• 대한기계학회논문집B
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• 제40권11호
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• pp.689-695
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• 2016

연료전지의 성능에 가장 큰 영향을 주는 요소 중에 하나가 가스확산층과 촉매층에서 물의 거동이다. 따라서 가스확산층의 특성에 따른 유체의 거동의 변화를 이해하는 것은 연료전지의 성능개선과 가스확산층의 설계를 위한 필수적인 요소이다. 이 연구에서는 가스확산층의 설계요소인 기공도, 굴곡도와 유효확산계수를 수치적으로 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법의 검증을 위하여 지름이 일정한 구형입자를 이용하여 기공도가 다른 다공체를 만들고 구형입자에 Bounceback 조건을 적용한 격자 볼쯔만법 유동해석을 수행하였다. 다공체 내의 유동효과를 나타내는 투과도는 다공체에 의한 압력강하와 평균유속으로 계산하고, 질량이 없는 입자의 평균 다공체 통과 거리로부터 계산한 굴곡도와 기공도를 이용하여 계산한 유효확산계수를 Neale의 이론식과 비교하여 정확하게 일치하는 것을 확인하였다. 이 방법은 실제 다공체의 이미지를 이용한 계산에도 수정없이 이용할 수 있어 연료전지의 성능향상과 설계를 위한 가스확산층의 특성분석에 활용될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.17-28
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• 2023

본 연구에서는 화강암 시편을 대상으로 파쇄 유체의 점성과 주입 속도를 변화시키며 실내 수압 파쇄 실험을 수행하였고, 3D X-ray CT 촬영을 통해 파쇄 후 시편 내부를 관찰하였다. 이미지 처리에 탁월한 성능을 보이는 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기반 Nested U-Net 모델 구조를 활용하여 CT 이미지 내 수압 파쇄 균열 추출을 수행하였고, 복잡한 형상의 미세균열을 정교하게 추출할 수 있었다. CNN 기반 모델로 추출된 균열을 3차원으로 재구성하여 균열의 부피, 두께, 굴곡도, 균열면 거칠기를 분석하였다. 그 결과 파쇄 유체의 점성이 클수록 균열 부피와 두께가 증가하였고, 굴곡도와 균열면의 거칠기가 감소하는 경향을 보였다. 또한 균열면의 굴곡도와 거칠기 이방성이 존재함을 확인할 수 있었다. 본 연구는, CNN 기반의 균열 추출 모델을 활용해 전통적인 이미지 처리 방법보다 정교한 균열 추출을 수행하고, 이를 기반으로 수압 파쇄 균열의 정량 분석을 성공적으로 수행하였다.

• 멤브레인
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• 제14권4호
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• pp.320-328
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• 2004

본 연구에서는 ionomer와 여러 가지의 유기화물로 처리된 MMT type의 clay를 이용하여 ionomer-clay 하이브리드 막을 용융삽입법으로 제조하였다. Twin extruder를 사용하여 clay를 ionomer에 분산시켰으며, 제조된 ionomer-clay 하이브리드에서 clay의 특성피크가 완전히 박리되거나 이동하는 XRD 결과로부터 clay의 층간거리가 넓어지는 고분자의 clay 층간삽입을 확인하였다. Clay의 종류에 따라서 제조된 ionomer-clay 하이브리드 막의 가스투과도, 기계적 물성 및 열적 성질을 측정하였다. ionomer-clay 하이브리드 막은 clay 자체의 도입과 층간거리의 확대로 기체분자의 tortuosity를 증가시켜서 가스투과도를 저하시키는 것을 확인하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-8
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• 2018

BACKGROUND: Different physical and chemical properties of biochar, which is made out of a variety of biomass materials, can impact water movement through amended soil. The objective of this research was to develop a decision support tool evaluating the impact of the shape and the size distribution of biochar on soil saturated hydraulic conductivity ($K_{sat}$). METHODS AND RESULTS: Plastic beads of different size and morphology were compared with biochar to assess impacts on soil $K_{sat}$. Bead and biochar were added at the rate of 5% (v/w) to coarse sand. The particle size of bead and biochar had an effect on the $K_{sat}$, with larger and smaller particle sizes than the original sand grain (0.5 mm) decreasing the $K_{sat}$ value. The equivalent size bead or biochar to the sand grains had no impact on $K_{sat}$. The amendment shape also influenced soil hydraulic properties, but only when the particle size was between 3-6 mm. Intra-particle porosity had no significant influence on the $K_{sat}$ due to its small pore size and increased tortuosity compared to the inter-particle spaces (macro-porosity). CONCLUSION: The results supported the conclusion that both particle size and shape of the amended biochar impacted the $K_{sat}$ value.

• 펄프종이기술
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• 제30권3호
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• pp.46-56
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• 1998

The objective of this study was to investigate the relationship between water vapor diffusion properties and the pore structure of paper. Gas-phase molecular diffusivity of water vapor through pores was determined based on the kinetic theory of gas. A mathematical model was derived to characterize the dimensional changes of the pore caused by the fiber-swelling mechanism. A modified-Fickean diffusion model was designed to simulate the water-vapor diffusion phenomena in porous paper web. Structural characterisocs of paper pores including the tortuosity and the shape factor was studied on a theoretical basis of Knudsen flow diffusion. Results are summarized as follows: 1. The theoretical water vapor diffusivity in gas-phase was 0.092$cm^2$ /min, 2. Porosity was inversely proportional to the degree of wet-swelling of paper, 3. Solid-phase water-diffusivity of fiber was 1.2 $ \times 10^{-5}cm^2/min$, 4. Modified diffusion model was fairly consistent to the experimental data (from part I), and 5. The Fickean pore tortuosity, ranging from 1,000 to 2,500, was in inverse proportion to the porosity of paper, and the Knudsen shape factor and length-angle factor for micro-pores in paper were 0.5~3.5 and about 340, respectively.

• 멤브레인
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• 제18권3호
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• pp.256-259
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• 2008

본 연구에서는 poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS)에 carbon graphite와 zeolite 4A를 첨가하여 복합 필름을 제조하고 공기와 수증기 투과 특성을 살펴보았다. 복합 필름의 경우 모든 경우에서 순수한 ABS에 비해서 산소와 질소의 투과도가 감소하였으며, 산소의 투과도 감소가 질소의 투과도 감소보다 약간 큰 관계로 산소/질소 선택도도 조금 감소하였다. 또한, 수증기 투과도도 순수한 ABS에 비해서 약 1/2로 감소하였다. 이러한 투과도의 감소는 ABS에 filler를 첨가함으로 인하여 물질 확산 경로의 tortuosity가 증가했기 때문인 것으로 생각된다.

• Computers and Concrete
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• 제6권1호
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• pp.1-18
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• 2009

Chloride diffusivity of concrete is a crucial material parameter for service life determination and durability designing of marine concrete. Many research works on this issue have been conducted, varying from empirical solutions obtained experimentally to image analysis, based on multi-scale modeling. One of the simple approaches is to express the chloride diffusivity of concrete by a multi-factor function, however, the influences of various factors on the chloride diffusivity are ambiguous. Furthermore, the majority of these research works have not dealt with the carbonation process of concrete, although this process affects the chloride diffusivity of concrete significantly. The purpose of this study is to establish a simple approach to calculate the chloride diffusivity of (non)carbonated concrete. The chloride diffusivity of concrete should be defined, based on engineering and scientific knowledge of cement and concrete materials. In this paper, a lot of parameters affecting the chloride diffusivity, such as the diffusivity in pore solution, tortuosity, micro-structural properties of hardened cement paste, volumetric portion of aggregate, are taken into consideration in the calculation of the chloride diffusivity of noncarbonated concrete. For carbonated concrete, reduced porosity due to carbonation is calculated and used for calculating the chloride diffusivity. The results are compared with experimental data and previous research works.

• 멤브레인
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• 제15권1호
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• pp.62-69
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• 2005

본 연구에서는 SEBS와 여러 가지의 유기화물로 처리된 MMT (montmorillonite) type의 clay를 이용하여 SEBS-clay 하이브리드 막을 용융삽입법으로 제조하였다. clay의 함량은 5 phr (per hundred resin)로 고정하였다. internal mixer를 사용하여 clay를 SEBS에 분산시켰으며, 제조된 SEBS-clay 하이브리드에서 clay의 특성피크가 완전히 박리되거나 이동하는 XRD 결과로부터 clay의 층간거리가 넓어지는 고분자의 clay 층간삽입을 확인하였다. Clay의 종류에 따라서 제조된 SEBS-clay 하이브리드 막의 가스투과도, 기계적 물성 및 열적 성질을 측정하였다. SEBS-clay 하이브리드 막은 clay 자체의 도입과 층간거리의 확대로 기체분자의 tortuosity를 증가시켜서 가스투과도를 저하시키는 것을 확인하였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제22권3호
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• pp.150-157
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• 2018

Purpose: To assess associations between morphological characteristics of intracranial arteries in time-of-flight MR angiography (TOF-MRA) and atherosclerotic risk factors. Materials and Methods: From January 2014 to October 2015, a total of 129 patients (65 men and 64 women) without intracranial arterial stenosis > 50% were included in this study. All MRIs were performed using a 3T machine with 3D TOF-MRA sequences. We evaluated irregularity, tortuosity, and dilatation of intracranial arteries in maximal intensity projection (MIP) of TOF-MRA. Subjects' risk factors for atherosclerosis including history of hypertension and diabetes were collected by reviewing their medical records. Associations between morphological characteristics and each known atherosclerosis risk factor were examined using univariate regression analysis. Multivariate regression models were built to determine combined association between those risk factors and morphologic changes of intracranial arteries. Results: In multivariate analysis, hypertension (coefficient [95% CI]: 0.162 [0.036, 0.289], P = 0.012) and absence of diabetes (coefficient [95% CI]: -0.159 [-0.296, -0.023], P = 0.022) were associated with large diameter of intracranial arteries. Males (coefficient [95% CI]: 0.11 [-0.006, 0.23], P = 0.062) and higher age (coefficient [95% CI]: 0.003 [-0.001, 0.008], P = 0.138) had marginal association with increased diameter. Tortuosity was associated with old age (OR: 1.04 [1.02, 1.07], P < 0.001). Irregular contour of intracranial arteries was significantly associated with old age (OR: 1.05 [1.02, 1.09], P = 0.004), presence of diabetes (OR: 2.88 [1.36, 6.15], P = 0.0058), and previous ischemic stroke (OR: 3.91 [1.41, 11.16], P = 0.0092). Conclusion: Morphological characteristics (irregularity, tortuosity, dilatation) of intracranial arteries seen in TOF-MRA might be associated with atherosclerotic risk factors in subjects with no or mild stenosis.

• 지질공학
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• 제21권4호
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• pp.323-336
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• 2011

지각의 수리역학적 거동은 유효공극의 크기 및 모양 등의 영향을 많이 받는다. 본 연구에서는 지하 유체의 이동 및 저장소가 되는 암석의 공극 특성을 전기임피던스를 이용하여 규명하였다. 공극의 구조가 서로 다른 3종의 화강암(황등, 포천, 양산)과 2종의 사암(보령, Berea)의 암석 시편(지름 : 38-50 mm, 길이 70-100 mm)을 전기전도도가 다론 전해질로 순차적으로 포화시킨 다음 시편의 전기임피던스를 측정하였다. 실험 결과 공극수의 염도가 증가할수록 전기비저항은 감소하고, 전기용량은 증가하는 뚜렷한 경향을 보였다. 또한 같은 염도의 공극수 조건 하에서 암석의 공극률이 증가할수록 전기비저항과 formation factor는 감소하지만, 전기용량 값은 증가하는 경향을 보였다. 이방성을 갖는 Berea 사암에서는 층리와 수직 방향의 임피던스를 측정했을 때 저항이 가장 크게 나왔으며, tortuosity와 cementation factor 값도 가장 높게 산정 되었다. 이는 층리의 수직 방향으로 공극의 연결성이 떨어진다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구의 실험 결과는 암석의 전기적 특성이 공극률 뿐 아니라 공극의 구조와도 관련이 있음을 보여준다.