• 통권8호
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• pp.82-87
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• 2004

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2019

많은 도심의 하천들은 오염물질의 유입에 취약하다. 최근 신소재 공학 등 첨단산업이 발전하게 되면서 유해화학물질의 유입문제는 더욱 대두되고 있으며, 실제로 최근 유해화학물질 유입사고 발생건수가 늘어나고 있다. 특히 국내 취수량의 90%는 지표수에서 취수하고 있어, 하천오염사고는 직접적인 피해로 이어지게 된다. 따라서 이러한 사고에 대응하기 위하여 수환경에 유입된 유해물질의 거동 매커니즘을 반영한 수질해석이 필요하다. 수체 내에 유입된 유해화학물질은 기본적으로 흐름에 따른 이송 확산을 하며 흡 탈착, 휘발, 침전 부유, 생화학 반응과 같은 다양한 반응과 함께 혼합거동을 한다. 특히 소수성물질의 경우 용해된 상태뿐만 아니라, 유사에 흡착된 상태로 수체에 존재하게 된다. 결국 유해화학물질의 거동을 해석하기 위해서는 유체의 흐름 해석뿐만 아니라 수체에 존재하는 유사의 이송 또한 해석해야한다. 본 연구에서는 흐름해석을 위하여 서울대에서 개발한 흐름모형(HDM-2D)을 사용하였으며, 부유사 거동모의를 위해 부유사거동모형(STM-2D)을 개발하였다. 또한 유해화학물질의 거동모의를 위해 서울대에서 개발한 수질모형(CTM-2D)에 생성/소멸항을 추가하였으며 흐름모형과 부유사모형과의 연계를 통해 유해화학물질의 혼합거동 수치모형을 개발하였다. 각 반응항(흡 탈착, 휘발, 침전 부유, 생화학 반응)을 수치모형에 반영 시에는 보통 두 계(물-토양, 물-공기) 사이의 선형 물질교환으로 이해된다. 따라서 물질의 각 반응 별 평형농도와 물질교환속도계수를 추정식을 통해 산정하여 사용하게 된다. 하지만 각 기작이 반영유무에 따라 계산시간 및 필요입력변수가 늘어나게 되므로, 유해화학물질 유입사고와 같은 빠른 대처가 필요한 경우 각 반응 텀의 유의성을 판단하여 모형에 반영여부를 결정을 통해 경제적인 모의를 할 수 있어야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 개발된 모형의 각 매개변수들의 민감도를 분석하고, 흐름조건 및 물질의 특성에 따른 반응항의 유의성을 판단하였다. 본 연구에서는 개발된 모형(부유사거동모형, 유해화학물질의 혼합거동모형)은 해석해 및 현장 데이터와 비교검증을 통해 개발을 완료하였으며, 각 반응항의 민감도 분석을 통해 매개변수의 임계값을 결정하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제27권2호
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• pp.177-187
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• 2006

현재 고등학교 지구과학실험 중 가시화가 어렵고, 재현성이 떨어지는 편서풍 파동장치를 개선한 유체실험장치를 개발하였다. 실험장치는 기존 실험장치의 문제점을 파악하고, 수조내 온도 차이를 명확히 하기 위한 열전도성이 높은 소재로 개발되었으며, 디지털 가시화 장치를 설치하여 기록과 분석을 용이하게 하였다. 그리고 이 장치를 통하여 편서풍파동의 이론적인 상사성과 재현성을 살펴보았다. 본 장치는 감온 액정 시트지를 이용해 유체 흐름의 가시화뿐만 아니라 유체의 온도분포와 상층기류와 하층기압골의 위치관계도 파악할 수 있다. 그리고 본 실험장치에서 재현된 편서풍 파동은 실제 대기의 편서풍 파동과 잘 상사됨을 확인하였으며, 현직 교사들을 대상으로 한 리커드 척도 평가에 의해 편서풍 파동장치의 효율성을 입증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.44-44
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• 2015

저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

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