• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.448-448
• /
• 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.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권3호
• /
• pp.285-294
• /
• 2020

본 연구는 실제 공용 중인 도로에서 약 20년에 걸쳐 지표투과레이더(GPR) 조사하고 도로포장의 전자기적 특성값인 유전상수와 감쇠에 대해 분석하였다. 그 결과로부터 도로포장의 일반적인 특성값 범위, 영향인자, 그리고 보정방법을 제시하였다. 비접촉식(Air-coupled) 1 GHz GPR 안테나로 조사한 아스팔트 포장의 일반적인 유전상수 범위는 4~7이었다. 콘크리트 포장의 경우 초기 재령에서는 유전상수가 매우 큰 값을 보였으나 재령이 경과할수록 급격하게 작아졌다. 재령 10년 이후에는 6~12 범위에 수렴하였다. 공기 중에 노출된 포장의 유전상수는 대기의 상대습도에 따라 증감하였으나 덧씌우기 포장층이 있는 경우 영향성은 1/8 수준으로 감소하였다. 레이더 파의 감쇠는 일반적으로 포장층의 두께가 증가할수록 커지게 되며, 손상 구간에서도 증가하였다. GPR 조사 시 기상조건에 따라서 포장의 전자기적 특성값이 달라질 수 있음을 확인하였으며, 특히 포장상태가 양호한 경우보다 손상이 발달한 상태에서 영향성이 크게 나타났다. 이밖에 동일한 주파수의 GPR 안테나로 조사한 경우에도 장비의 특성이 달라지면 결과값에 차이가 발생할 수 있었다. 따라서 GPR 조사는 도로에 대한 이해를 바탕으로 날씨의 변화가 거의 없고 도로표면이 깨끗한 상태에서 숙련자에 의해 실시하는 것이 필요하다. 또한 보정코어, 장비 보정 등을 통해 해석결과의 신뢰도를 향상하는 것이 요구된다.

• 에너지공학
• /
• 제24권3호
• /
• pp.109-114
• /
• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.55-55
• /
• 2011

연안 및 해안공학의 발달과 더불어 부유식방파제의 기능적 효율성이 중요시 되고 있다. 흔히 사용되어오던 착저식방파제는 설치에 많은 시간과 경비가 소요되고 환경 및 생태계에 많은 변화를 줄 수 있으며, 설치 예정지의 수리학적 특성 등의 여건에 많은 제약을 받는 단점이 있다. 부유식방파제는 일본 등의 선진국을 중심으로 활용이 잦아지고 있는 방파제로서 수면 위에 설치되기 때문에 수중 생태계에 미치는 영향이 적은 친환경방파제이다. 또한 기존에 시공된 중력식방파제와는 달리 수심에 제한을 덜 받고, 공사기간이 짧기 때문에 경제적이다. 실제 시공사례로는 2007년 마산 원전항에 완공된 부유식방파제가 대표적이며, 지금까지도 부유식방파제에 대한 여러 연구자들의 관심이 증가하고 있는 추세이다. 방파제뿐만 아니라 우리나라처럼 국토의 면적이 작은 지역에서 증가하는 해상물동량을 소화하기 위해서 부유식방파제 등을 이용한 항만의 시공이 필요한 실정이다. 이러한 부유식방파제의 분석적인 측면에 있어서 수치해석은 파랑과 구조물의 상호작용을 해석하는 데 한계가 있으며, 부유식방파제 단면형상을 정확하게 재현할 수 없으므로, 수리모형실험을 통한 부유식방파제의 연구가 필요할 것으로 판단된다. 최근 기술의 발달로 인한 유동장 해명이 가능해 졌으며, PIV(Particle image velocimetry) 및 LDV시스템은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히, LDV시스템은 측정하려는 한 지점에 대하여 레이저 빔을 단면(Cross-section)으로 만들고 입자의 산란광을 후방산란(Back scatter)으로 받아서 도플러 효과를 이용, 속도에 대한 주파수를 획득하며, 유속을 측정하는 장비로 매우 높은 정확도와 비접촉식 이라는 장점을 가지고 있다. 또한, PIV 시스템에 비하여 측정시간이 오래 걸리는 반면 데이터를 가공하지 않고 활용할 만큼 높은 정확성을 가지고 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 단독형, 2열형 및 3열형 부유식방파제의 형상, 흘수 및 거리를 변화시키며 유동장을 수집하였으며, 방파성능에 따른 와의 생성 및 소멸시점에서의 파랑변형과의 관계를 분석하였다. 방파제의 형상과 흘수를 달리하여 수리모형실험을 수행하였으며, 와류의 상관관계를 분석하였다. 또한, 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형을 이용하여 수치모형실험을 수행하였으며, 수치모형실험 결과와 수리모형실험 결과를 비교 분석하였다. 후방방파제에서 발생되는 파랑은 입사파의 주기가 길어질수록 상대적으로 커지는 현상을 보였으며, 흘수심이 깊어질수록 전방방파제 입사 면에서 자유 수면이 높게 관측되는 결과를 보였다. 또한, 비교적 장주기파랑에 해당하는 입사파랑의 경우 전달파고비 산정에 있어서 설계기준인 0.5를 대다수 초과하는 반면, 3열형 구조에서는 대부분이 0.5이하로 상당히 높은 방파성능 결과를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.1-7
• /
• 2020

현대 사회에서는 기술의 고도화와 인간의 생활 영역이 확대됨에 따라 시간과 장소의 제약 없이 고품질 음성, 영상 등의 통신 서비스를 제공 받고자하는 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구에 대응하여 지역적인 거리에 영향을 받지 않고 광범위한 통신 반경을 제공하고 다중접근이 가능한 위성 통신 시스템이 나날이 발전하고 있으며 DVB-RCS, WIN-T 등의 위성 통신 체계에서는 효율적인 자원 할당을 위해 복수의 주파수 대역에서 시간을 분할하여 할당하는 기법인 MF-TDMA DAMA 다중접속 방식을 사용하고 있다. 이 방식의 경우, 망제어기에 위성 단말들이 주기적으로 자원을 요청하고 이에 따라 망제어기는 동적으로 자원을 할당하게 되므로 수시로 자원할당 정보의 정렬이 필요하다. 이런 정렬 시간의 단축은 원거리 송수신에 의해 긴 전송지연 시간이 발생하는 위성 통신 시스템에서는 더욱더 중요한 요소로 작용한다. 본 논문은 MF-TDMA DAMA 위성통신 시스템에서 자원할당 정보 정렬 시 최대 프레임 개수를 임계값으로 두고 임계값을 기준으로 정렬 알고리즘을 교차 선택하여 정렬 시간을 단축하는 정렬 알고리즘 가변 선택 기법을 제안한다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.587-593
• /
• 2020

국내 연안의 카페리선박의 고박안전성은 화물의 중량과 적재된 위치에서 발생할 수 있는 선체가속도를 기반으로 한 작용 외력과 고박장치의 고박력 비교를 통해 평가하고 있다. 고박안전성 평가에 기본이 되는 국내 기준상의 선체가속도는 선박의 특성 및 항해조건의 반영이 없이 적용되고 있다. 본 연구에서는 국내 연안 카페리선박의 선체가속도를 분석하고자 부산-제주를 통항하는 DWT 6,800톤급 선속 15.5 knots의 선박을 기준으로 선체의 4개 지점에서 총 12회의 가속도 계측을 수행하였고, 항해구역 인근 기상관측 부이의 데이터를 수집하였다. 한정된 계측 결과에 대한 이론적 비교 분석을 위하여 수치 시뮬레이션을 통하여 주파수 응답 해석을 통한 RAO를 해석하였고, RAO 결과를 바탕으로 4개 지점에 대한 가속도 해석을 수행하였다. 가속도 비교 결과 위치별 정도의 차이는 있으나 Y축 가속도의 경우 해석 1.81 m/s², 계측 1.47 m/s²로 해석 시뮬레이션 결과가 0.34 m/s² 높게 분석되었고, 고박안전성 평가기준 8.59m/s²와 비교해 볼 때 해석은 22 % 수준, 계측은 18 % 수준으로 분석되었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제31권8호
• /
• pp.635-640
• /
• 2009

1960년대 이후 연강수량의 변동 폭이 커짐에 따라 유량조절을 통해 가뭄과 홍수를 방지하기 위한 댐이 건설되었다. 이러한 댐의 경우, 일정 저수량이 되면 수량을 조절하기 위해 수문을 개방하여 저수지 내 많은 양의 물을 방류하게 되는데 이 때 강 또는 강 주변의 주민 및 행락객들의 생명과 재산 등의 큰 피해가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 피해를 예방하고 알리기위해 울리는 경보방송은 방류소음이나 주변의 환경적인 요인에 영향을 받지 않고 사람들에게 명료하게 전달될 수 있어야 하지만 지금까지 별다른 연구없이 경험적으로 설치하다보니 경보방송이 효과적으로 전달되지 못하고 그 전달거리 또한 정확히 알수 없었다. 이러한 관점에서 본 연구는 다목적 댐 중의 하나인 대청댐의 방류소음과 경보방송의 거리별 측정 및 분석을 통하여 주파수별 특성과 음압레벨을 파악해보고 이를 토대로 Cadna-A라는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 추가 경보방송지의 적정위치를 예측해 보았다. 이러한 결과는 향후 경보방송의 설계 및 설치시 유용한 자료를 제공할 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.680-687
• /
• 2018

시추공 레이다는 지하자원 및 지질탐사 목적으로 사용되는 레이다로서 수 ns의 펄스폭을 갖는 전자파를 송신하고 탐사 대상으로부터 반사되어 입력되는 수십에서 수백MHz의 반사파를 수신하기 위하여 고속 샘플러가 반드시 필요하다. 수십MHz의 샘플링 클럭 주파수로도 수GHz급의 샘플링 성능을 낼 수 있는 ETS(Equivalent-Time Sampling)는 시추공 레이다용 수신기의 샘플러로 사용이 적합하다. ETS 샘플러 설계에 있어 가장 중요한 요소인 샘플링 클럭 지연을 제어하는 방법으로 본 연구에서는 하나의 클럭 소스에 대해 각 $90^{\circ}$씩 위상 차이를 가지는 4개의 클럭을 이용한 방법을 제시하였다. 제안하는 방법은 기존의 지연 발생기를 이용하는 방법보다 설정한 구간 내에서 데이터를 획득하는 시간이 1/23로 단축 가능하다. 구현된 샘플러를 기존 시추공 레이다의 수신기에 적용하면 단축된 샘플링 시간으로 인해 추가로 64회 누적이 가능해져 지하 터널 탐사를 위한 수신신호 품질 개선 효과를 얻을 수 있다. 또한, 목표 샘플링 범위를 만족하기 위해서 여러 개의 샘플링 클럭 지연제어 로직을 사용하는 기존 방식에 비하여 하나의 지연제어 로직을 사용함으로써 그간 반드시 필요하였던 보정 과정의 생략이 가능하다. 그 결과 시스템의 구조를 단순화할 수 있었으며 균일한 샘플러의 구현이 가능하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권8호
• /
• pp.2968-2974
• /
• 2010

태양광 인버터는 계통과 태양광 시스템 사이의 공통 접속점에 고조파, 플리커, 고주파 노이즈가 없는 고품질 전력을 공급하는 핵심적인 역할을 한다. 일반적으로 비례-적분 (PI: Proportional Integral) 제어기는 정상상태 오차와 낮은 외란 제거 능력으로 인하여 교류 계통에서 만족할만한 성과를 얻지 못하나, 현장에서 이득 설정이 용이하므로 일반적으로 전압형 인버터 (VSI)에서 이용된다고 알려져 있다. 이 논문에서는 산업계에서 일반적으로 사용되는 비례-적분 제어기와 교류 계통의 상용주파수에서의 무한대의 이득 값을 가지며, 정상상태 에러 발생을 제거하며, 정지 좌표계에서 구현할 수 있는 비례-이득 (PR: Proportional Resonant) 제어기의 동작 원리, 설계 기법 등을 비교 분석하였다. PI와 PR 제어기의 분석 결과를 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 증명하였다. 두 제어기는 32-비트 고정소수점 연산을 하는 TMS320F2812 DSP 프로세서를 이용하여 구현하였고, 3kW 실험용 프로토타입 태양광 인버터를 제작하여 그 성능을 확인하였다.

• 정보통신설비학회논문지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.1-8
• /
• 2005

본 논문에서는 UWB 시스템이 근처의 단일 장비 또는 집단 장비와의 간섭영향이 DMB 서비스에 미치는 영향에 관한 연구를 하였다. 이를 위해 UWB 시스템에서 방사되는 불요 방사 레벨에 따른 신호의 간섭을 비롯한 전파 간섭 특성이 인접 대역인 2.6425GHz SDMB(Satellite Digital Multimedia Broadcasting)와, In-band 대역인 3.4125GHz 방송 중계망과 서비스에 미치는 간섭 영향의 정도를 비교 분석하였으며, 방송 중계망과 간섭 측정 장비의 변조방식은 Impulse 방식과 OFDM 방식을 사용하였다. SDMB 시스템에서 Impulse 방식은 2m 지점에서부터 간섭 영향이 발생하여 1.4m 지점에서 방송 신호 수신이 가능한 $BER=1{\times}10^4$ 이었으며, OFDM 방식은 0.8m 지점에서부터 간섭 영향을 받아 0.5m 지점에서 방송 신호 수신이 가능한 $BER=1{\times}10^4$ 이었다. 또한 Gap-Filler 중심 주파수에 대해서는 0.01m 이상 이격 시는 간섭영향이 없었다. 따라서 소출력인 UWB 시스템의 전파가 DMB 서비스에 간섭 영향 없이 시스템에 적용하기 위해서는 Impulse 방식의 UWB 시스템보다 OFDM 방식의 UWB 시스템이 간섭 영향이 적다는 것을 확인하였다.