In this study, infrared thermometry techniques were used to conduct surface wetting performance tests (wicking tests) on micropillar structures with good fluid supply capabilities to enhance the critical heat flux. Wicking tests were conducted based on various micropillar shapes (i.e., diameter and spacing) to investigate the surface wetting performance near the boiling point of the fluid(~100°C). The surface temperature was increased from 20°C to 95°C, to examine the wicking performance The shape of the micropillars were quantified by the roughness and the effect of the roughness and temperature on the wicking performance was analyzed. As a result, we confirmed that the roughness of the micropillars increases the capillary pressure, improving the wicking performance. The sample D04 G10 with the highest roughness coefficient at room temperature (r=2.51) exhibited the highest wicking coefficient, showing a 170% improvement in wicking performance compared to D04G20 with the smallest roughness coefficient at room temperature(r=1.51). Additionally, the D04 G10 sample (r=2.51) recorded a 50% improvement in the wicking coefficient at the highest temperature(95°C) compared to room temperature(20°C). The wicking coefficient data will be utilized as a database for developing a new correlation for critical heat flux.

In this study, visualization of droplet impact on hydrophobic micro-, micro/nano-textured surfaces and lubricant infused surfaces was performed. Experimental specimens were fabricated using MEMS (micro- electromechanical systems) techniques and droplet impact with pure water was visualized at various Weber number range (2 < We < 200) using a high speed camera at 8000 frames per second. Through this study it was confirmed that, various droplet impact behaviors were appeared as the Weber number was increased and the Weber number at which droplet impact behavior changes was affected by surface characteristics. Particularly, on the lubricant infused surface (LIS) after droplet impact retraction velocity is reduced by the lubricant viscosity effect during contraction process of droplet to improve the droplet deposition behavior on the surface. It was confirmed that droplet break up phenomena caused interfacial instability was slightly delayed on LIS due to the viscous dissipation effect during droplet impact process.

The effect of the mixing method on the characteristics of hybrid-structure W powder with nano and micro sizes is investigated. Fine WO3 powders with sizes of ~0.6 μm, prepared by ball milling for 10 h, are mixed with pure W powder with sizes of 12 μm by various mixing process. In the case of simple mixing with ball-milled WO3 and micro sized W powders, WO3 particles are locally present in the form of agglomerates in the surface of large W powders, but in the case of ball milling, a relatively uniform distribution of WO3 particles is exhibited. The microstructural observation reveals that the ball milled WO3 powder, heat-treated at 750oC for 1 h in a hydrogen atmosphere, is fine W particles of ~200 nm or less. The powder mixture prepared by simple mixing and hydrogen reduction exhibits the formation of coarse W particles with agglomeration of the micro sized W powder on the surface. Conversely, in the powder mixture fabricated by ball milling and hydrogen reduction, a uniform distribution of fine W particles forming nano-micro sized hybrid structure is observed.

목적 : 생체조직 구조물 연구에 고식적으로 시행되어 왔던 조직학적 분석은 시간이 오래 걸리 고 비용이 많이 들며 한번 절편을 내고 난 후에는 조직에 손상이 있어 다른 검사를 시행 할 수 없고 3차원적 정보를 제공하지 못하는 단점이 있다. 그래서 광학기술의 발달로 인해 마이크 로 단층촬영(micro-computed tomography; micro-CT)기술이 개발되면서 비침습적이면서 조 직의 내부 구조나 조직상태를 단층영상으로 고 해상력의 영상을 얻을 수 있다. 최근에는 수십 나노에서 수 마이크로 미터의 공간분해능을 제공하는 방사광 X-선 마이크로-CT(synchrotron radiation hard X-ray micro-CT; SR-μCT)을 개발하여 기존에 볼 수 없었던 불투명 물질의 내 부의 복잡한 미세구조를 관찰하고 분석할 수 있다. 본 연구에서는 포항가속기 연구소의 방사광 7B2 빔라인의 방사광 X-선 마이크로-CT 장치 를 이용하여 BALB/c 쥐눈 조직 시료를 이용하여, 기존의 다른 영상 획득방법에서 어려웠던 시 료 내부구조를 자세하게 분석하고 그 유용성을 확인하고자 한다. 방법 : 본 실험은 BALB/c 쥐눈의 미세 단층촬영을 위하여 포항가속기연구소의 7B2 빔라인을 이용하였다. 마이크로-CT 촬영은 시료의 회전이 가능한 3축 스테이지 위에 고정시키고, 0o에 서 180o 까지 일정한 간격으로 시료를 회전시키면서 각각의 각도에서 X-선 영상을 획득한다. 7B2의 데이터 수집 시스템 프로그램은 LabVIEW 프로그램을 사용하여 저장 분석한다. 광학현미경에는 2배, 5배, 10배 및 20배의 대물렌즈를 선택할 수 있게 회전판(turret)을 부착하 였다. 섬광결정으로는 0.1~0.5mm 두께의 CdWO4 결정을 사용하였다. 또한 H&E 염색 후 얻은 영상과 비교 분석하였다. 결과: BALB/c 쥐눈의 SR-mCT 촬영 영상은 내부 구조의 관찰이 가능하였고, 조직염색 후 얻 은 영상과 비교한 분석한 결과, 눈을 구성하는 모든 구조들이 잘 일치하였다. 결론: 포항가속기 7B2 빔라인에서 방사광 X-선 마이크로-CT 영상 시스템을 이용하여 고해상 도의 BALB/c 쥐눈의 영상을 획득하였고, 이를 프로그램 영상처리를 통하여 단면영상과 3D영 상으로 재구성하여한 후 미세한 해부학적 구조와 병변의 발견 유용성을 비교하여 보았다. 시료 의 X-선 흡수도 차이에 의한 영상정보를 나타내는 일반 X-선과 달리 방사광은 빔의 세기가 크고, 퍼짐성이 작고, 파동의 진행방향이 일치하는 특성을 갖는 방사광 X-선을 이용하여 획득 한 BALB/c 쥐눈의 영상은 일반 X-선 영상에 비해 고분해능, 고대조도 영상정보를 제공 하므 로, 눈 조직의 구조뿐만 아니라 질환이 동반된 눈 조직의 연구에 유용하게 사용할 수 있을 것 이다.

Generally, in the previous researches, it is found that a water droplet is respectively in Wenzel and Cassie-Baxter states on hydrophilic/hydrophobic rough surfaces. And Wenzel and Cassie-Baxter equations are used to estimate the apparent contact angle on the surfaces. However, difference between measured apparent contact angle and estimated apparent contact angle with the equations is recently reported and new model to estimate apparent contact angle on rough surfaces is proposed. In this study, wetting state and apparent contact angle on the surfaces with micro-pillars should be investigated to find solution of this argument. Using the high resolution microscope, the wetting state of the D.I.water droplet on the surface with micro-pillars was visualized and apparent contact angle of the D.I.water droplet was measured. On the basis of experimental data, the equations to estimate apparent contact angle were verificated and the general wetting characteristics on the surfaces with micro-pillars are finally classified.

This study carried out finite element deflection analysis of cylindrical shell structures made of composite materials, which is based on the micro-mechanical approach for different fiber-volume fractions. The finite element (FE) models for composite structures using multi-scale approaches described in this paper is attractive not only because it shows excellent accuracy in analysis but also it shows the effect of the material combination. New results reported in this paper are focused on the significant effects of the fiber-volume fraction for various parameters, such as fiber angles, layup sequences, and length-thickness ratios. It may be concluded from this study that the combination effect of fiber and matrix, largely governing the dynamic characteristics of composite shell structures, should not be neglected and thus the optimal combination could be used to design such civil structures for better dynamic performance.

The printing of nanomaterials onto certain substrates is one of the key technologies behind high-speed interconnection and high-performance electronic devices. For the printing of next-generation electronic devices, a printing process which can be applied to a flexible substrate is needed. A printing process on a flexible substrate requires a lowtemperature, non-vacuum process due to the physical properties of the substrate. In this study, we obtained well-ordered Ag nanowires using modified gravure printing techniques. Ag nanowires are synthesized by a silver nitrate (AgNO3) reduction process in an ethylene glycol solution. Ag nanowires were well aligned by hydrodynamic force on a micro-engraved Si substrate. With the three-dimensional structure of polydimethylsiloxane (PDMS), which has an inverse morphology relative to the micro-engraved Si substrate, the sub-micron alignment of Ag nanowires is possible. This technique can solve the performance problems associated with conventional organic materials. Also, given that this technique enables large-area printing, it has great applicability not only as a next-generation printing technology but also in a range of other fields.

Recently, products that a have 3-dimensional(3D) micro structure have been in wide use. To fabricate these 3D micro structures, several methods, such as stereo lithography, reflow process, and diffuser lithography, have been used. However, these methods are either very complicated, have limitations in terms of patterns dimensions or need expensive components. To overcome these limitations, we fabricated various 3D micro structures in one step using a pair of diffusers that diffract the incident beam of UV light at wide angles. In the experiment, we used positive photoresist to coat the Si substrate. A pair of diffusers(ground glass diffuser, opal glass diffuser) with Gaussian and Lambertian scattering was placed above the photomask in the passage of UV light in the photolithography equipment. The incident rays of UV light diffracted twice at wider angles while passing through the diffusers. After exposure, the photoresist was developed fabricating the desired 3D micro structure. These micro structures were analyzed using FE-SEM and 3D-profiler data. As a result, this dual diffuser lithography(DDL) technique enabled us to fabricate various microstructures with different dimensions by just changing the combination of diffusers, making this technology an efficient alternative to other complex techniques.

Recently nanoscience and nanotechnology have been studied intensively, and many plants, insects, and animals in nature have been found to have nanostructures in their bodies. Among them, lotus leaves have a unique nanostructure and microstructure in combination and show superhydrophobicity and a self-cleaning function to wipe and clean impurities on their surfaces. Coating films with combined nanostructures and microstructures resembling those of lotus leaves may also have superhydrophobicity and self-cleaning functions; as a result, they could be used in various applications, such as in outfits, tents, building walls, or exterior surfaces of transportation vehicles like cars, ships, or airplanes. In this study, coating films were prepared by dip coating method using polypropylene polymers dissolved in a mixture of solvent, xylene and non-solvent, methylethylketon, and ethanol. Additionally, attempts were made to prepare nanostructures on top of microstructures by coating with the same coating solution with an addition of carbon nanotubes, or by applying a carbon nanotube over-coat on polymer coating films. Coating films prepared without carbon nanotubes were found to have superhydrophobicity, with a water contact angle of 152˚ and sliding angle less than 2˚. Coating films prepared with carbon nanotubes were also found to have a similar degree of superhydrophobicity, with a water contact angle of 150 degrees and a sliding angle of 3 degrees.

RuO2 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판 위에 RuO2 /LiPON/RuO2의 다층 구조로 이루어진 전고상의 박막형 마이크로 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 전극용 RuO2박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 O2/[Ar+O2]비를 증가시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 상온에서의 충-방전 측정을 통해 RuO2 박막의 미세구조에 따라 슈퍼캐패시터의 사이클 특성이 영향을 받는 것을 알 수 있었다. Glancing angle x-ray diffraction(GXRD)과 transmission electron microscopy (TEM) 분석을 통해 산소 유량의 증가가 RuO2박막의 미세 구조의 영향을 주는 것을 알 수 있었고, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 산소 유량 비의 증가가 Ru과 산소간의 결합에도 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한 사이클 후 슈퍼캐패시터의 TEM 및 AES depth profiling 분석을 통해, 충-방전 시 RuO2와 LiPON과의 계면반응에 의해 형성된 계면 층이 사이클 특성에 영향을 줌을 알 수 있었다.

마이크로파 유전체의 품질계수 측정에 사용되는 cavity resonator 방법에 대하여 실제 측정 결과와 전자기 시뮬레이션엔 의한 결과를 비교하였다. 시뮬레이션 기법을 이용하여 마이크로파 유전체의 산란계수 S12 를 실제로 측정한 간과 시뮬레이션에 의해 구해진 값을 비교하였으며 마이크로파 유전체 내부에 기공이 있는 경우와 유전율이 다른 이차상이 존재할 때 마이크로파 품질계수가 어떻게 변화하는지를 검토하였다. 시뮬레이션을 통하여 기본 공진 모드인 TE01δ모드를 쉽게 찾을 수 있었으며 기공 및 이차상에 의한 품질계수의 저하를 정성적으로 확인할 수 있었다

MPECVD법을 이용하여 다이아몬드 박막을 p형 Si(100)기판 위에 증착하였다. 증착하기에 앞서, 핵생성 밀도를 향상시키기 위하여 40-60μm 크기의 다이아몬드 분말을 사용하여 6분간 초음파 전처리를 행하였다. 이런 전처리 과정 후, 다이아몬드 박막을 900˚C, 40Torr, 1000W microwave power에서 CH4와 h2사용하여 증착하였다. 이렇게 형성된 다이아몬드 박막의 순수도는 Raman spectroscopy로 측정하였으며 박막의 표면은 SEM으로 , 그리고 미세구조와 미세결함은 TEM으로 조사하였다. 반응기체 중 CH4의 농도가 증가함에 따라 다이아몬드의 정형적인 Raman peak와 더불어 다이아몬드가 아닌 제 2상의 peak가 증가하였다. SEM에 의한 박막의 표면은 CH4가 증가함에 따라 박막의 표면이 뚜렷한 결정형상에서 cauliflower 형태로 변화하였다. 다이아몬드 박막의 결함밀도는 CH4농도가 증가함에 따라 증가하였으며 결함 중 대부분은 111twin이였다. 그리고 MTP(Mulitply Twinned Particle)는 5개의 (111)면으로 형성된 결정으로, 5개의 (111)면은 각각에 대해서 Twin되어 있으며 five-fold symmetry를 나타내었다. 계면에서는 다이아몬드내의 결함들이 핵생성 site를 함유한 작은 지역에서부터 V형재로 퍼져 나갔다.

마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법은 터널시공 시 지반개량을 위해 자주 사용된다. 본 연구는 교량기초 직하부에 터널 굴착시공 시 마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법의 사용에 따른 교량과 터널지보재의 영향을 검토한다. 이를 위해 교량의 시공단계와 보조 공법의 단계를 포함하여 단계를 세분화하고, 상시 하천의 수압이 작용하고 있으므로 침투류-역학 연계해석을 수행한다. 이 결과 설계기준값을 상회하는 교각의 부등침하, 교각기초의 각변위량이 발생되는 것으로 조사되었으며, 교량 받침부에 상당량의 추가 반력이 작용되는 것으로 나타났다. 또한 지보재의 응력도 거의 모든 단계에서 기준값을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로시멘트 그라우팅의 시공과정에서 작용하는 주입압이 하부의 암반 층에 의해 구속됨에 따라 주변 지반에 직접 전달 되고, 특히 상부구조물에 큰 영향을 주기 때문인 것으로 판단된다. 단층 대를 보강 하기 위한 마이크로시멘트 그라우팅은 중고압의 가압이 필요하며, 그라우팅에 의한 주입압은 상부구조물의 안전성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 구조물의 직하부에서 시공되는 마이크로시멘트 그라우팅에 대한 안전성 검토시 주입압에 의한 지반의 거동 및 구조물의 안전성에 대한 검토과정이 반드시 포함되어야 하며 주입압의 설정 및 관리가 매우 중요하다.

지표-지각환경을 구성하는 지질매체의 구조와 성질의 정량적-체계적 이해를 위한 예비연구로, 매질을 구성하는 입자의 모양, 크기, 충전 밀도가 공극 구조의 특성과 매질의 성질에 미치는 영향을 알아보기 위해 입자의 모양이 구형인 글래스 비드와 모양이 불규칙한 실리카 젤을 이용하여 입자 크기와 공극률이 서로 다른 다양한 다공성 매질을 준비하였고, 핵자기공명 현미영상을 이용하여 약 50 μm의 분해능으로 삼차원 영상을 획득하였다. 분석 결과, 지름 약 0.2~1.3 mm 크기의 입자로 구성된 다공성 매질의 비표면적은 2.5부터 9.6 mm2/mm3, 공극률은 0.21에서 0.38, 투수율은 11.6에서 892.3 D이며, 이는 일반적인 미고결 샌드가 갖는 값의 범위에 해당된다. 비표면적, 공극률, 투수율의 관계는 Kozeny 식에서 예상된 경향과 비교적 일치하였다. 상자집계 프랙탈 차원은 공극률, 비표면적과의 관련성이 높으며, 공극률이 0.29~0.38일 때 비표면적이 약 2.5부터 6.0 mm2/mm3까지 증가할수록 프랙탈 차원이 2.6에서 3.0까지 선형으로 증가하며, 공극률이 0.21~0.28일 때 비표면적이 약 2.5부터 9.6 mm2/mm3까지 증가할수록 프랙탈 차원이 2.5에서 3.0까지 선형으로 증가한다. 실제 다공성 사암에 포함된 유체의 삼차원 구조를 핵자기공명 현미영상으로 영상화하였고, 이에 대한 비표면적은 0.33 mm2/mm3, 공극률은 0.017, 투수율은 30.9 mD, 상자 집계 프랙탈 차원은 1.59로 계산되었다. 본 연구에서 제시된 것과 같이 핵자기공명 현미영상은 다양한 다공성 매질의 삼차원 공극 구조를 영상화할 수 있고, 삼차원 공극 구조에 대한 상자집계 프랙탈 차원은 본 연구에서와 같이 다양한 공극 구조에 대해 분석이 가능하며, 다공성 매질의 이동 특성을 나타내는 매개 변수들과 지진파 감쇠 등에 대한 조절 인자로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.