• Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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• 제2권3호
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• pp.127-141
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• 2015

Silver-based systems activated by low intensity direct current continue to be investigated as an alternative antimicrobial for infection prophylaxis and treatment. However there has been limited research on the quantitative characterization of the antimicrobial efficacy of such systems. The objective of this study was to develop a semi-mechanistic pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) model providing the quantitative relationship between the critical system parameters and the degree of antimicrobial efficacy. First, time-kill curves were experimentally established for a strain of Staphylococcus aureus in a nutrientrich fluid environment over 48 hours. Based on these curves, a modified PK/PD model was developed with two components: a growing silver-susceptible bacterial population and a depreciating bactericidal process. The test of goodness-of-fit showed that the model was robust and had good predictability ($R^2>0.7$). The model demonstrated that the current intensity was positively correlated to the initial killing rate and the bactericidal fatigue rate of the system while the anode surface area was negatively correlated to the fatigue rate. The model also allowed the determination of the effective range of these two parameters within which the system has significant antimicrobial efficacy. In conclusion, the modified PK/PD model successfully described bacterial growth and killing kinetics when the bacteria were exposed to the electrically activated silver-titanium implant system. This modeling approach as well as the model itself can also potentially contribute to the development of optimal design strategies for other similar antimicrobial systems.

• 대한조선학회지
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• 제11권1호
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• pp.9-16
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• 1974

To contribute towards more accurate estimation of the virtual inertia coefficient for the horizontal vibration of ships, three dimensional correction factor $J_H$ for the added mass of finitely long elliptic prismatic bars in horizontal vibration in a free surface of an ideal fluid are calculated. In the problem formulation Dr. T. Kumai's quasi-finite length concept[1,11,12] is employed. Now that, in Dr. Kumai's work[1] for the horizontal vibration the mathematical model was a circular cylinder, the principal aim of the authors' work is to investigate the influence of the beam-draft ratio B/T on $J_H$. The numerical results of this work are shown in Fig.3 graphically, from which we may recognize that the influence of B/T on $J_H$ is remarkable as much as that of the length-draft ratio L/T(refer to Fig.1 also). In Fig.3 the curves for B/T=2.00 are of those based on Dr. Kumai's result[1]. On the other hand, the experimental data obtained by Burril et al.[9] for the horizontal vibration of finitely long prismatic bars of various cross-section shapes are compared with the theoretical added mass coefficients defined by combination of the authors' $J_H$ from Fig.3 and two dimensional coefficients $C_H$ obtained by Lewis form approximation for the corresponding sections. They are in reasonable correspondence with each other as shown in Fig.2. Finally, considering that the longitudinal profile of full-form ship's hull is well resembled to that of an elliptic cylinder and that the influences of other factors such as the sectional area coefficient and the shape of section contour itself can be well merged in the two dimensional added mass coefficient, the authors recommend that the data given in Fig.3 may be successfully adopted for the three dimensional correction factor the added mass in the horizontal vibration of hull-form ships.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.989-1002
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• 2018

암반 내 그라우팅은 불연속면 내부에 시멘트 그라우트재를 주입하여 주변지반을 강화하는 목적으로 사용된다. 현장에서 다상의 그라우트재의 주입 시 거동특성 및 주입경로인 3차원 절리면의 형태가 사전파악되지 않으므로 정량적인 설계가 어려운 분야중 하나이다. 따라서 현장에서의 그라우트 주입 거동특성을 나타내는 GIN (Grouting Intensity Number) 지표를 이용하여 주입 모니터링을 통해 적절한 시공관리를 수행하는 것이 최적이 방안이다. 본 논문에서는 그라우팅 주입 시 절리면의 거칠기 등급과 물시멘트(W/C)비에 따라 발생하는 압력의 손실을 전산유동해석을 수행하여 조사하였다. 절리면이 거칠수록 그리고 물시멘트비가 높을수록 주입 시 마찰저항은 크게 발생하였으며 해당 결과를 각 조건별 상관식으로 정리하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.490-496
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• 2018

The consistency of the initially designed waves in the domain is essential for accurate calculation of the added resistance in waves through CFD. In particular, unwanted reflected waves at domain boundaries can cause incorrect numerical solutions due to the superposition with initially designed waves. Euler Overlay Method(EOM) is one of the methods for reducing wave reflections by adding an additional source term to momentum and phase conservation equations, respectively. In this study, we apply the Euler Overlay Method(EOM) to the open-source CFD library, OpenFOAM(R), to simulate the accurate free-surface waves in the domain and the parametric study is performed for efficient implementation of Euler Overlay Method(EOM). Considering that the damping efficiency depends on the selection of the overlay parameter in the added source terms, the size of overlay zone and the wave steepness, the influences of these factors are tested through the wave elevation measured at constant time intervals in the 2D numerical wave tank. Through this process, guidelines for selection of optimal overlay parameter and overlay zone size that can be applied according to the scaling law are finally presented.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.11-22
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• 2019

In this paper, a Rankine source method is applied and validated to analyze the hydrodynamic response of a three-dimensional floating structure in the frequency domain. The boundary value problems for radiation and diffraction problem are solved by using a desingularized indirect boundary integral equation method (DIBIEM). The DIBIEM is simpler and faster than conventional methods based on the numerical surface integration of Green's function because the singularities of Green's function are located outside of fluid regions. In case of floating structure with complex geometry, it is difficult to desingularize the singularities of Green's function consistently. Therefore a mixed approach is carried out in this study. The mixed approach is partially desingularized except singularities of the body. Wave drift loads are calculated by the middle-field formulation method that is mathematically simple and has fast convergence. In order to validate the accuracy of the developed program, various numerical simulations are carried out and these results are analyzed and compared with previously published calculations and experiments.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권1호
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• pp.39-46
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• 2019

본 연구에서는 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 적용한 ISPH 기법을 이용하여 3차원 유동 수치해석 모델을 개발하였다. 수치해석을 위해 MATLAB을 사용하여 ISPH 프로그램을 구현하였다. ISPH의 커널 함수로 piecewise cubic spline 함수를 사용하였다. 벽 경계조건으로 고정 가상 입자를 사용하였으며, 가상 밀도를 적용하여 자유 표면 경계 부근의 입자들을 결정하였다. 수치해석 모델과 코드의 정도를 확인하기 위해 $T_{500}$ 시험, 슬럼프 플로우 시험, L-box 시험의 수치해석 결과와 실험 결과를 비교하였다. 수치해석 결과 고유동 콘크리트의 점성계수 및 항복응력 변화에 따른 유동 현상의 특성을 잘 묘사하였으며, 기존의 실험값과 비교적 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권12호
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• pp.986-993
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• 2018

측 추력 제트는 유도무기의 자세제어 및 궤도 천이 기동을 하는 데 있어 기존의 핀과 같이 제어 면을 이용한 방식보다 우수한 기동성을 갖는다. 하지만 초음속 영역에서 비행 시 측 추력 제트로 인한 제트 간섭 유동이 발생하며 충격파와 경계층 유동, 와류 유동의 상호 작용으로 인해 매우 복잡한 유동 구조를 나타낸다. 특히 직격 파괴(hit-to-kill) 방식의 요격체의 경우 정밀한 제어 및 기동이 요구되기 때문에 제트 간섭 유동이 미치는 영향에 대한 분석이 필요하다. 기존의 제트 간섭 해석은 저고도 운용 조건에서 주로 수행되었으나 중고도 운용 조건의 경우 해석 사례가 많지 않으며 대기 조건으로 인해 분사 제트 유동이 상대적으로 크게 발달하는 특징을 갖는다. 본 연구에서는 중고도에서 비행하는 요격체 형상에 대해 받음각 조건에 따라 제트 간섭 유동 해석을 수행하였다. 해석 결과를 바탕으로 유동장의 구조적인 변화 특성을 분석하였으며, 공력 계수의 변화를 비교하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권5호
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• pp.627-633
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• 2019

본 논문의 주 관심사항은 전산유체역학과 기존 모형시험 데이터를 활용하여 주어진 선박의 저항 및 추진성능을 추정하고 그 결과를 이용하여 에너지효율설계지표(Energy Efficiency Design Index, EEDI)를 평가하는 방법을 제시하는 것이다. 대상선박의 모형선 크기에서의 전 저항을 계산하기 위해 점성 유동 해석을 수행하였다. 유동계산은 STAR-CCM+를 사용하였으며 자유표면, 트림과 싱키지를 고려하였다. 점성 유동 해석 결과를 바탕으로 대상선박의 유효동력을 산정하였다. 준 추진효율 계수는 기 보유한 모형시험 데이터베이스를 이용한 추정식 및 유사선박의 시험자료를 활용하여 산정하였다. 최종적으로 EEDI 산정식에 대하여 유체동역학적 결과, 선박의 정보, 사용하는 연료에 대한 $CO_2$의 환산계수, 연료소모량 등을 바탕으로 일반화된 계산 프로그램을 작성하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권2호
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• pp.99-105
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• 2019

This study presents an experimental investigation of the wear and oxidation of the bristles of a brush seal in a super-heated steam environment. We construct a model reflecting normal force and radial interference to predict the amount of wear. To monitor the volume loss of the bristle induced by the swirl phenomenon of the rotor, we measure the clearance between the rotor and the brush seal by using a non-contact 3-D device. We calculate the area by using the area-wise measurement method. Considering the obvious brush seal wear variables, we use two disks with different roughness($Ra=0.1{\mu}m$ and $100{\mu}m$) to determine the effect of roughness on wear. Considering an actual steam turbine, we utilize a steam generator and super-heater to generate a working fluid (0.95MPa, 523.15K) that has high kinetic energy. We observe the abrasion of the bristles in the hot steam environment through a scanning electron microscope image. This study also conducted energy dispersive X-ray (EDX) analysis for a qualitative evaluation of local chemistry. The results indicate that the wear and elimination of bristles occur on the disk with high roughness, and the weight increases due to oxidation. Furthermore these results, reveal that the bristle oxidation is accelerated more under super-heated steam conditions than under conditions without steam.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권1호
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• pp.9-16
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• 2019

본 연구에서는 중/고고도 영역에서 운행되는 우주발사체 주위 유동에 대한 해석을 효율적으로 하기 위해 삼차원 Navier-Stokes 방정식을 해석하는 비 정렬 격자 기반의 맥스웰의 미끄럼 경계조건이 적용된 유동 해석자를 개발하였다. 유동해석자의 검증은 축대칭 형태의 blunted cone-tip 형상에 대한 해석을 통해 수행하였다. 해석 결과는 타 연구자의 실험 및 직접모사법 해석 결과와 비교를 통해 일치하는 결과를 확인하였고, 속도 슬립 및 온도 점프에 대한 예측을 통해 본 유동해석자의 신뢰성을 확보하였다. 검증된 해석자를 이용하여 고도 86km의 중/고고도 영역에서 마하수 6으로 비행하는 우주발사체에 대한 유동 해석을 수행하였으며, 중/고고도 영역에서 나타나는 유동 현상들에 대해 고찰하였다.