• Title/Summary/Keyword: 공기극 압력

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Effect On the Air Permeability of Composting Bulking Agent (퇴비화 첨가제의 공기투과성에 대한 분석)

  • Kim, Byung Tae
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.20 no.3
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    • pp.71-82
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    • 2012
  • Common bulking agents in composting system include woody materials such as sawdust and woodchips. These bulking agents are mainly used for the purpose of the proper control of C/N ratio and moisture content in the composting. The topic for the effect on air permeability of bulking agents has far received relatively little attention in the composting field. This study investigated the effect of bulk density, moisture content, air-filled porosity, particle size and air flow rate on air permeability of several mixture ratios of sawdust and woodchip bulking agent. Increasing the moisture contents, the air-filled porosity was decreased and the particle size was increased for all kinds of bulking agent mixtures. Especially, with the increasing of mixing ratio of woodchip, these effects were sharply magnified. The air permeability respond to air-filled porosity was very similar to that for moisture content which was anticipated the linear relationship between air-filled porosity and moisture content. Above the region of moisture content 0.25 or 0.43(d.b.)(20 or 30% w.b.), the pressure drop decreased even though air-filled pore spaces were filling with water. Especially, to the particle size of 5 mm the pressure drop was decreased exponentially, so the air permeability was dramatically improved. By the water had the role of binding of the small particles, the macropores less resistances to air flow were created in the matrix. The effect of particle size on air permeability was much stronger than that of air-filled porosity or moisture content. And it is needed the preparing of initial particle size above 5 mm for efficient composting.

PBMS용 조리개형 공기 역학 렌즈의 수치해석적 연구

  • Kim, Myeong-Jun;Kim, Yeong-Seok;Kim, Dong-Bin;Mun, Ji-Hun;Gang, Sang-U;Kim, Tae-Seong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.279.2-279.2
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    • 2014
  • 반도체 선폭이 20 nm급까지 감소함에 따라 기존에 수율에 문제를 끼치던 공정 외부 유입 입자뿐만 아니라, 공정 도중에 발생하는 수~수십 나노의 작은 입자도 수율에 악영향을 끼치게 되었다. 이에 따라 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정 중 발생하는 입자를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 장비에 대한 수요가 발생하고 있다. Particle beam mass spectrometer (PBMS)는 이러한 요구사항을 만족할 수 있는 장비로 100 mtorr의 공정 조건에서 5 nm 이상의 입자의 직경별 수농도를 측정할 수 있는 장비이다. PBMS로 입자의 수농도를 측정하기 위해서는 PBMS 전단에서 입자를 중앙으로 집속할 필요가 있다. 공기역학렌즈는 PBMS 전단에서 입자를 집속시키기 위해 일반적으로 널리 사용되고 있는 장비로 여러 개의 오리피스로 이루어져 있다. 공기역학렌즈를 지나는 수송 유체와 입자는 이러한 연속 오리피스를 거치면서 팽창과 수축을 반복하며, 관성력의 차이로 인해 입자가 중앙으로 집속된다. 그러나 기존 공기역학렌즈는 고정된 직경의 오리피스를 사용하기 때문에 설계된 공정조건 이외에는 입자의 집속효율이 감소한다는 단점을 지닌다. 따라서 공정조건이 바뀔 경우 공기역학렌즈를 교체해야 되며, 진공이라는 환경하에서 이러한 교체는 많은 시간과 노력을 요구로 한다. 본 연구에서는 이러한 공기역학렌즈의 문제점을 해결하기 위해 다양한 공정조건에서 교체 없이 사용할 수 있는 새로운 형태의 공기역학렌즈인 조기래형 공기역학렌즈를 제안하였다. 각각의 오리피스가 중공의 직경을 변경할 수 있는 구조인 조리개의 형태로 설계되어 있어, 공정조건에 따라 중공의 직경을 변경함으로써 입자의 집속을 결정하는 요소인 Stokes number를 조절 할 수 있다. 이러한 조리개형 공기 역학 렌즈의 성능을 평가하기 위해 수치해석적인 방법을 이용하였다. 공기 역학 렌즈 전단의 압력을 0.1~10 torr까지 변화시켜가며 다양한 공정조건에서 오리피스의 직경만을 변경하여 입자 집속 가능 여부를 판단하였으며, 조리개 형태의 구조상 발생할 수 있는 leak로 인한 입자 집속 효율의 변화도 평가하였다.

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Three Dimensional Computational Study on Performance and Transport Characteristics of PEMFC by Flow Direction (유동방향 변화에 따른 고분자 전해질 연료전지의 성능 및 전달특성에 대한 3차원 수치해석적 연구)

  • Lee, Pil-Hyong;Han, Sang-Seok;Hwang, Sang-Soon
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.11 no.1
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    • pp.51-58
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    • 2008
  • Many researches for effects of different flow configurations on performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cell have extensively been done but the effects of flow direction at the same flow channel shape should be considered for optimal operation of fuel cell as well. In this paper a numerical computational methode for simulating entire reactive flow fields including anode and cathode flow has been developed and the effects of different flow direction at parallel flow was studied. Pressure drop along the flow channel and density distribution of reactant and products and water transport, ion conductivity across the membrane and I-V performance are compared in terms of flow directions(co-flow or counter-flow) using above numerical simulation method. The results show that the performance under counter-flow condition is superior to that under co-flow condition due to higher reactant and water transport resulting to higher ion conductivity of membrane.

Metal Foam Flow Field Effect on PEMFC Performance (금속 폼 유로가 고분자전해질 연료전지 성능에 미치는 영향)

  • Kim, Junseob;Kim, Junbom
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.32 no.4
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    • pp.442-448
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    • 2021
  • Flow field is an important parameter for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) performance to have an effect on the reactant supply, heat and water diffusion, and contact resistance. In this study, PEMFC performance was investigated using Cu foam flow field at the cathode of 25 cm2 unit cell. Polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy were performed at different pressure and relative humidity conditions. The Cu foam showed lower cell performance than that of serpentine type due to its high ohmic resistance, but lower activation and concentration loss due to the even reactant distribution of porous structure. Cu foam has the advantage of effective water transport because of its hydrophobicity. However, it showed low membrane hydration at low humidity condition. The metal foam flow field could improve fuel cell performance with a uniform pressure distribution and effective water management, so future research on the properties of metal foam should be conducted to reduce electrical resistance of bipolar plate.

PBMS용 전기 동역학적 입자 집속 모듈 연구

  • Kim, Myeong-Jun;Kim, Dong-Bin;Mun, Ji-Hun;Kim, Tae-Seong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.180-180
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    • 2013
  • 반도체, 디스플레이와 같이 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정에서 발생한 오염입자는 수 율에 큰 영향을 미친다. 따라서 공정 중에 발생한 오염입자를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장비에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Particle Beam Mass Spectrometer (PBMS)는 저압에서 실시간으로 나노 입자의 크기를 측정할 수 있는 대표적인 장비 중 하나이다. 입자를 포함한 가스 유동이 PBMS로 유입되면, 우선 입자를 입자빔의 형태로 집속하는 공기역학렌즈를 통과하게 된다. 집속된 입자는 노즐에 의해서 가속되며, 이로 인해 충분한 관성을 가지게 된 입자는 양극과 음극, 필라멘트로 구성된 electron gun에서 전자충돌에 의해 포화상태로 하전된다. 하전한 입자는 electrostatic deflector에서 크기에 따라 분류되어 Faraday detector와 electrometer에 의해 측정된다. 그러나 공기역학렌즈는 입자의 크기가 작아질수록 집속 효율이 급격히 낮아진다는 문제점을 지니고 있다. 이는 입자가 작아질수록 점성에 의한 영향이 관성에 의한 영향보다 커짐으로써 나타나는 현상이다. 최근 이러한 문제점을 해결하기 위해 사중극자를 사용하여 입자를 집속시키는 방법이 대안으로 제시되었다. 사중극자는 서로 마주보는 쌍곡선 형태의 전극구조에 AC 전기장을 인가하는 방식을 사용한다. 사중극자의 중심은 정확히 평형점을 가지게 되며 입자는 사중극자 내에서 진동을 반복하며 평형점을 향해 모이게 된다. 입자의 크기가 작을수록 전기력에 의한 영향을 크게 받으므로 사중극자를 이용한 입자집속 방법은 나노입자의 집속에 있어 공기역학렌즈를 이용한 집속에 비해 이점을 지닌다. 또한 집속 하고자 하는 입자 대상이 바뀔 경우 구조를 바꿔야 하는 공기역학렌즈와 달리 사중극자를 이용한 방법은 AC 전기장을 조절하는 것 만으로 제어가 가능하다. 본 연구에서는 저압 조건에서 나노입자를 집속하기 위한 사중극자의 전극 구조를 이론적인 계산을 통하여 구하였다. 그 결과 0.1 torr의 압력 조건하에서 5~100 nm 범위의 기본 입자를 AC 전압과 진동수를 조절하여 집속할 수 있는 사중극자 형태를 설계하였다.

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Analysis on Thermal Structural Characteristics of Thermal Protection System Panel for a High-speed Vehicle (초고속 비행체 열방어 시스템 패널의 열구조 특성 분석)

  • Lee, Heesoo;Kim, Yongha;Park, Jungsun;Goo, Namseo;Kim, Jaeyoung
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.942-944
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    • 2017
  • High-speed vehicles are subjected to complex loads, such as acoustic pressure from the engine at launch and aerodynamic heating and aerodynamic pressure during flight. A thermal protection system panel is required to protect internal systems such as the fuel tank of the vehicle from the external environment. This study defines analytical models for heat transfer and thermal structure characteristics of the thermal protection system panel. Furthermore, the study performed parameters analysis to achieve the thermal structural integrity and to make it lighter.

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Experimental Study on Transient Response According to Variation of Rib Height at Fuel Cell Plate (연료전지용 분리판의 리브 높이 변화에 따른 응답성 변화에 관한 실험적 연구)

  • Nam, Ki Hoon;Yun, Sung Ho;Han, Sung Ho;Choi, Nam Hyeon;Choi, Young Don
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.37 no.11
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    • pp.1009-1014
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    • 2013
  • In the present study, using a variation of rib height, the transient response and the performance are investigated. The cell voltage is acquired according to the current density change($0.8A/cm^2$ to $1.0A/cm^2$) under same stoichiometry and relative humidity. The different level of undershoots appeared at the different clamping pressure(1.5MPa and 2.0MPa) and different rib height. At 1.5MPa clamping pressure, rib manufactured cut at $100{\mu}m$ height goes to steady state faster than reference plate and has lower maximum undershoot voltage. But performance is lower than reference plate due to increasing contact resistance.

Modeling of PEM Fuel Cell System-Sensitivity Analysis of System Efficiency with Different Main Operating Parameters of Automotive Fuel Cell System (PEM 연료전지 시스템 모델링-자동차용 연료전지 시스템의 주요 작동 변수 변경에 따른 시스템 효율 민감도 분석)

  • KIM, HAN-SANG;KANG, BYUNGGIL;WON, KWONSANG
    • Journal of Hydrogen and New Energy
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    • v.30 no.5
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    • pp.401-410
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    • 2019
  • The operating conditions greatly impact the efficiency and performance of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell systems and must be properly managed to ensure better performance and efficiency. In particular, small variations in operating conditions interact with each other and affect the performance and efficiency of PEM fuel cell systems. Thus, a systematic study is needed to understand how small changes in operating conditions affect the system performance and efficiency. In this paper, an automotive fuel cell system (including cell stack and balance of plant [BOP]) with a turbo-blower was modeled using MATLAB/Simulink platform and the sensitivity analyses of main operating parameters were performed using the developed system model. Effects of small variations in four main parameters (stack temperature, cathode air stoichiometry, cathode pressure, and cathode relative humidity) on the system efficiency were investigated. The results show that cathode pressure has the greatest potential impact on the sensitivity of fuel cell system efficiency. It is expected that this study can be used as a basic guidance to understand the importance of achieving accurate control of the fuel cell operating conditions for the robust operation of automotive PEM fuel cell systems.

Tubular Type Direct Methanol Fuel Cell for in situ NMR Diagnosis (In Situ NMR 진단용 원통형 직접 메탄올 연료전지)

  • Joh, Han-Ik;Um, Myung-Sup;Han, Kee-Sung;Han, Oc-Hee;Ha, Heung-Yong;Kim, Soo-Kil
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.12 no.4
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    • pp.329-334
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    • 2009
  • This study is to develop a fuel cell system applicable to an in situ NMR (Nuclear magnetic resonance) diagnosis. The in situ NMR can be used in real time monitoring of various reactions occurring in the fuel cell, such as oxidation of fuel, reduction of oxygen, transport phenomena, and component degradation. The fuel cell for this purpose is, however, to be operated in a specifically designed tubular shape toroid cavity detector (TCD), which constrains the fuel cell to have a tubular shape. This may cause difficulties in effective mass transport of reactants/products and uniform distribution of assembly pressure. Therefore, a new flow field designed in a particular way is necessary to enhance the mass transport in the tubular fuel cell. In this study, a tubular-shaped close-type flow field made of non-magnetic material is developed. With this flow field, oxygen is effectively delivered to the cathode surface and the produced water is readily removed from the membrane-electrode assembly to prevent flooding. The resulting DMFC (direct methanol fuel cell) outperforms the open-type flow field and exhibits $36\;mW/cm^2$ even at room temperature.