• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.8-14
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• 2013

천연가스에 수소를 첨가하는 수소-천연가스 혼합연료 (HCNG) 엔진 기술은 수소의 빠른 화염속도와 넓은 가연범위를 이용하여 출력 및 배기성능을 최적화하는 기술로서 희박연소 한계를 증가시킴으로써 열효율의 개선은 물론 유해배출물의 저감을 얻을 수 있다. 그러나 과급장치를 사용하는 희박연소 엔진의 경우 전부하 운전조건에서 희박연소 한계의 증가는 충분한 공기량을 공급할 수 있도록 과급용량의 증가가 선결되어야 구현될 수 있다. 본 연구에서는 HCNG 엔진 개발의 일환으로 과급시스템의 변경에 의한 엔진의 출력특성을 파악하고, 과급용량 증대의 적용가능성을 검토하고자 하였다. 터보차저가 과급압력의 증대 보다는 유량이 증가된 영역에서 효율이 높게 설계된 경우 농후한 혼합기 조건에서는 과급압력이 감소되더라도 제원상의 출력을 만족하며 효율적인 운전이 가능하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.424-426
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• 2008

초소형 가스터빈에 사용되는 소형 고속 구름베어링의 연료윤활 특성을 실험적으로 조사하였다. 윤활유로는 항공용 가스터빈에서 사용되는 MIL-PRF-7808 터빈오일과 항공용 가스터빈의 추진연료로 사용되는 JP-8 연료를 사용하여 운용특성을 비교하였고, 시험용 베어링으로는 내경 17 mm의 깊은 홈(deep groove) ball bearing과 내경 20 mm의 원통형(cylindrical) roller bearing을 사용하였다. 베어링의 연료윤활에 따른 특성을 비교하기 위하여 오일 및 연료를 공급하며 고속베어링 시험을 수행할 수 있는 시험 장치를 개발하여 하중, 냉각공기 온도, 윤활유량 및 회전속도를 변화시키면서 시험을 수행하였다. 30,000 rpm에서 70,000 rpm까지 회전속도를 변화시키면서 시험한 결과 깊은 홈 볼베어링은 축하중과 회전속도가 증가하는 경우 베어링 케이지에 마모가 발생하였으며 마모상태는 오일윤활보다 연료윤활시 마모가 더 많이 발생하였고 본 베어링의 속도한계인 59,000 rpm까지는 연료 윤활로 운용이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 연료윤활의 경우가 오일윤활의 경우보다 베어링 온도가 더 낮은 것을 알 수 있었는데 이는 베어링의 냉각특성이 연료윤활인 경우가 오일윤활의 경우보다 더 좋기 때문이라 판단된다. 본 실험을 통하여 소형 항공용 가스터빈의 주축 베어링 윤활방식으로 연료윤활 방식이 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권4호
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• pp.59-70
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• 2021

슬링거 연소기 회전연료노즐의 유량과 회전수의 변화에 따른 분무 특성을 관측하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 물 공급장치, 고속 회전모터, 회전연료노즐, 시험용 챔버로 구성된 분무 시험리그를 구성하였으며, 고속카메라와 고출력 광원을 사용하여 회전연료노즐 오리피스로부터 토출되는 물의 분무를 가시화하였다. 실험 결과 유량이 감소하고 회전수가 증가할수록 미립화가 향상됨을 확인하였다. 분무 특성 모드와 성능함수로 구성된 맵을 도출한 결과, 기체의 공기역학적 Weber 수와 액체-기체 모멘텀 플럭스 비는 액체의 주 분열 특성과 관련이 있으며, 액체-기체 모멘텀 플럭스 비와 Rossby 수는 액체 분출 모드와 밀접한 상관관계를 가짐을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.65-70
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• 2023

반도체 공급설비에 사용되는 인화성 물질은 고온·고압에서 제조되는데, 반도체 산업이 정밀화, 대형화되면서 사용되는 물질의 양도 급격히 증가하고 있다. 최근 반도체 소재 제조 공정에서 제품을 만들기 위한 원료인 아세트산 취급 작업 도중 화재·폭발이 발생하였는데, 원료의 물리화학적 특성 인식 부족, 원재료 간의 이상반응 가능성 검토 부족, 스플래쉬 필링이 일어날 수 있는 설비의 장치 부족, 화재·폭발 예방을 위한 공기 유입 방지 부족 등 전체적으로 문제점이 파악되었다. 따라서 본 연구에서는 발생한 사고의 원인을 정확히 파악하고, 인화성 액체를 다량 취급하는 공정에서 발생할 수 있는 화재·폭발을 예방하기 위하여 Hopper와 같은 설비 구축, AOPS 구성설치, 근로자의 인식 변화까지 다양한 관점에서 의견을 제시하고자 한다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제10권3호
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• pp.141-154
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• 2004

자연에너지인 태양열을 동력원으로 하여 구동되는 물펌프는 물이 많이 필요한 여름철에 과 열원인 태양에너지가 강하므로 매우 이상적인 장치라 할 수 있다. 본 연구에서는 태양열 물펌프의 자동화운전을 실현하고자 작동물질의 압력변화를 감지하여 자동 운전되도록 하였으며, 이에 필요한 제어논리를 개발하고 회로론 구성하였다. 실험에서는 장치를 제작. 실험, 분석하였고 분석항목은 양수량과 효율, 압력, 온도를 분석하였다. 또한 자동화에 필수적인 응축기 진공을 위한 응축기의 최소 전열면적을 설계하였으며, 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 복사에너지를 동력으로 변환하여 물을 양수할 수 있었고, 자동화 제어회로에 의해 사이클을 반복할 수 있었다. 2 양수는 60분 동안에 13사이클을 수행하였으며, 사이클 당 소요시간은 약 4.9분이었다. 총 양수량은 69,200cc, 사이클 당 평균 5,320cc를 양수하였다. 이 과정동안 장치의 열효율은 $0.030\%$로 나타났다. 3. 실험과정에서 기액 분리탱크 내의 작동물질 증기의 온도는 물탱크로 증기를 배출하기 전후에 따라 약 $41\~49^{\circ}C$ 범위에 있었으며, 상당히 균일하게 변동하고 있었다. 물탱크와 공기탱크내의 온도는 약 $30^{\circ}C$ 정도 부근에서 유지되고 있었으며, 응축기 냉각수공급온도는 실험기간 중 $10\~13^{\circ}C$ 범위를 나타내었다. 응축기 출구온도는 $14\~17^{\circ}C$ 정도로서 응축기 냉각수의 입출구 온도차는 실험초기를 제외하면 약 $4^{\circ}C$ 전후로 나타났다 4. 기액 분리탱크 내의 압력은 자동화 프로그램 된 범위인 150$\~$450hPa(gauge)를 매우 정확하게 유지하였으며, 공기탱크내의 압력은 약 1200hPa로 나타났다. 응축기내의 압력은 약 600hPa로서 진공을 잘 유지함으로서 사이클을 반복하는데 문제가 없었다. 5. 한국의 전국 하루 평균 3.488kWh/($m^2{\cdot}day$)의 태양에너지를 기준으로 장치의 열효율이 $0.1\%$를 적용하고 전 양정을 10m로 보면 태양열복사 단위면적 $m^2$ 당 약 128kg의 물을 양수할 수 있을 것으로 예상된다.

• 전기화학회지
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• 제12권4호
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• pp.329-334
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• 2009

본 연구는 연료전지 운전시 전극 촉매 및 전해질막 내에서 발생하는 연료 및 산화제의 산화/환원 반응 메커니즘, 이동현상, 구성품 열화현상 등을 핵자기 공명 (NMR, Nuclear Magnetic Resonance)을 이용하여 연료전지의 분해나 시료 채취 없이 제자리 (in situ) 분석할 수 있는 진단장치용 연료전지 개발에 관한 것이다. NMR에 사용되는 연료전지는 특수하게 제작된 TCD (Toroid Cavity Detector) 탐침 내부에서 작동하여야 하며, TCD 탐침이 가지는 기하학적 제한 요소들로 인해 일반적인 평판형 연료전지와 달리 원통형으로 제작된다. 이로 인해 반응물의 공급이나 생성물의 제거가 어려우며 누수 현상 및 불균일한 압력 분배가 발생하여 성능이 낮다. 따라서, in situ NMR 분석용 연료전지가 가지는 구조상의 특징인 원통형에 적합한 유로를 설계하고 제작하여 물질 전달 특성을 개선해야 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 NMR 장비 내의 자기장에 영향을 미치지 않는 비자성 물질을 이용해 원 통형 공기극 유로를 개발하여, 산소의 공급 및 반응물의 제거를 원활하게 하였다. 또한, 체결 압력을막-전극 접합체에 균일하게 분배하여 누수 및 누액을 차단하였다. 이를 통해, 상온에서 약 $36mW/cm^2$의 우수한 성능을 나타내는 in situ NMR 진단용 직접 메탄올연료전지 시스템을 개발하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.633-643
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• 2015

본 연구의 목적은 고효율 미세기포 공급장치인 산기관을 개발하기 위하여, 미세기포를 이용하여 하폐수에 용존산소를 효율적으로 공급하고 슬러지에 의한 기공의 막힘을 최소화함으로써 호기성 미생물에 의한 유기물 분해공정의 효율성과 내구성을 개선하고자 하였다. 종래의 미세기포 산기관을 개선하기 위하여, 실험과 전산해석 방법을 이용하여 미세기포를 발생시키면서 슬러지에 의한 막힘현상이 없는 원뿔형 산기관을 개발하였다. 전산해석을 통하여 단위 산기관 내부의 공기유동패턴을 확인하여 산기관 설계를 보완하고, 모의 생물반응기에 단위 산기관을 적용하여 발생 기포 거동 실험과 2상유체유동에 대한 전산해석을 수행하였다. 실험 결과로서 모의 생물반응기 내에서 발생기포 수직 길이 및 상승속도 등 기포거동에 대한 통계치를 도출하였으며, 전산해석 결과로서 기포군의 거동을 포함한 유동특성에 대한 메커니즘을 규명하였다. 이를 통하여 고효율 산기관 설계를 체계화하였고 모의 생물반응기 내에서 기포거동과 내부유동 현상을 규명함으로써, 실증 수처리장 규모 생물반응기에 산기관 군체를 적용하여 산소전달특성 및 내부유동특성을 파악하고 시스템을 설계하는데 중요한 근거를 제시하였다.

• 대한소아치과학회지
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• 제30권1호
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• pp.124-131
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• 2003

최근 치과영역에서 아산화질소(Nitrous Oxide)를 이용한 의식하 진정과 필은 진정의 임상 적용이 증가함에 따라 수술실 또는 진료실 환경이 아산화질소로 오염될 수 있다. 비록 낮은 농도일지라도 장기간 아산화질소에 노출 시 자연유산의 증가, 기형아 출산 증가, 말초신경염 및 운동신경 장애 등과 같은 부작용을 초래하는 것으로 알려져 있다. 호흡시 흡입 공기의 구성성분의 변화를 줄 수 있는 구강 입구로부터 반경 12 inch 이내 영역인 호흡대역(Breathing zone)에서 아산화질소 농도는 치료자에게 영향을 주게된다. 소아 환자에게 주로 적용되는 깊은 진정시는 환자의 구호흡양에 따라서 호흡대역에서 아산화질소의 농도에 영향을 주게되므로, 깊은 진정시 구호흡의 증가 원인을 규명하기 위해 잉여가스 배출 방법을 달리하여 호흡대역에서 아산화질소 농도를 측정 비교하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 깊은 진정을 시행하는 경우 호흡대역에서 아산화질소의 농도는 공급 가스량 증가에 의한 비기도 저항 증가에 따라 증가하는 양상을 보였다. 호흡대역에서 아산화질소 농도 증가는 구호흡 증가에 의한 것이며 구호흡은 비기도 저항과 관계가 있다 할 수 있다. 즉 비기도 저항 증가는 구호흡의 한 요인이라 할 수 있다. 음압을 사용한 호기가스 배출장치를 사용하여도 NIOSH에서 권장하는 허용치에는 미치지 못하였고 이를 위해서는 팬이나 다른 제거 장치가 함께 사용되어야 한다. 2. 구강편도의 크기는 기도 저항이 적은 경우 즉 음압을 사용하여 호기가스 제거하는 경우 구호흡에 영향을 주었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.259-260
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• 2011

대기압 플라즈마는 멸균과 살균, 지혈, 피부재생, 치아 미백 등 여러 의학 분야를 대상으로 그 효과를 나타내고 있으며, 플라즈마 장비를 만들어 내기 위해 부피가 큰 진공 장비가 필요하지 않다는 점에서 대기압 플라즈마는 그 활용과 효과에 있어 큰 기대를 받고 있다. 대기압에서 플라즈마는 다양한 주파수를 이용하여 만들어져 왔으며, 본 연구실에서 연구하고 있는 수백 MHz-수 GHz 대역의 파워를 사용하는 플라즈마의 경우 대기압 플라즈마를 의학 분야에 사용할 때 만족해야 할 조건들에 만족하는 특성을 보여준다. 기존의 고주파를 사용하는 장비의 경우 추가적인 Matching 장비로 인해 플라즈마를 만들기 위해 큰 장비와 높은 파워가 필요한 단점이 있었다. 하지만 이 마이크로웨이브 장비는 전송선 이론을 기반으로 장비 자체가 구조적인 Matching이 이루어 지도록 설계되었다(그림 1). 즉, 추가적인 Matching 장비의 필요 없이 외부에서 파워를 주는 것만으로 플라즈마를 발생 시킬 수 있으며, 50% 이상의 파워 효율을 보여준다. 또한 그 크기도 손에 쥐고 사용할 수 있을 볼펜 정도의 크기이며, 3W의 정도의 저 전력으로 플라즈마를 발생 시켰다. 높은 에너지를 가지는 전자들은 공급되는 기체뿐만 아니라, 주변 공기와의 반응하여 여러 응용분야에 적합한 활성 종을 다량 만들어내게 된다. 본 연구실의 강점인 플라즈마 시뮬레이션으로 얻은 결과에서 주파수가 올라 갈수록 높은 에너지를 가지는 전자들이 많아지는 것을 보여준다. 그리고 발생시킨 플라즈마의 광학 특성에서도 생의학 분야에 적합한 많은 활성 종들이 발생 되는 것을 확인하였다. 일반적으로 의학 분야에 사용되는 플라즈마의 경우 플라즈마에서 발생하는 열에 의한 피해를 최소화 하는 것이 중요하다. 마이크로웨이브 플라즈마의 경우, 그 플라즈마의 온도가 50$50^{\circ}$C 미만으로 의학 분야에 사용하기 적합하다. 또한 구동 주파수가 올라갈수록 플라즈마를 유지하는데 필요한 전압이 상대적으로 낮아지게 되는데, 이는 전기적 쇼크 등 플라즈마 의용에서 발생하는 안전성 문제에 있어서도 마이크로 웨이브 장비가 좋은 점이다. 본 플라즈마 장비를 구동하기 위한 손바닥 크기 정도의 소형의 전용 파워 장치를 개발함으로써 저전력 소형 플라즈마 장치를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 마이크로 웨이브 장비는 여러 가지 분야에서 그 효과를 검증 받았다. 혈액 응고 실험에서 30초 정도의 짧은 처리만으로도 자연 응고에 비해 탁월한 지혈 효과를 보여줬다 (그림 2). 충치를 발생시키는 대표적인 구강균인 S.mutans의 살균 실험에서 Ti02와의 복합적인 처리를 통해 30초 미만의 처리로 처리하지 않은 것에 비해 10-6 만큼의 줄어드는 살균 효과를 보여줬다. 뿐만 아니라 치아의 미백에 있어서도 탁월한 효과를 나타냈다. 현재 본연구실에서는 마이크로 웨이브 장비의 기본적인 구조를 응용하여, 좀더 넓은 영역을 처리할 수 있는 대면적 마이크로 웨이브 장비를 위한 연구를 수행 중이다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제47권3호
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• pp.105-111
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• 2015

2013년 12월 말, 에볼라 바이러스는 서아프리카에서 발발했다. 기니를 시작으로 라이베리아, 시에라리온으로 빠르게 퍼지게 되었다. 에볼라 바이러스(자이르형 에볼라 바이러스)는 외피, 비분절, 음성단일가닥 RNA바이러스이다. 에볼라 바이러스는 인수공통 전염병이다. 바이러스는 처음 감염된 야생동물과 접촉 한 후, 혈액, 땀, 소변, 정액, 모유 등의 체액과의 직접적인 접촉을 통해 사람 대 사람으로 전염된다. 그러나 공기로 전염되지는 않는다. 잠복기는 2~21일이다. 에볼라 바이러스는 내피세포, 단핵 식세포, 간세포를 감염시킨다. 감염 후 바이러스가 숙주의 면역 시스템을 회피하기 위해 여러 메커니즘을 사용한다. 이것은 혈관, 간 등의 내부 조직 및 기관에 막대한 피해를 주어 죽음에 이르게 한다. RNA 바이러스에 대한 대부분의 실험은 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)라 기술에 의존한다. 이 방법은 매우 민감하지만 숙련된 과학자, 전원 공급 장치 요구하며 비싸다. 스트립 분석기법(효소면역분석법, ELISA)은 에볼라 바이러스 항원 또는 항체를 검출한다. 이 기법은 저렴하며, 전기, 냉장 장치가 필요하지 않다. 실험적인 치료 및 백신 개발에 관한 지속적인 노력에도 불구하고, 에볼라 바이러스 질환은 현재 치료법에 제한이 있다. 그러므로 신속하고 정확한 진단이 환자관리, 감염예방, 관리대책에 있어서 매우 중요하다.