• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.30 no.4 s.247
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• pp.373-378
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• 2006

We present the design, fabrication, and characterization of a multi-chip microelectrofluidic bench, achieving both electrical and fluidic interconnections with a simple, low-loss and low-temperature electrofluidic interconnection method. We design 4-chip microelectrofluidic bench, having three electrical pads and two fluidic I/O ports. Each device chip, having three electrical interconnections and a pair of two fluidic I/O interconnections, can be assembled to the microelectofluidic bench with electrical and fluidic interconnections. In the fluidic and electrical characterization, we measure the average pressure drop of $13.6{\sim}125.4$ Pa/mm with the nonlinearity of 3.1 % for the flow-rates of $10{\sim}100{\mu}l/min$ in the fluidic line. The pressure drop per fluidic interconnection is measured as 0.19kPa. Experimentally, there are no significant differences in pressure drops between straight channels and elbow channels. The measured average electrical resistance is $0.26{\Omega}/mm$ in the electrical line. The electrical resistance per each electrical interconnection is measured as $0.64{\Omega}$. Mechanically, the maximum pressure, where the microelectrofluidic bench endures, reaches up to $115{\pm}11kPa$.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.5
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• pp.475-479
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• 2012

We present a novel polymer fabrication process involving direct UV patterning of a hyperbranched polymer, AEO3000. Compared to PDMS, which is the most widely used polymer in bioMEMS devices, the present polymer has advantages with regard to electrode integration and fast fabrication. We designed a four-chip microelectrofluidic bench having three electrical pads and two fluidic I/O ports. We integrated a microfluidic mixer and a cell separator on the bench to characterize the interconnection performance and sample manipulation. Electrical and fluidic characterization of the microfluidic bench was performed. The measured electrical contact resistance was $0.75{\pm}0.44{\Omega}$, which is small enough for electrical applications, and the pressure drop was 8.3 kPa, which was 39.3% of the value in the tubing method. By performing yeast mixing and a separation test in the integrated module on the bench, we successfully showed that the interconnected chips could be used for bio-sample manipulation.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.11
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• pp.1067-1073
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• 1996

본 연구에서는 직접 제작된 전도유체(electrorheological fluid)용 수직진동 rhemeter 기기상의 구조 해석 및 실험을 실시하였다. 수직진동 rheomether는 간단하게 제작이 가능하고, 고전압 발생장치를 연결하므로 전동유체의 점탄성 특성을 비교적 쉽게 측정할 수 있다. Rheometer의 구조적 변수와 측정된 힘, 변형 등을 이용하여 복소 점도(complex viscosity), 복소 전단 변형률(complex shear modulus), loss tangent 등의 선형 점탄성 물질 함수를 직접 계산할 수 있으며, corn starch를 polybutene/kerosene에 분산시킨 전동유체를 이용하여 전기장하의 점탄성을 측정하였다.

• Clean Technology
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• v.16 no.4
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• pp.297-303
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• 2010

Effect of interconnect structure on the cell performance in anode-supported tubular solid oxide fuel cell (SOFC) has been investigated in this study, employing the Fluent CFD solver. For the robust and reliable theoretical analysis corroborating experimental results, it is of great importance to elucidate the role of interconnect which is electrically connected with electrodes on the cell characteristics. From the fact that the thin interconnect provides the enhanced cell performance, it is revealed that the interconnect thickness is a key parameter that is able to effectively control the ohmic resistance. Under the constant thickness condition, the cell performance does not considerably change with the variation of interconnect width. This is because the current passage along with circumferential direction is not effectively altered by the change of interconnect width in tubular SOFC system.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.1
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• pp.17-24
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• 2011

It is reported that an intermittently rotating chamber system will improve the ratio of firepower to armament space in the case of mid-calibre automatic guns. However, the parallel index, which is a main component of the system, tends to be torsionally flexible due to the low lateral stiffness of cam followers on the index turret. This may cause the shaft system connecting the turret with the chamber prone to considerable residual torsional vibration so that serious misalignment problems occur during ammunition loading and firing processes. Herein, an electrorhelogical (ER) fluid actuator that can suppress such vibrations and the associated semiactive control algorithm are proposed. By mathematical modeling and computer simulations, the performance of the entire system is proved satisfactory.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.10b
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• pp.382-383
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• 2008

현재 가정이나 산업용으로 사용하는 가스 화기나 보일러 등에서 가스 누출에 의한 화재사고나 폭발사고가 빈번하게 발생하고 있다. 가스 누출에 의한 사고는 오랜 시간 가스 누출 후 점화원에 의한 폭발이나 화재사고가 대다수를 차지한다. 일반적으로 천연가스를 사용하는 경우 상단부에 가스누출검지기를 설치하고 있다. 하지만 이러한 설치 위치는 대략적인 가스의 특성을 고려한 것이다. 본 연구에서는 가스 누출이 발생할 수 있는 누출위치를 가정의 가스레인지 화구와 밸브 연결부로 선정하고, 전산유체역학(CFD)을 이용하여 가스누출검지기의 시간에 따른 응답특성을 파악하여, 빠른 가스 검지를 위해 가스누출검지기 설치 위치를 최적화하였다. 본 연구의 결과를 기초로 가정이나 건물의 가스누출검지기출 설치할 경우, 가스가 누출되었을 때 신속한 검지를 통하여 위험을 알림으로서 가스폭발이나 사고를 미연에 방지할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2000.11a
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• pp.262-264
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• 2000

원자로 내에서 연소 중인 핵연료나 저장 또는 재처리 중인 사용후핵연료의 성분으로서 시설의 공정설계, 안전성분석 및 차폐설계에 중요한 입력자료가 되는 핵분열생성물질, 방사화생성물 및 악티나이드의 핵종 농도와 이에 대응하는 방사능 강도의 기기 별 시간변 화율을 해석할 수 있는 코드 개발할 목적으로 MULTISAMS 정상 평형상태 모델을 구현하였다. MULTISAMS 코드의 반응공정 모델은 서로 연결되어 있으며 내부에 방사성물질의 혼합유체가 순환하는 세 종류의 반응기(원자로, 열교환기 및 화학반응기) 계통에서 자연적 또는 설계에 의해 일어나는 현상으로서; 반응기 간의 물질 흐름; 각 반응기 내에서 방사성 붕괴, 변환, 이동과 중성자 흡수 및 핵분열; 외부로부터 특정 핵종의 유입혹은 유출을 고려한 시간종속 핵종농도보존방정식 이론에 근거한다. 코드의 유용성 및 신뢰성을 검증하기 위해 현재 개념설계가 진행 중인 AMBIDEXTER원자력 에너지시스템을 대상으로 ORIGEN2 계산과 비교하였다. 두 코드 간의 입력조건과 배경이론차이점 때문에 절대적 비교가 불가능하므로 단순이론의 중간매개코드로서 SAMS를 이용한 2단계 비교방법을 따랐다. 결론은 MULTISAMS는 ORIGEN2 계산의 수렴치와 근사하게 일치하면서 ORIGEN2 가 다룰 수 없는 핵주기 연속후처리공정의 정상가동 시 핵종 평형농도를 기기 별로 계산할 수 있다는 장점을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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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.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.21 no.4
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• pp.323-336
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• 2011

The hydro-mechanical behavior of the Earth's crust is strongly dependent on the fractional volume and geometrical structure of effective pore spaces. This study aims to understand the characteristics of pores using electrical impedance. We measured the electric impedance of core samples (diameter, 38-50 mm; length, 70-100 mm) of three types of granite (Hwangdeung, Pocheon, and Yangsan) and two types of sandstone (Boryung and Berea) with different porosities and pore structures, after saturation with saline water of varying salinities. The results show that resistance decreases but capacitance increases with increasing salinity of the pore fluid. For a given salinity, the resistivity and formation factor are reduced with increasing porosity of the rocks, and the capacitance increases. Berea sandstone shows anisotropy in resistance, tortuosity, and cementation factor, with these factors being highest normal to bedding planes. This result indicates that the connectivity of pores is weakest normal to bedding. In conclusion, the electrical characteristics of the tested samples are related not only to their porosity but also to the pore geometry.

• Membrane Journal
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• v.33 no.4
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• pp.181-190
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• 2023

Wastewater purification is one of the most important techniques for controlling environmental pollution and fulfilling the demand for freshwater supply. Various technologies, such as different types of distillations and reverse osmosis processes, need higher energy input. Capacitive deionization (CDI) is an alternative method in which power consumption is deficient and works on the supercapacitor principle. Research is going on to improve the electrode materials to improve the efficiency of the process. A reverse electrodialysis (RED) is the most commonly used desalination technology and osmotic power generator. Among many studies conducted to enhance the efficiency of RED, MXene, as an ion exchange membrane (IEM) and 2D nanofluidic channels in IEM, is rising as a promising way to improve the physical and electrochemical properties of RED. It is used alone and other polymeric materials are mixed with MXene to enhance the performance of the membrane further. The maximum desalination performances of MXene with preconditioning, Ti₃C₂T_x, Nafion, and hetero-structures were respectively measured, proving the potential of MXene for a promising material in the desalination industry. In terms of osmotic power generating via RED, adopting MXene as asymmetric nanofluidic ion channels in IEM significantly improved the maximum osmotic output power density, most of them surpassing the commercialization benchmark, 5 Wm^-2. By connecting the number of unit cells, the output voltage reaches the point where it can directly power the electronic devices without any intermediate aid. The studies around MXene have significantly increased in recent years, yet there is more to be revealed about the application of MXene in the membrane and osmotic power-generating industry. This review discusses the electrodialysis process based on MXene composite membrane.