본 연구는 여름 및 초가을(6-9월)에 한반도에서 관측된 레윈존데 사운딩을 분석하여 대류가용잠재에너지와 대류 억제도가 깊은 습윤 대류 및 강수 발생 예측에 유용성이 있는지를 확인해보았다. 레원존데 사운딩은 열역학적으로 깊은 습윤 대류가 발생할 가능성이 높은 고 대류가용잠재에너지 저 대류억제도 그룹과 대류 발생을 억제시킬 수 있는 저 대 류가용잠재에너지 고 대류억제도 그룹으로 분류하였다. 이후, 두 그룹의 12시간 누적 강수량, 12시간 평균 최저운고, 12시간 평균 중하층운량의 분포 차이가 유의미한지 여부를 통계적 가설검정을 통해 확인하였다. 그 결과, 무강수인 경 우 21:01-09:00 KST 시간대의 12시간 평균 최저운고를 제외하고 두 그룹은 통계적으로 유의미한 차이가 있음이 검증 되었다. 이 결과는 고 대류가용잠재에너지 저 대류억제도 그룹이 저 대류가용잠재에너지 고 대류억제도 그룹보다 깊은 습윤 대류 및 강수 발생에 더 유리함을 시사한다.

느타리버섯은 재배사 내부환경에 크게 영향을 받으며 강제 공기순환팬에 의해 공기를 교반하여 내부환경의 균일도를 향상시키고 있다. 본 연구는 느타리버섯 일부 시범 농가에서의 대류팬 작동방법 등 이용 실태를 조사하고, FCU를 가동하지 않은 버섯의 수확이 끝날 무렵이고 폐상 직전인 7.1－10까지 10일 간 느타리 균상재배사에 상향과 하향 등 양방향으로 번 갈아 바람을 토출하는 정역 제어 대류팬과 단일 방향인 상향으로만 바람을 토출하는 관행 방식의 유동팬을 설치하여 재배 사 내부환경의 균일도를 평가하고자 수행하였다. 조사 농가의 대류팬 작동방법(작동시간과 멈춤시간의 조합 방법)은 대부분 5－15분 작동 후 5－30분 멈춤을 반복적으로 적용하고 있는 것으로 조사되었으며 냉방장치를 가동하지 않은 폐상 무렵의 느타리 균상재배사에 정역 제어 대류팬을 설치하여 내부 환경 균일도를 평가한 결과, 최대 기온 편차는 1.4－1.8°C, 최대 상대습도 편차는 7.8－8.7%로 나타나 최대 기온 편차 3.2 －3.7°C, 최대 상대습도 편차 14.0－15.4%를 보인 관행 방식의 유동팬에 비해 내부환경 균일도가 향상된 것으로 나타났 다. 20가지의 정역 제어 대류팬 작동방법 중에서는 10－15분 간 상향으로 바람을 토출한 후 5－10분 간 멈추고 바람의 방 향을 바꾸어 하향으로 10－15분 간 바람을 토출하는 경우가 가장 적은 기온 편차(1.4－1.5°C)를 보였으나 센서의 오차범위 수준에 있어 설정별 차이를 보인다고는 판단할 수 없었다. 향후 버섯의 호흡이 온전히 고려되고 냉방장치가 가동되는 실제 재배기간 중 정역 제어 대류팬이 공기 균일도와 느타리버섯 품질에 미치는 영향을 평가할 필요가 있을 것으로 판단되었으며 재배사 내 공기교반 정도를 확인하기 위한 유동 가시화 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

대류열전달은 겨울철 온실 열손실의 중요한 원인이 되며, 일반적으로 복사열에 의한 손실보다 더 크다. 스크린의 대류열전달계수를 자연상태에서 측정한 연구가 수행된 바는 있지만 상하면의 재질이 동일하고 공극이 없는 스크린에 대해서는 적용을 할 수 없는 방법이다. 이러한 재질의 스크린은 한국에서 많이 사용되고 있으나 대류열전달 특성을 파악하는데 많은 어려움이 있는 실정이다. 본 연구에서는 공극이 없는 3가지 종류의 스크린에 대해 대류열전달계수를 구하였으며, 계수를 산정하기 위하여 복사열수지 이론에 근거하여 산정방법을 개발하였다. 실험장치에 스크린을 설치하고 일사량, 장파복사량, 대기온도, 스크린 및 흑색천의 표면온도, 풍속 등을 측정하였다. 스크린의 표면온도와 주변온도의 차이에 따른 대류열전달계수를 산정하였다. 풍속이 거의 없는 상태에서 온도의 차이가 증가함에 따라 계수는 감소하는 것으로 나타났다.

알루미나 콜로이드 용액의 막여과에서 막모듈의 중력에 대한 경사각 변화로 유발된 자연대류 불안정 흐름(natural convection instability flow, NCIF)의 콜로이드 물질의 막오염 제어 효과를 정압(constant-pressure) 막여과 시 플럭스 증가와 정투과량(constant-flux) 막여과 시 막차압 감소 정도로 측정하고, 플럭스 결과를 막힘여과 모델로 해석하였다. 막모듈의 경사각이 0°에서 180°로 커지면 NCIF 유발이 증가하여 막오염 제어 효과가 커져 2시간의 막여과에서 플럭스는 최대 2.8배까지 증가하고, 막차압은 최대 85%까지 감소하였다. 막힘여과 모델을 적용하여 NCIF의 유발에 따른 플럭스 결과를 해석하여 운전 시간 15분 이내에서는 중간막힘모델 그 이후에는 케이크여과모델로 평가하는 것이 타당하였다. 막모듈 경사각 180°에서 유발 된 NCIF는 15분 이내의 운전 초기에는 중간막힘 오염을 52% 감소시키고, 그 이후의 운전 시간에서는 케이크층 오염을 93% 감소시켰다. 따라서 막모듈에 유발된 NCIF의 주된 막오염 제어기작은 막표면에의 입자상 콜로이드 물질의 케이크층 형성을 억제시키는 것으로 평가하였다.

BSA 단백질 용액의 전량 막여과에서 상용(commercial) 막모듈의 경사각 변화에 따라 발생된 자연대류 불안정 흐름(NCIF)의 투과 플럭스 증가 효과를 측정한 결과, 막모듈의 경사각이 0°에서 180°로 증가하면 NCIF 발생이 커져 플럭스가 증가하였다. 그러나 상용 막모듈은 모듈 내에 존재하는 공기층을 완전히 제거해야 NCIF를 발생시킬 수 있다. 본 연구에서 설계 제작된 custom design 막모듈은 crossward 방향(90°)으로 막투과가 이루어져 모듈 상부에 공기층이 존재하더라도 항상 NCIF가 발생된다. Custom design 막모듈에서 BSA와 dextran 용액의 막여과 실험을 수행한 결과, NCIF의 발생으로 2시간 조작 시 BSA 용액의 경우 약 3.8배, dextran 용액의 경우 약 1.8배까지 투과 플럭스가 증가하였다. 또한 BSA 용액을 대상으로 한 20시간의 조작에서도 NCIF의 발생이 지속되어 플럭스가 약 7.5배까지 증가하였다. 본 연구에서 설계된 막모듈은 항상 NCIF가 발생되므로 막오염 형성 억제에 따른 투과 플럭스 증가를 기대할 수 있어 전량여과 막모듈로서의 활용성이 있음을 확인하였다.

BSA 용액의 전량 한외여과에서 막모듈의 중력에 대한 경사각(0~180°) 변화에 따라 유발된 자연대류 불안정 흐름 (natural convection instability flow; NCIF)의 막오염 제어 효과를 플럭스 증가 정도로 측정하고 막힘여과 모델로 해석하였다. 막모듈의 경사각이 0°에서 180°로 커질수록 NCIF 유발이 증가하여 막오염 제어 효과가 커져 플럭스가 증가하였다. NCIF의 유발이 가장 큰 경사각 180°에서의 플럭스 값을 NCIF의 유발이 없는 0°에서의 값과 비교한 결과, 2시간의 단기간 운전에서는 플럭스 향상성이 5배, 20시간의 장기간 운전에서는 17배까지 증가하였다. 막힘여과 모델을 적용하여 NCIF의 유발에 따른 플럭스 증가 효과를 해석한 결과, 운전시간 15분 이내에서는 중간막힘 모델 그 이후에는 케이크여과 모델로 해석하는 것이 타당하였다. 막모듈 경사각 180°에서 유발된 NCIF는 15분 이내의 운전 초기에는 중간막힘 오염을 67%까지 감소시키고, 그 이후의 운전 시간에서는 케이크층 오염을 99.9%까지 감소시켰다. 따라서 막모듈에 유발된 NCIF의 주된 막오염 제어 기작은 케이크층 형성을 억제시키는 것이었다.

In this study, the CFD analysis was performed by changing the geometry of coil-tube diameter ratio, coil winding number, coil pitch, and cross section of the tube to investigate the heat flow characteristics of forced convection in a helical coil-tube heat exchanger using RSM (Reynolds Stress Model). As a result, the secondary flow was developed in the tube caused by the influence of centrifugal force. It improved the heat transfer on the outer side of the tube, but on the inner side was not performed well. And the temperature rose locally in the tube region. Also the pressure drop in the tube was proportional to the diameter ratio of the coil-tube and the inlet velocity, and it was found that pressure drop and friction factor were inversely proportional. When the coil winding number and coil pitch were increased, it affected heat transfer in the low speed range of 0.1 ~ 0.2 m/s, but did not affect the flow condition after this range.

In this work, we studied systematically the effects of NCIF on defouling for a range of solutes that foul (BSA protein) and form cakes (alumina colloids) on the membrane thereby causing severe reduction in the flux. Changing the gravitational orientation of the batch cell induces NCIF in the membrane module and higher inclined angle offers stronger NCIF. This induced NCIF enhances back transport of the deposited solutes away from the membrane surface, therefore gives for the improvement of membrane performance. The flux results according to the inclined angles (from 0° to 180°) of the batch cell were analyzed by the pore blocking filtration model. It was shown that NCIF reduced the fouling of intermediate pore blocking by about 66% at the beginning of UF operation, and thereafter reduced the fouling of cake filtration by about 98%.

The heat transfer characteristics of forced convection according to the geometric shapes with four rectangular blocks in a horizontal PCB channel was analyzed numerically using SST (Shear Stress Transport) turbulence model. As the boundary condition for CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, the inlet temperature and air velocity were respectively 300 K and 3.84 m/s and the heat flux of the block surface was 358 W/㎡. The shape factors of block were width, height, spacing and channel entrance height. As the results, the heat transfer rate was decreased as the width ratio (x/h) was increased, while it was increased as the height ratio (h/x) is increased. Also as the block spacing ratio (s/x) was increased, the heat transfer effects was not significantly affected. And as the channel entrance height ratio (H/x) was increased, the heat transfer performance was decreased.

In this work, the natural convection in an annulus between two concentric cylinders is studied numerically. The fluid flow between the cylinders is solved by the lattice Boltzmann method (LBM) while a separate finite difference method (FDM) is used to solve the heat transfer. No-slip and constant boundary conditions at curved boundaries of the cylinders are treated with a smoothed profile method (SPM). At first, the velocity and temperature profiles obtained from the present LBM-SPM and FDM-SPM are validated with the corresponding theoretical results. Later, natural convection simulations inside the annulus are performed using coupled scheme of LBM-FDM-SPM by varying Ra in the range Ra=1000, Ra=10000, Ra=50000, and Ra=100000. From the temperature and fluid flow patterns obtained at different Ra, it is found that the heat transfer is mainly dominated by conduction process when Ra is low and by convection process when Ra is high.

본 연구의 목적은 2011년 4월 22일부터 10월 22일까지 우리나라에서 강수가 있는 총 75일 동안 COMS 위성의 적외 채널 10.8 μm 휘도 온도(IR), 적외 채널 10.8 μm와 수증기 채널 6.7 μm의 휘도 온도차(IR-WV), 정규화 된 가시 반사도(VIS)와 기상 레이더의 강우강도를 이용하여 2-D와 3-D 대류운의 강우강도 (CRR) 조견표를 향상시키는 것이다. 특별히 한국형 2-D와 3-D CRR 조견표를 검증하기 위해 2011년 강수가 있는 24일 동안의 기상 레이더 강우강도 자료 가 사용된다. 2-D와 3-D CRR 조견표는 각 채널의 등급 범주별 강우 총수와 비강우 총수의 행렬을 이용하여 구한 강 우 확률에 평균 누적강우강도와 최대 강우강도를 각각 곱함으로써 2-D (IR, IR-WV)와 3-D (IR, IR-WV, VIS) 조견표 의 기본과 최대 행렬을 얻을 수 있다. 최종적으로 새로운 2-D와 3-D의 CRR 조견표는 경험적으로 기본과 최대 강우강 도 행렬의 회귀 분석으로 얻어진다. 그 결과 새로운 CRR 조견표는 기존보다 낮은 IR 휘도 온도, 낮은 IR-WV 휘도 온 도차일 때에도 비교적 많은 강우 현상을 나타내며, 10 mm h−1 이상의 강우강도 영역이 확대되어 나타난다. 정확도와 범 주별 통계가 주어진 기간 동안 발생했던 CRR 자료에 대해 계산된다. 새로운 2-D와 3-D CRR 조견표의 평균 오차, 평 균절대 오차, 제곱근평균 오차가 기존 조견표보다 작게 나타나며, 예측 거짓경고비율은 감소하고, 탐지확률은 증가하며, 임계성공지수는 개선된다. 태풍과 뇌우와 같은 기상 이변에서의 강한 호우를 고려하기 위해서 습윤 보정 계수를 교정한 다. 이 인자는 수치모델이나 COMS에서 복원한 지면에서 500 hPa까지 평균한 총가강수량과 상대습도의 곱 (PW·RH) 으로 정의된다. 이 연구에서는 PW·RH에 근거하여 IR 운정 휘도 온도가 210 K 이하일 때, 상대습도가 40% 이상일 때 1에서 2사이를 경험적으로 정한다. 새로운 2-D와 3-D CRR 조견표를 적용한 결과 평균 오차, 평균 절대 오차, 제곱근 평균 오차가 줄어든다.

Self-assembled monolayers(SAM) of microspheres such as silica and polystyrene(PS) beads have found widespread application in photonic crystals, sensors, and lithographic masks or templates. From a practical viewpoint, setting up a highthroughput process to form a SAM over large areas in a controllable manner is a key challenging issue. Various methods have been suggested including drop casting, spin coating, Langmuir Blodgett, and convective self-assembly(CSA) techniques. Among these, the CSA method has recently attracted attention due to its potential scalability to an automated high-throughput process. By controlling various parameters, this process can be precisely tuned to achieve well-ordered arrays of microspheres. In this study, using a restricted meniscus CSA method, we systematically investigate the effect of the processing parameters on the formation of large area self-assembled monolayers of PS beads. A way to provide hydrophilicity, a prerequisite for a CSA, to the surface of a hydrophobic photoresist layer, is presented in order to apply the SAM of the PS beads as a mask for photonic nanojet lithography.

The heat generated by the internal electro-mechanical device is not transferred to the outside, to degrade the performance of the electronic device, or the cause of failure. Heat sinks are used to control the heat. Thermal performance of the heat sink of the pine type and pin type was analyzed using ANSYS software. The numerical results were compared with the thermal performance of the pine type and pin-type heat sink. The results of the numerical simulation showed that Pine type heat sink showed an approximately 58 percent better heat transfer rate with forced convection than Pin type heat sink.

In this study, the heat flow characteristics of natural convection was theoretically analyzed with time by changing various locations of heat trace with tube surface about enclosed circular tube by applying nominal tube diameter 90 mm of KS D 3507. Before carrying out CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, it is presumed that the boundary condition is the tube’s inside and outside fluid temperature of 273 °K, the tube surface heat flux according to the heat trace location of 16 W/m. The result confirmed that water of inside tube is occurred natural convection caused by density difference depending on temperature profile. Additionally, in case of heat trace location, the heat transfer and flow characteristics showed clearly that two-heat trace location =135° and 180° was more favorable distribution than one-heat trace appropriate location =135°.

기후-전구대기화학모델을 이용하여 엘니뇨가 대류권 오존에 미치는 영향을 분석하였다. 40년간(1971-2010) 대류권 오존을 EOF 분석한 결과에서 열대 중앙-동태평양에서 오존의 감소가 관측과 유사하게 잘 모의되었다. 그러나 인도양-인도네시아 부근의 오존 증가는 관측에 비해 약하게 모의되었다. 엘니뇨에 의한 오존변동 과정을 이해하기 위하여 2006년 엘니뇨의 경우를 좀 더 자세히 분석하였다. 엘니뇨의 발생 시 중앙-동태평양의 오존 감소는 활발해진 상승운동과 그에 따른 수증기량 증가로 오존의 체류시간이 짧아졌음에 기인하였다. 해수면 온도 강제력으로 유도된 하강기류 편차와 수증기 감소로 인도양 대류권 상층 오존이 증가하였다.

실리카 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각) 변화에 따라 발생되는 자연대류 불안정 흐름의 막오염 저감효과를 차압의 변화 정도를 측정하여 규명하였다. 막표면에 케이크 층을 형성함으로서 막오염을 발생시키는 나노 사이즈의 실리카 입자(평균 크기 = 7, 12, 22, 50 nm 및 78 nm)가 함유된 5가지 종류의 콜로이드 용액을 사용하여 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각 = 0˚~180˚)에 따른 차압의 변화를 교반이 없는 dead-end 정유량 한외여과 실험을 통해 측정하였다. 상대적으로 크기가 작은 실리카 입자(7, 12 nm 및 22 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 막모듈 경사각을 30˚ 이상으로 유지하면 막모듈에 자연대류 불안정 흐름이 발생되어 막오염 형성을 크게 억제시켜 차압의 증가가 거의 나타나지 않았다. 이 자연대류 불안정 흐름의 발생은 막표면에 형성된 실리카 케이크층의 벌크용액으로의 역이동(back transport)을 유발시킴으로서 차압의 증가를 억제시키는 막성능 개선 효과를 나타내었다. 그러나 상대적으로 크기가 큰 실리카 입자(50 및 78 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서는 자연대류 불안정 흐름 발생의 효과가 거의 없었다. 임계 플럭스 측정 결과 실리카 입자의 크기가 작을수록 그리고 막모듈 경사각이 클수록 막모듈에의 자연대류 불안정 흐름의 발생 강도가 커져 막오염 형성이 억제되었으며, 이로 인해 임계 플럭스가 증가하였다.