• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.719-725
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• 2014

본 연구에서는 사출성형 충전공정 중 금형의 변형을 예측하기 위하여 비뉴턴 유동, 열전달, 구조해석이 함께 고려된 수치해석 연구를 수행하였다. 정밀 사출성형 금형을 설계/제작하기 위해서는 충전공정 중에 발생하는 금형의 변형을 정확하게 예측하는 것이 중요하다. 이와 같은 금형의 국부적인 변형은 다양한 요인에 의해 발생할 수 있으나, 용융된 고분자 수지의 유동에 의한 압력이 가장 큰 원인 중의 하나로 여겨지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 2 차원 축대칭 형상의 단순 원형 디스크 제품의 금형을 모델링하고 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 이를 바탕으로 금형 내부의 고분자 수지의 유동 특성과 금형 변형량, 온도 분포에 대한 분석을 수행하였다. 또한 다구치 방법을 기반으로 한 실험계획법을 도입하여 유동 속도, 금형 온도, 고분자 수지의 온도가 금형 변형에 미치는 영향을 파악하였다.

• Food Science and Biotechnology
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• 제15권1호
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• pp.33-38
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• 2006

This study was performed to provide basic rheological data of dandelion root concentrates in order to predict their processing aptitude and usefulness as functional foods material. The hot water and 70% ethanol extracts of dandelion root were concentrated at 5, 20, and 50 Brix, and their static viscosity, dynamic viscosity, and Arrhenius plots were investigated. Almost all hot water concentrates showed the typical flow properties of a pseudoplastic fluid, but evaluation using the power law model indicated that the 70% ethanol concentrates showed a flow behavior close to a Newtonian fluid. The apparent viscosity of hot water and 70% ethanol concentrates decreased with increasing temperature. Yield stresses of hot water and 70% ethanol concentrates by Herschel-Bulkley model application were in the range of 0.026 - 1.368 Pa and 0.022 - 0.238 Pa, respectively. The effect of temperature and concentration on the apparent viscosity was examined by Arrhenius equation. The activation energies of hot water and 70% ethanol concentrates were in the range of $8.762-23.778{\times}10^3\;J/mol{\cdot}kg$ and $3.217-20.384{\times}10^3\;J/mol{\cdot}kg$ with increasing concentration, respectively. Storage (G') and loss (G") moduli were generally increased with increasing frequency. For the 70% ethanol concentrates, G" predominated over G' at all applied frequencies and so they showed the typical flow behavior of a low molecular solution. However, for the hot water concentrates, G' predominated over G" at more than 1.9 rad/sec (cross-over point) and so they showed the typical flow behavior of a macromolecular solution.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.943-953
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• 2021

호수, 저수지, 만 등의 사면에서 발생하는 산사태 및 토석류에 의해 유발되는 수면충격파의 전파는 복잡한 지형 조건에서 토석류와 물 흐름이 상호작용하는 3차원 자연현상이다. 이 연구에서는 3차원 다상 난류 흐름 해석을 위한 수치모형과 비뉴튼 유체인 토석류에 대한 유변학적 모형을 적용하여 만의 사면에서 발생한 산사태로 인한 수면충격파의 거동을 수치모의하였다. 수치해석 결과를 타 연구자의 수리실험 자료와 비교 분석하여 3차원 수치모형의 적용성을 평가하였다. 수면으로 유입되는 토석류의 선단부 두께와 유속이 적절히 모의 된다면, 수면충격파의 정점부가 솟구치는 높이와 수면형은 매우 우수한 정확도로 예측이 가능한 것으로 나타났다. 토석류의 초기 형상을 다르게 설정한 두 가지 수치해석 결과는 연직상향으로 솟구친 수면충격파가 최고점에 도달한 후 중력에 의해 하강하면서 감쇄되는 단계에서부터 상이해지는 것으로 나타났다. 토석류 초기 두께를 상대적으로 크게 설정한 수치모의 결과는 만을 가로지르는 수면형과 함께 반대편 사면에서의 쳐오름 현상까지 양호하게 실험자료를 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 반대편 사면에 도달한 수면충격파가 사면을 거슬러 흐르는 최고 쳐오름 높이는 토석류 총량이 같은 경우 수면으로 유입되는 토석류의 초기 두께에 민감하지 않은 것으로 나타났다. 한편, 수로 바닥을 따라 전파되는 토석류의 전파 특성을 더 정확하게 재현하기 위해서는 실험에서 점토 성분이 없는 입자만을 이용하여 재현한 토석류 물질 특성에 맞는 유변학적 모형을 적용할 필요가 있다고 판단된다.

• Journal of Pharmaceutical Investigation
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• 제39권3호
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• pp.185-199
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• 2009

Using a strain-controlled rheometer [Advanced Rheometric Expansion System (ARES)], the steady shear flow properties and the dynamic viscoelastic properties of $Antiphlamine-S^{(R)}$ lotion have been measured at $20^{\circ}C$ (storage temperature) and $37^{\circ}C$ (body temperature). In this article, the temperature dependence of the linear viscoelastic behavior was firstly reported from the experimental data obtained from a temperature-sweep test. The steady shear flow behavior was secondly reported and then the effect of shear rate on this behavior was discussed in detail. In addition, several inelastic-viscoplastic flow models including a yield stress parameter were employed to make a quantitative evaluation of the steady shear flow behavior, and then the applicability of these models was examined by calculating the various material parameters. The angular frequency dependence of the linear viscoelastic behavior was nextly explained and quantitatively predicted using a fractional derivative model. Finally, the strain amplitude dependence of the dynamic viscoelastic behavior was discussed in full to elucidate a nonlinear rheological behavior in large amplitude oscillatory shear flow fields. Main findings obtained from this study can be summarized as follows : (1) The linear viscoelastic behavior is almostly independent of temperature over a temperature range of $15{\sim}40^{circ}C$. (2) The steady shear viscosity is sharply decreased as an increase in shear rate, demonstrating a pronounced Non-Newtonian shear-thinning flow behavior. (3) The shear stress tends to approach a limiting constant value as a decrease in shear rate, exhibiting an existence of a yield stress. (4) The Herschel-Bulkley, Mizrahi-Berk and Heinz-Casson models are all applicable and have an equivalent validity to quantitatively describe the steady shear flow behavior of $Antiphlamine-S^{(R)}$ lotion whereas both the Bingham and Casson models do not give a good applicability. (5) In small amplitude oscillatory shear flow fields, the storage modulus is always greater than the loss modulus over an entire range of angular frequencies tested and both moduli show a slight dependence on angular frequency. This means that the linear viscoelastic behavior of $Antiphlamine-S^{(R)}$ lotion is dominated by an elastic nature rather than a viscous feature and that a gel-like structure is present in this system. (6) In large amplitude oscillatory shear flow fields, the storage modulus shows a nonlinear strain-thinning behavior at strain amplitude range larger than 10 % while the loss modulus exhibits a weak strain-overshoot behavior up to a strain amplitude of 50 % beyond which followed by a decrease in loss modulus with an increase in strain amplitude. (7) At sufficiently large strain amplitude range (${\gamma}_0$>100 %), the loss modulus is found to be greater than the storage modulus, indicating that a viscous property becomes superior to an elastic character in large shear deformations.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.29-36
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• 1999

본 연구는 목적은 PIV 시스템을 이용하여 분기관내 유동현상을 가시화하여 분기부 영역의 유동특성을 분석하는데 있다. PIV 시스템으로 유동장을 가시화하기 위해서 분기관 모델은 투명 아크릴판으로 제작하였고 작동유체와 추적입자는 각각 물과 송화가루를 사용하였다. 유동장에서 획득된 영상으로부터 속도벡터를 얻기 위해서 입자추적방법의 1-프레임 법과 2-프레임 법, 상호상관 PIV법인 2-프레임법을 사용하였다. PIV 시스템으로 측정된 실험결과의 신뢰성을 확보하기 위해서 표면구동 캐비티 유동의 속도분포를 4-프레임법으로 얻어진 기준 실험 데이터와 비교하였다. 분기관에서 뉴턴유체의 유동현상을 효과적으로 가시화하는데 필요한 상호상관 PIV방법의 2-프레임법을 적용하는 알고리즘을 개발하였고, sub-pixel과 면적보간을 사용하여 오벡터를 제거후 최종속도벡터를 얻었다. PIV를 이용한 분기관내 유동가시와 실험결과를 신뢰할 수 있는 수치해석 결과를 이용하여 검증한 결과 PIV 실험으로 얻어진 속도벡터는 수치해석의 결과와 잘 일치하였다. PIV 실험과 수치해석 결과로부터 분기관모델의 분기점 원위부에 재순환영역이 형성됨이 확인되었고 두 다른 방법을 이용한 재순환영역의 길이와 높이는 거의 동일하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권7호
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• pp.455-462
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• 2017

외부자기장에 의한 타원형 야누스 자성입자 사이의 자성 상호작용을 직접수치해석을 사용하여 분석하였다. 유한요소법에 기초한 가상영역법을 사용하여 입자계 유동해석을 수행하였고, 자기장 문제에서는 자성 포텐셜에 대한 지배방정식을 입자와 유체를 포함하는 전체영역에 대하여 풀어 자기장을 구하였다. 이 때 구해진 자기장으로부터 구한 맥스웰 응력을 사용하여 개별 입자에 작용하는 자기력이 계산된다. 입자의 운동과 최종적인 조립구조는 입자의 형상비, 개별 입자의 배향, 입자의 초기 분포에 크게 영향을 받는 것이 확인되었다. 또한 입자의 배향은 입자 주위의 유체 유동에도 영향을 주었다. 외부자기장에 의한 타원형 야누스 입자의 최종 조립구조는 앞서 언급한 인자들에 의해서 영향을 받은 것을 수치해석을 통해 확인할 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제53권5호
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• pp.681-687
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• 2020

Physicochemical properties of fucoidan and alginate extracted from Sargassium horneri were investigated. The alginates were extracted and purified via three different routes (CaCl₂, HCl and ethanol routes), and their rheological properties at various concentrations and temperatures were determined. The yield of fucoidan was 3.08%, and it was mainly composed of fucose and galactose. Fourier-transform infrared spectrum of fucoidan showed strong absorption band at 1,254 and 827 cm^-1 corresponding to the sulfate group. Flow behavior of the alginate solution was characterized using the power-law model. The consistency index increased with increasing concentrations. The sodium alginate solution (1.5%) exhibited Newtonian behavior when extracted via the CaCl₂ and HCl routes, while it exhibited pseudoplastic behavior when extracted via the ethanol route. The effect of temperature on the flow behavior was investigated in terms of the activation energy (E_a), which was obtained using the Arrhenius equation. The E_a value corresponding to the alginate solution decreased with increasing shear rates. The E_a values corresponding to the alginate solutions purified via the CaCl₂, HCl, and ethanol routes were 13.54-18.64 kJ/mol, 13.42-19.21 kJ/mol, and 9.51-10.67 kJ/mol, respectively. The low E_a values corresponding to the solutions extracted via the ethanol route suggest that the flow behavior does not depend significantly on temperature.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.221-226
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• 2016

하지혈관에 비해 상지혈관질환은 드물기 때문에 상지혈관계에 대한 실험적, 수치해석적 연구는 매우 드물다. 본 논문에서는 최초로 MRA 영상데이터로부터 한국 성인 왼팔의 혈관계, 상완동맥에서 1 mm 이상의 손가락동맥들에 이르는, 3차원 컴퓨터 모델을 제작하였다. 이 모델에 대해 수치해석을 수행하여 정상, 주기유동에 대한 속도장, 압력장을 계산하였고 주요 분지관에서의 유량분배와 벽전단응력 분포에 대해 분석하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제17권3호
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• pp.141-145
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• 1985

가열산화된 식용 콩기름시료(가열온도 : $180^{\circ}C$, 가열시간 : 7시간, 공기주입속도 : 120 ml/min)를 여러 측정온도에서 320 rpm에서 904 rpm의 넓은 전단속도 범위에서 그 유동곡선을 얻어 그 유동학적 특성을 조사하였던바 틱소트로피 유체의 특성을 나타내었다. 또한 전단속도가 증가함에 따라, 그리고 측정온도가 낮아짐에 따라(측정온도범위 : $13{\sim}37^{\circ}C$) 틱소트로피의 유채 특성을 더 강하게 나타내었다. 한편 가열산화된 콩기름 시료의 유동학적 특성을 반복하여 측정하고저 할 때에는 최소한 1시간 이상의 "휴식기"를 두어야 그 유동학적 특성이 완전히 회복됨을 알 수 있었다. 평형상태에서 가열산화된 콩기름 시료의 유동학적 특성을 정량적으로 나타내기 위해서 틱소트로피계수(coefficient of thixotropy)와 유사성이 있는 틱소트로피 기울기(thixotropic slope)를 적용하였으며 이들은 유동학적 특성에 관한 본 연구의 실험결과들을 만족스럽게 예측하여 주었다.

• 접착 및 계면
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• 제16권1호
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• pp.15-21
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• 2015

본 연구에서는 자동차 선도장 강판용 베이스코트 도료들의 유변물성 및 롤코팅 공정에서의 유동 특성을 고찰하였다. 베이스코트 3종 색상 도료들의 상온 조건에서 전단 점도와 열경화 조건에서 탄성/점성 모듈러스의 변화를 회전형 유변물성 측정기를 통해 분석하였다. 이를 통해 작용기의 배합비율과 열경화 이전의 전단 점도 특성이 경화에 의한 도료 내 가교구조 형성에 큰 영향을 주었음을 확인하였다. 또한, 3-롤코팅 공정에서 베이스코트 도료들의 코팅 특성 및 유동 불안성정을 관찰하여 코팅 운전 영역을 설정하였다. 이러한 유변학적 접근법은 비뉴튼성 도료의 친환경적 선도장강판 코팅 기술 개발 및 최적의 안정한 조건 설정을 위해 유용하게 활용될 수 있음을 보였다.