• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권4호
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• pp.429-446
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• 2009

Three-scale homogenization procedure is proposed in this paper to provide estimates of the effective thermal conductivities of porous carbon-carbon textile composites. On each scale - the level of fiber tow (micro-scale), the level of yarns (meso-scale) and the level of laminate (macro-scale) - a two step homogenization procedure based on the Mori-Tanaka averaging scheme is adopted. This involves evaluation of the effective properties first in the absence of pores. In the next step, an ellipsoidal pore is introduced into a new, generally orthotropic, matrix to make provision for the presence of crimp voids and transverse and delamination cracks resulting from the thermal transformation of a polymeric precursor into the carbon matrix. Other sources of imperfections also attributed to the manufacturing processes, including non-uniform texture of the reinforcements, are taken into consideration through the histograms of inclination angles measured along the fiber tow path together with a particular shape of the equivalent ellipsoidal inclusion proposed already in Sko ek (1998). The analysis shows that a reasonable agreement of the numerical predictions with experimental measurements can be achieved.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.277-284
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• 1994

폐기물 고화체로부터 주위의 Near-field로의 단일 핵종의 이동에는 많은 연구가 수행되고 있으나, 방사성 핵종 사슬의 이동에 관한 연구는 매우 제한되어 있다. 본 논문에서는 조화 유출되는 방사성 핵종 사슬의 이동을 분석하고, 유한 크기의 다공성 매질에서의 일반적인 비순환 해석해를 제시하였다. 또한 이해를 사용후 핵연료에서 가장 중요한 핵종사슬인 $^{234}$ U$\longrightarrow$$^{230}$ Th$\longrightarrow$$^{226}$ Ra 에 적용하여 보았다. 본 연구는 방사성 폐기물의 처분장 성능평가에 유용하고 중요하게 사용될 것이다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권3호
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• pp.331-348
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• 2022

The main goal of this article is to develop the finite element formulation based on the nonlocal strain gradient and the refined higher-order deformation theory employing a new function f(z) to investigate the static bending and free vibration of functionally graded porous (FGP) nanobeams. The proposed model considers the simultaneous effects of two parameters: nonlocal and strain gradient coefficients. The nanobeam is made by FGP material that exists in un-even and logarithmic-uneven distribution. The governing equation of the nanobeam is established based on Hamilton's principle. The authors use a 2-node beam element, each node with 8 degrees of freedom (DOFs) approximated by the C¹ and C² continuous Hermit functions to obtain the elemental stiffness matrix and mass matrix. The accuracy of the proposed model is tested by comparison with the results of reputable published works. From here, the influences of the parameters: nonlocal elasticity, strain gradient, porosity, and boundary conditions are studied.

• Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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• 제1권3호
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• pp.163-174
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• 2014

The objective of this study is to prepare an artificial extracellular matrix (ECM) for cell culture by using polymer hydrogels. The polymer used is a cytocompatible water-soluble phospholipid polymer: poly[2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC)-n-butyl methacrylate-p-nitrophenyloxycarbonyl poly(ethylene oxide) methacrylate (MEONP)] (PMBN). The hydrogels are prepared using a cross-linking reaction between PMBN and diamine compounds, which can easily react to the MEONP moiety under mild conditions. The most favorable diamine is the bis(3-aminopropyl) poly(ethylene oxide) (APEO). The effects of cross-linking density and the chemical structure of cross-linking molecules on the mechanical properties of the hydrogel are evaluated. The storage modulus of the hydrogel is tailored by tuning the PMBN concentration and the MEONP/amino group ratio. The porous structure of the hydrogel networks depends not only on these parameters but also on the reaction temperature. We prepare a hydrogel with $40-50{\mu}m$ diameter pores and more than 90 wt% swelling. The permeation of proteins through the hydrogel increases dramatically with an increase in pore size. To induce cell adhesion, the cell-attaching oligopeptide, RGDS, is immobilized onto the hydrogel using MEONP residue. Bovine pulmonary artery endothelial cells (BPAECs) are cultured on the hydrogel matrix and are able to migrate into the artificial matrix. Hence, the RGDS-modified PMBN hydrogel matrix with cross-linked APEO functions as an artificial ECM for growing cells for applications in tissue engineering.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제34권3호
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• pp.218-231
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• 2002

Using a three-dimensional numerical code, B3R developed for nuclide transport of an arbitrary length of decay chain in the buffer between the canister and adjacent rock in a high- level radioactive waste repository by adopting a finite difference method utilizing the control- volume scheme, some illustrative calculations have been done. A linear sorption isotherm, nuclide transport due to diffusion in the buffer and the rock matrix, and advection and dispersion along thin rigid parallel fractures existing in a saturated porous rock matrix as well as diffusion through the fracture wall into the matrix is assumed. In such kind of repository, buffer and rock matrix are known to be important physico-chemical harriers in nuclide retardation. To show effects of buffer and rock matrix on nuclide transport in HLW repository and also to demonstrate usefulness of B3R, several cases of breakthrough curves as well as three- dimensional plots of concentration isopleths associated with these two barriers are introduced for a typical case of decay chain of $^{234}$ Ulongrightarrow$^{230}$ Thlongrightarrow$^{226}$ Ra, which is the most important chain as far as the human environment is concerned.

• 대한지하수환경학회지
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• 제2권1호
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• pp.22-29
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• 1995

유동 세균 입자는 지체계수를 감소시키므로써 지하수에서 소수성 오염물의 이동을 촉진시킨다. 그 크기와 표면의 적당한 물리화학적 조건으로 인하여 세균은 효율적인 오염물의 운반자가 될 수 있다. 이러한 운반자가 있을 때, 그 계는 액상, 입상, 그리고 고상의 3 상으로 해석되어야한다. 오염물은 각 상에 모두, 혹은 그 중의 일부에 존재할 수 도 있다. 본 연구에서는 세균이 있는 경우, 생화학적으로 분해 가능한 유기성 오염물의 다공매질에서의 거동을 물질수지에 기초하여 수학적 모델로 묘사한다. 세균의 액상과 고상사이의 물질 전이 및 오염물의 액상과 입상사이의 물질 전이는 동역학적 관계식으로 나타냈다. 모델 결과를 일반화하기 위하여 무차원화를 수행했고, 그 해를 구하여 세균에 의한 오염물의 가속이송 효과를 알 수 있었다. 모델 결과는 문헌상의 실험결과와 비교되었다. 모델 결과로부터 오염물은 그 계의 Damkohler I 수가 10 이상일 경우 국지 평형 가정을 할 수 있었으며, 세균의 성장율과 주입 농도 등이 오염물의 청소에 아주 중요한 요소임을 알 수 있었다.

• 분석과학
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• 제23권3호
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• pp.233-239
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• 2010

폴리스테린을 주형으로 사용하여 순수한 매크로포러스 실리카 지지체를 졸겔법에 의하여 제조하였으며, 은 입자가 매크로 기공 안에 균일하게 분산되어 있는 매크로포러스 은/실리카 복합소재를 성공적으로 제조하였다. 순수한 실리카 다공체는 폴리스테린 크기에 따라 100 nm와 200 nm의 균일한 기공을 가지고 있었으며 이는 폴리스테린의 크기에 따라 기공크기를 제어할 수 있었다. 매크로포러스 은/실리카 기공의 크기 제어와 $AgNO_3$의 농도에 따른 미세구조를 관찰한 결과 TEOS의 3 wt% $AgNO_3$를 사용한 것이 가장 이상적인 균일한 기공의 분포를 나타내었다. 매크로포러스 은/실리카 복합체는 100-200nm 균일한 기공을 가지고 있었으며, 지지체 내의 은 입자는 대략 15~20 nm 크기를 보여주었다.

• 태양에너지
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• 제12권2호
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• pp.43-50
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• 1992

공기(空氣)가 통과(通過)하는 소결금속(燒結金屬)에서의 압력손실(壓力損失)에 대한 기초(基礎) 지식(知識)을 얻기 위하여 실험적(實驗的)으로 연구(硏究)를 수행(遂行)하여, 소결금속(燒結金屬)의 공극율(空隙率)과 소결금속(燒結金屬)을 통과(通過)하는 공기(空氣)의 유속(流速)이 압력손실(壓力損失)에 미치는 영향(影響)을 고찰(考察)하고, 또 본(本) 실험(實驗) 결과(結果)를 비소결금속(非燒結金屬)에서의 압력손실(壓力損失)에 대한 대표적(代表的)인 Ergun의 식(式)과 마찰계수(摩擦係數)의 관점(觀點)에서 비교(比較)하였다. 본(本) 연구결과(硏究結果), 소결금속(燒結金屬)에서의 압력손실(壓力損失)은 유속(流速)이 증가(增加)할 수록 증대(增大)하며, 또 동일 유속(流速)에서는 공극율(空隙率)이 감소(減少)(입자직경(粒子直徑)이 감소(減少))할 수록 증대(增大)한다. 특히 본(本) 실험(實驗) 결과(結果)를 소결금속(燒結金屬)의 두께와 직경(直徑) 및 입자직경(粒子直徑)의 무차원수(無次元數)들로 표현되는 무차원(無次元) 실험식(實驗式)으로 유도(誘導)하였으며, 이 실험식(實驗式)은 본(本) 연구결과(硏究結果)와 ${\pm}15%$ 범위에서 일치하고 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.629-639
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• 2011

구조모델의 하나인 Maxwell-Eucken(ME) 모델을 이용하여 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 예측할 수 있는 새로운 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 기질, 물 그리고 공기가 각각 연속상으로 존재하는 경우에 해당하는 3개 ME모델의 선형조합으로 표현되며, 매질 내에서 각 성분의 상대적 연속성 정도를 나타내는 '연속성계수'의 개념을 도입하여 선형방정식의 계수로 이용하였다. 기질의 연속성계수는 공극률과 선형의 관계를, 물과 공기의 연속성계수는 포화도와 선형 또는 비선형의 관계를 갖는 것으로 가정하였다. 공극구조가 알려진 3개 시료에 대한 열전달 모사 결과와 3개 시료의 열전도도 실험 결과를 이용하여 제시된 모델의 신뢰성을 평가하였다. 6개 시료에 대한 모델 예측값의 결정계수($R^2$)는 선형모델의 경우 0.86-0.98, 비선형모델의 경우 0.88-0.99로 나타나 모델의 예측 신뢰도가 매우 높은 것으로 분석되었다. 또한, 6개 시료에 대한 분석 결과를 이용하여 기질의 연속성계수와 공극률과의 관계식을 제시하였다. 따라서 본 예측모델은 기질의 열전도도, 공극률 및 포화도로부터 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 계산하는 데 이용될 수 있다.

• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.373-384
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• 2015

지난 수십 년 동안, 고분자막은 기체 분리 분야에서 큰 역할을 해왔다. 온실가스의 주범인 이산화탄소를 분리하기 위해서는 더 높은 투과선택도와 장수명 및 대면적 등을 요구한다. 하지만 기존 고분자 분리막들은 투과도와 선택도의 역상관 관계 특징을 지니고 있으며, 무기물질은 투과성능이 우수하지만 가격이 비싸다는 단점이 있다. 최근 많은 연구가 진행되어온 혼합 매질 분리막은 고분자와 무기물질의 이점들을 혼합하여 기체 분리막의 차세대로서 큰 이목을 이끌고 있다. 혼합 매질 분리막은 대칭적인 구조 또는 비대칭적인 구조를 가지고 있으며, 투과량을 증가시키기 위해서는 비대칭적인 구조가 바람직하다. 혼합 매질 분리막에서 가장 중요한 변수로는 무기입자의 균일한 분산과 무기물과 고분자 사이의 좋은 계면을 형성하는 것이다. 최근에 새로운 분류의 다공성 결정성 물질인 금속 유기 구조체(MOF)는 이산화탄소 분리용 소재로써 많은 관심을 끌고 있다. MOF의 한 종류 중, zeolitic imidazolate frameworks (ZIF)는 가장 흔하게 사용되는 무기입자이며 이는 입자의 크기를 작게 만들 수 있으며, $CO_2$를 분리하기에 적절한 기공의 크기를 가지고 있기 때문이다. 이 밖에 혼합 매질 분리막에 사용되는 특정 물질들을 적용하기 위해서는 선택도와 크기, 호환성, 안정성 등을 동시에 최적화시켜야 한다. 이와 같이 본 총설에서는, 혼합 매질 분리막에 관련된 주요 연구내용과 이러한 연구를 수행하는 대표적인 전략들을 소개하였다.