Advances made in membrane technology have to do with either enhancing separation efficiency or improving the permeation flux. Enhancing the separation efficiency, however, inevitably led to reducing the flux, and improving the permeation flux resulted in a loss in the separation efficiency. In this presentation, we suggest multiscale porous membranes with inverse-opal structures that allow for high permeation flux without sacrificing separation efficiency. In order to create the multiscale architectured membranes, primary structure of inverse opal having macropores is first prepared. Then, secondary nanostructures are incorporated to elaborately tune the pore size, tortuosity, and interfacial properties. Finally, the constructed multiscale architectures are utilized for water-treatment or removal or organic molecules.

본 논문에서는 브리징 스케일 분해를 기반으로 멀티스케일 문제에 대한 설계민감도 해석법을 개발하였다. 나노 기술의 급속한 발전으로 인해 나노 수준의 해석의 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. 최근 분자동역학과 연속체역학의 연성문제에서 많은 해석 방법들이 개발되었다. 본 논문에서는 연성시스템 해석을 위해 브리징 스케일 기법을 사용한다. 전체 영역의 분자동역학 시스템의 해석은 많은 양의 계산 비용이 들기때문에 분자동역학과 연속체 시뮬레이션의 연성시스템을 선호한다. 분자동역학과 연속체 수준 사이의 정보 교환은 분자동역학과 연속체의 경계에서 일어난다. 브리징 스케일 법에서 일반화된 랑지벵 방정식은 축소된 영역의 분자동역학 시스템 해석을 위하여 요구되고, 시간이력 커널을 사용하여 구한 GLE 힘은 분자동역학 시스템에서 경계에 있는 원자들에 작용한다. 그러므로 분자동역학과 연속체 수준의 시뮬레이션을 분리해서 해석할 수 있으며 계산 과정을 가속시킬 수 있다. 연성문제의 시뮬레이션 이후에는 설계의 최적화를 위해 설계민감도 해석의 필요성이 자연스럽게 나타나며 전체 시스템의 성능은 나노 스케일의 효과를 고려해서 최적화된다. 설계구배 기반 최적화에서 설계민감도가 요구되지만 유한차분법으로 구한 민감도는 문제가 대형화될 때 계산비용의 제한때문에 비실용적이나 해석적 설계민감도는 효율적인 강점을 갖는다. 본 연구에서는 연성된 분자동역학-연속체 멀티스케일 문제에서 해석적 설계민감도를 유도하여 정확성과 향후 최적설계로의 활용 가능성을 확인하였다.

본 논문에서는 배터리 전극 해석을 위한 응력-확산 완전 연계 멀티스케일 해석기법을 고안하였다. 제안된 방법에서는 먼저 리튬농도에 따른 확산계수 및 기계적 물성을 계산하였다. 이를 고려하여 확산에 의한 응력뿐만 아니라 응력에 의한 확산거동 변화까지 모두 고려한 응력-확산 완전연계 연속체 모델을 유한요소 기반으로 구성하였다. 이를 통해 실리콘 나노와이어 음극의 충/방전 전산 모사를 수행하였다. 이러한 해석결과를 통하여 기존의 확산에 의한 응력 연속체 모델보다 더 실제와 가까운 해석결과를 제안된 방법이 보여줌을 확인할 수 있었다.

The study on the fabrication of iron powder from forging scales using hydrogen gas has been conducted on the effect of hydrogen partial pressure, temperature, and reactive time. The mechanism for the reduction of iron oxides was proposed with various steps, and it was found that reduction pattern might be different depending on tem- perature. The iron content in the scale and reduction ratio of oxygen were both increased with increasing reactive time at 0.1atm of hydrogen partial pressure. On the other hand, for over 30 minutes at 0.5 atm of hydrogen partial pressure, the values were found to be almost same. In the long run, iron metallic powder was obtained with over 90% of iron content and an average size of its powder was observed to be about 100 µm.

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 유한요소해석 기반의 균질화 기법을 통해 나노복합재의 열전도 특성을 정확하고 효율적으로 예측할 수 있는 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 제안하였다. 나노입자의 크기효과가 나노복합재의 유효 열전도 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 크기가 다른 구형 나노입자가 첨가된 나노복합재의 열전도 계수를 분자동역 학 전산모사를 통해 예측했고, 그 결과 나노입자의 크기가 작아질수록 계면에서의 Kapitza열저항에 의해 나노복합재의 열 전도 계수가 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 나노입자의 크기효과를 균질화 해석모델을 통해 정확하게 묘사하기 위해 Kapitza 열저항에 의한 계면에서의 온도 불연속 구간과 고분자 기지가 높은 밀도를 가지며 흡착되는 유효계면을 추가 적인 상으로 도입하여 나노복합재를 입자, Kapitza 계면, 유효계면, 기지로 구성된 4상의 연속체 구조로 모델링하였다. 이 후 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 통해 유효계면의 열전도 계수를 나노복합재의 열전도 계수로부터 역으로 예측 했으며, 이를 입자의 반경에 대한 함수로 근사하였다. 근사 함수를 토대로 다양한 입자 체적분율과 반경에 대한 나노복합 재의 유효 열전도 특성을 예측하였으며, 유효계면에 대한 매개변수 연구를 수행하였다.

Scale generation in the inside of a pipe IS restricted by reduction and oxidation(REDOX) reaction of alloyed metal of Cu-Zn. To measure the scale generating rate in the 1.67 mm of inside diameter of stainless steel tube, 300 ppm of CaCO3 solution is circulated in the REDOX reactor and stainless steel tube in the order. In the case of CaCO3 solution treated by REDOX reactor, flowing is maintained without plugging in the stainless steel tube, and the concentration of Cu and Zn in the circulating solution showed less than 1 ppm, which is equal to that of untreated by REDOX reactor. The crystal type of CaCO3 generated by crystalline nucleus of Cu or Zn, mostly showed aragonite type.

This paper is a new method for prevent. The particulate scale. stero-microscope were used for the scale removal experiment to improve mineralogical characteristics and the reduction of scales in heat pipe. Generally, the scale in the heat pipe consists of calcium carbonate minerals, such as calcite and aragonite which are precipitated by the reaction of Ca and CO2 in the water. Copper alloy metal could eliminate the scale and prevent the production of scale in the heat pipe.

본 논문에서는 사진이나 동영상으로부터 게임 배경 영상을 생성하기 위한 영상 추상화 기법을 제시한다. DeCarlo 등이 제안한 방법 [9]에 기반하여 개발된 이 방법은 에이다부스트 알고리즘을 이용해서 인식된 여러 개의 부분과 나머지 부분들에 대해서 서로 다른 스케일로 추상화를 수행함으로써 선택적으로 다중 스케일 구조의 추상화된 영상을 생성할 수 있다. 이 방법은 여러 정지 영상 및 동영상에 적용되어서 다양한 결과를 보여준다. 이 방법은 제한된 자원을 가진 게임 개발 환경에서 게임 배경에 많은 자원을 투입하기 힘든 상황에서 유용하게 사용될 수 있다.

본 연구는 선형 단순화(line simplification) 방법을 이용하여 수행된 지도 일반화(map generalization) 결과를 실증적으로 비교×검토하는 목적으로 수행되었다. 즉, 더글라스-패커(Douglas-Peucker) 알고리즘을 실제 사례연구에 적용하여, 상이한 허용오차(tolerance) 적용에 따른 결과를 라인의 총 길이와 선분의 수를 중심으로 비교하였다. 미국 뉴욕주 서부 지역을 사례지역으로 선정하여, USGS에서 제공되는 1:24,000 축척의 DLG 포맷의 수문 선형 지도 데이터가 사용되었다. 분석 결과, 허용오차가 커짐에 따라총 길이가 완만하게 줄어드는 반면, 구성 선분의 수는 급격하게 줄어들었다. 또한 이들 간의 강한 양(+)의 상관관계가 탐색되었다.

본 연구에서는 1990~2005년 사이에 일본전국의 109개의 주요하천유역에서 조사된 어류, 식물, 조류 데이터를 이용하여, 각 생물종의 종수와 기후 및 지형의 환경인자와의 관계를 분석하고 모델링을 수행하였다. 그 결과, 어류, 식물, 조류의 분포는 각각 연평균 기온, 유역면적, 연간 강수량에 의해서 가장 많은 부분이 설명되었다. 또한, 광범위 스케일에서의 환경인자데이터를 이용한 각 생물종에 대한 일반화가법모델을 이용하여 일본전국의 하천유역의 각 생물 종수의 값을 예측하고 그 값을 지도화하였다. 예측값을 지도화하는 것은 관리자가 생물종의 다양성을 확보하기 위해서 보호해야할 지역을 새롭게 설정하거나, 생물다양성 보호지역의 유효성을 평가하는데 활용될 수 있다.

칼라 이미지 스케일은 칼라 전문가들의 지식에 의해 획득되고, 형용사와 대응되는 칼라(들)을 선택하기 위해 동일한 형용사 이미지 스케일들에서 형용사들과 칼라를 표현한다. 이들은 이미지 스케일을 얻기 위한 실험과 통계분석의 어려움 때문에 일반적으로, 단지 제한된 수의 칼라들만이 이미지 스케일에 위치한다. 이는 칼라를 선택하는 과정을 비전문가에게 어렵게 만든다. 본 논문에서는 이미지 스케일에 따라 연속적인 칼라를 제공하는 퍼지 K-근접 이웃 보간 방법에 기초를 둔 칼라 이미지 스케일의 보간 방법을 제안한다. 실험의 결과들은 보간된 이미지 스케일은 칼라 선택 과정에 있어 실용적으로 유용하게 사용될 수 있을 것이라 본다.

일반적으로 고전적인 탄성이론에서 매크로 스케일의 구조물의 물성은 구조물의 사이즈에 영향을 받지 않는다. 그 이유는 구조물 전체 체적에 대한 표면의 비율이 매우 작기 때문에 표면의 효과를 무시할 수 있기 때문이다. 그러나, 구조물 전체의 부피에 대한 표면의 비율이 커지게 되면 표면의 효과가 매우 중요한 역할을 하게 되며 지배적으로 나타나게 된다. 특히 나노 박막이나 나노 빔 등 나노 스케일의 구조물에서는 표면효과의 영향을 반드시 고려하여야만 한다. 분자 동역학 시뮬레이션은 이러한 나노 스케일의 구조물 역학적 해석을 위해서 그간 사용되어 온 일반적인 방법이었으나, 과도하게 요구되는 계산시간과 전산자원의 한계로 인해 여전히 수 나노 초 동안에 개의 원자들에 대한 시뮬레이션이 가능한 정도이다. 따라서 실제적으로 MEMS/NEMS 분야에서 사용되는 서브마이크 스케일에서 마이크로 스케일의 구조물의 분자동역학 시뮬레이션을 통한 해석은 가능하나 설계를 목적으로 했을 때는 현실적이지 못하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 분자 동역학 시뮬레이션 기법의 단점을 보완하고자 나노 스케일의 매우 작은 구조물에서 지배적으로 나타나는 표면효과를 고려할 수 있는 연속체 기반의 모델을 제시하고자 한다. 특히 본 논문에서는 박막구조물의 해석을 위하여 고전적인 Kirchhoff 평판이론을 바탕으로 표면효과를 고려할 수 있도록 하는 연속체 모델을 제안하고 이를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 그 해석 결과를 분자 동역학 시뮬레이션 결과와 비교하였다.

담양 지역의 음용 지하수 중에 형성된 망간 스케일의 지구화학적 특성을 규명하고자 하였다. 망간 스케일은 MnO 및 SiO2로 구성되어 있고, MnO의 함량은 56.61wt.%에서 68.69wt.%, 그리고 SiO2 함량은 1.56wt.%에서10.45wt.%로 나타난다. 망간 스케일 중의 Ba와 Mo 함량은 지하수 심도가 증가할수록 증가하여 나타나고 Zn과 Pb는심도가 증가할수록 감소한다. 망간 스케일을 x-선 회절 분석을 한 결과 birnessite, 석영 및 장석이 분석되었다. IR 분석에서 망간 스케일은 OH, H2O 그리고 birnessite에 의한 흡수 밴드가 관찰된다. SEM 및 EDS 분석에서 망간 스케일은 포도송이 구조, 과립 구조, 구상 구조 및 속이 빈 straw 구조로 되어 있는 것이 관찰된다. 이들 구조들은 고농도의 망간함량에 의해 단순히 과포화로 침전되었을 것으로 생각되며, 혹은 Lepthothrix discophora에 의해 미생물적으로 침전되었을 것으로 생각된다. 이들 구조들의 표면을 EDS로 분석한 결과 Mn의 원자(atomic) 퍼센트가 28에서 44범위로 나타나고 Si, K, Na, Ca, Cl, Cu, Zn 및 Ba 등이 검출된다.

전기투석 공정에서 이온교환막 표면에 형성되는 스케일 영향을 조사하기 위해 장기간 동안 운전되었다. 탈염공정 동안, Ca2+과 SO42- 이온의 농도는 농축실에서 연속적으로 증가하였으며 양이온교환막(Neosepta CMX)표면에 침전이 발생하였다. 초기 스케일 형성동안, 공정성능과 막 특성의 변화는 농축실 염농도 증가에 기인하여 일어나는 양이온교환막의 하계전류밀도가 감소하는 것을 제외하곤 미미하였다. 공정운전이 진행됨에 따라 양이온교환막의 한계전류밀도는 물의 해리 현상이 진행되어 300;A/m2까지 감소하였다. 막 오염은 농축실에서 양이온교환막 표면에 형성된 스케일과 물의 해리현상에 의해 유발된다는 결론을 얻었으며, 이러한 스케일 형성은 CaSO4의 용해도에 의해 예측 가능한 것을 알 수 있었다.

본 논문에서는 요소를 사용하지 않은 수치해석기법인 무요소법 중에서 다중해상도(multi-resolution)특성이 내재되어 있는 Reproducing Kernel Particle Method (RKPM)의 이중스케일 분해기법을 사용하여 RKPM의 형상함수를 상단성분과 하단성분으로 분리하고 이를 3차원 선형탄성해석과정에 적용하여 von Mises 응력장의 상하단성분을 유도하였다. 유도된 응력장의 상단성분을 이용하여 후처리과정을 거치지 않고도 응력의 고변화도 부위를 손쉽게 파악할 수 있는 기법을 개발하였으며 이를 이용한 효율적인 적응적 세분화기법의 적용가능성을 연구하였다. 대표적인 2차원 및 3차원 응력집중 문제에 적용하여 응력집중부위를 파악하고 간단한 적응적 세분화과정에 따른 절점추가를 통하여 해의 정도 향상을 파악해 본 결과, 본 연구에서 개발된 기법이 응력집중부위를 정확히 판정할 수 있었으며 효율적인 적응적 세분화기법의 유용한 도구로서 활용될 수 있음을 검증하였다.