점성 핑거링(VF) 불안정성에 대한 되돌릴 수 없는 A+B → C 반응의 영향을 이론적 및 수치적 방법을 통해 연구하였다. 본 연구진의 선행연구 [M. C. Kim et al., “Unstable miscible displacements in radial flow with chemical reactions,” J. Fluid Mech. 917, A25 (2021)]에서 새롭게 정의한 점도 로그비 RPhys 및 RChem을 사용하여, 점도 분포 및 안정성 특성이 RPhys와 RChem에 따라 체계적으로 분류되는 반응성 계에 대해 선형 안정성 방정식을 도출하였다. 선형 안정성 해석은 성장률이 큰 음의 값을 갖는 가장 덜 안정한 초기 교란을 확인하였으며, 이는 RPhys 및 RChem의 값과 무관하게 초기 단계에서는 계가 무조건적으로 안정함을 의미한다. 더 긴 시간 구간에서는 자기유사 영역에서 준정상상태 근사를 사용하여 안정성 해석을 수행하였다. 비선형 수치 시뮬레이션의 초기 조건으로 선형 안정성 해석 결과를 채택하여, VF의 발달이 성공적으로 시연되었고, 화학 반응이 물리적으로 안정한 계(RPhys<0) 및 중성(RPhys=0)에서도 VF 불안정성을 유도함을 발견하였다. 또한 물리적으로 불안정한 계(RPhys>0)에서는 VF의 성장 속도를 촉진하고 지연시키는 효과가 동시에 나타남을 확인하였다. 아울러 RChem=0인 경우 무한히 빠른 반응 계가 비반응 계로 퇴화한다는 점을 명확히 하였는데, 이는 선행연구에서 설명할 수 없었던 제한 사항이었다.

휘발성 용매의 빠른 증발로 인해 고분자 용액 박막에서 용질성 마랑고니 불안정성(solutal Marangoni instability)이 발생하는 메커니즘을 수치적으로 연구하였다. 증발하는 표면을 가로질러 질량, 운동량 및 농도의 보존을 고려함으로써, 물리적으로 타당한 운동학적 및 경계 조건을 도출하고 수치 시뮬레이션에 구현하였다. 고분자 용액의 건조를 보다 현실적으로 모사하기 위해, 용매의 80%가 증발될 때까지의 과정을 대상으로 농도 의존 증발 속도, 점도 및 확산성과 계면의 이동을 반영하였다. 수치 시뮬레이션 결과, 건조가 진행되는 동안 막 내에서 대류 셀 운동의 생성과 병합이 이어지면서 표면 패턴이 형성되는 것으로 나타났다. 고분자 필름의 건조 및 두께 편차를 포함한 표면 지형의 발달은 마랑고니 응력, 표면장력, 증기 되받침 압력(vapor recoil pressure), 증발 속도, 고분자의 초기 농도, 그리고 농도에 따른 점도와 확산성의 변화와 같은 다양한 물리 현상에 의존한다. 한편, 증기 되받침 힘(vapor recoil force)은 불안정성 운동의 개시와 증발 표면의 불규칙성에 거의 역할을 하지 않는 것으로 나타났다. 또한 증발에 따른 농도 증가로 인한 확산성 감소와 점도 증가(농화에 따른 점도 증대)는 스킨 층(skin layer) 형성에 결정적인 역할을 하는데, 이는 마랑고니 불안정성 운동을 억제함으로써 농축된 고분자 용질의 대류 수송을 방해하기 때문이다.