• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.15-20
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• 2013

Graphite는 고온/고압의 가스가 추진기관 내의 구동장치에 유입되지 않게 기밀 소재로 사용되며, 마모 과정에서 윤활막을 형성하여 구조물 안에서 윤활과 기밀을 돕는다. 본 연구는 기밀 소재로 사용되는 Graphite의 고온 마모 시험을 통해 고온 마모 특성을 평가하였다. 고밀도 Graphite (HK-6)에 대하여 실제 작동환경에 기초 한 온도, 미끄럼 속도, 접촉 하중 조건에 따른 마모 특성을 평가 및 고찰하였다. 마모 표면 관찰을 통해 마모 메카니즘을 파악하고 고온 마모 특성을 통하여 최적화된 작동 환경 조건에 대하여 제안 하였다. 결과적으로, 상온에서 보다 고온 환경에서 윤활막 형성에 유리 하여 마찰 계수가 비교적 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1349-1354
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• 2013

고온의 가스유로를 조절하는 개폐식(On-Off)밸브의 구동축과 라이너 사이에 위치하여 구동장치로의 고온 가스유입을 방지하는 기밀 소재에 대하여 연구하였다. 기밀 소재로 사용된 그라파이트(Graphite)는 구동장치에 의한 구동축의 지속적인 움직임으로 인해 마모가 발생한다. 본 논문은 고온가스 조절 밸브 내의 기밀 소재로 사용된 그라파이트(Graphite, HK-6)에 대한 상 고온 마모 특성을 평가하였다. 구동축의 소재인 레늄합금(W-25Re)에 대하여 그라파이트의 마모 시험을 수행하고 마찰계수와 비마모율을 비교하였다. 상온과 실제 작동 환경인 고온 $485^{\circ}C$에서 미끄럼속도와 접촉하중의 변화에 따른 마찰계수와 비마모율을 평가하였다. 마모표면의 SEM 분석을 통하여 상 고온 마모표면에 관찰되는 third body 를 확인하고 이로 인한 윤활효과를 고찰하였다.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.73-81
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• 2009

75톤급 터보펌프 개발을 위해 터보펌프 실 부위를 모사한 시험기를 제작하여 3종의 스태틱 실에 대한 상온 및 극저온 환경 기밀시험을 실시하였다. Conical 스태틱 실, PTFE 스태틱 실, C 스태틱 실을 적용한 기밀시험 결과 상온에서 기밀이 유지되더라도 산화제펌프의 이종 소재 사용에 따른 열수축률의 차이로 인해 PTFE 스태틱 실과 C 스태틱 실에서만 극저온 기밀이 유지되었고 Conical 스태틱 실에서는 극저온 기밀 유지에 실패하였다. 이는 기밀 면이 축방향인 PTFE 스태틱 실, C 스태틱 실과는 달리 Conical 스태틱 실의 기밀 면이 반경방향이므로 케이징의 반경방향 수축 시 기밀 면에 틈새가 생기기 때문인 것으로 파악된다. 더욱이 C 스태틱 실은 시험기 분해 후 재사용하여도 극저온 기밀이 유지되는 우수한 특성을 보였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2003년도 추계 학술논문발표회 논문집
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• pp.66-69
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• 2003

기능성 접착소재는 리벳이나 볼트를 이용한 기계적 접합에 비해 접합부의 하중 분산, 중량감소, 기밀 및 수밀 기능성 등의 장점이 있어 각종 구조물의 접착에 이용되고 있으나 Polymer를 주성분으로 하여 소재특성상 고온 노출 시 변형이나 접착 부위 파괴가 발생하는 등 단점을 가지고 있어, 구조물의 안전성 및 신뢰성 저하에 큰 영향을 미치는 요소이다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.160-165
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• 2009

연료전지 분리판은 연료전지 스택을 구성하는 부품 중에서 가장 많은 수량이 사용되는 부품의 하나로서 연료전지의 출력밀도(Power Density, W/L), 비출력(Specific Power, W/kg) 및 가격($/kWe) 관점에서 가능한 저가의 소재 및 제조공정으로 경량, 박형화가 이루어져야 하는 핵심 부품이다. 이러한 저가의 경량, 박형화 분리판 개발의 전제조건은 연료전지 스택에서 요구하는 다양한 물성, 장기수명 및 신뢰성은 나타내는 내구성을 만족해야 하는 것이다. 이렇듯 연료전지 분리판은 다음과 같은 요구 조건을 만족해야 한다. 높은 전기전도도, 전기화학적 부식 저항성, 화학적 안전성, 가스 기밀성, 기계적 강도 및 가공성 등이라 하겠다. 본 연구에서는 분리판의 요구 조건을 만족할 수 있는 분리판을 제작하기 위하여 고분자 복합소재(PCB; Printed Circuit Board)를 이용하여 전기도금을 통해 Cu/Au(1st PCB 분리판)과 Cu/Ni/Au(2st PCB 분리판)을 코팅하여 분리판을 제작하였다. 제조된 분리판을 이용하여, 접촉저항, 부식특성, 가스 기밀성, 기계적 강도를 분석하였으며, 단위전지를 제작 하여 상용 Graphite 분리판과 성능을 비교분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.175-181
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• 2019

수소연료전지차(FCEV)의 수소연료 공급시스템에서 대용량 감압에 사용되는 기존의 1단 감압 구조 레귤레이터(Regulator)의 경우 높은 감압에 따른 맥동과 느린 응답, 수소 취성, 누설, 고중량, 고비용 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점은 2번에 걸친 감압 메커니즘(2단 구조)을 가지는 2단 레귤레이터 개발을 통해 극복될 수 있으며, 2번째 감압시점에 전자식 솔레노이드 밸브를 적용한다면 폭넓은 출구압력의 제어가 가능하다. 이에 따라 2단 전자식 솔레노이드 밸브를 가지는 레귤레이터의 출구압력 정밀도 향상과 누설방지, 내구성, 경량화, 가격저감 등의 기술개발이 필요한 실정이다. 이중에서도 레귤레이터의 필수적인 성능인 출구압력 정밀도 향상과 누설 방지를 위해 감압 전과 감압 후의 구조부분을 나누어 각각의 초기 내압 적용 후 Valve part가 닫힌 상태(Open Ratio : 0 %)로 가정하여 해석 연구를 진행하였다. 1차감압부의 기밀성과 관련하여 Aluminum Alloy 소재의 사용은 부적절하다고 판단되었고, 서로 다른 금속으로 구성되었을 때는 응력의 변화와 함께 변위 또한 같이 증가하므로 이종 소재를 사용하는 접촉부 구성은 부적절하다고 판단되었다. 2차 감압부의 기밀성과 관련된 변위 측면에서는 Young's Modulus 값이 큰 TPU(Thermoplastic Polyurethane)를 사용하는 것이 비교적 변위량이 작으므로 적절하다고 판단하였고, 기밀성에 대한 기준으로 Case 분석을 진행한 결과 최적 형상을 설계할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.95-100
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• 2013

동적 기밀구조에 사용되는 고체윤활재의 선택에 있어 중요 설계 변수들은 기밀성, 내마멸성, 윤활막의 형성 등이 있다. 본 연구에서 그라파이트의 고체유할 특성에 영향을 미치는 영향인자들이 분석되었고 다양한 시험 조건들에 대하여 발생하는 마모거동이 왕복동 마모시험으로부터 얻은 결과들과 비교되었다. 또한 윤활 막들의 생성에 대한 최적조건들이 그라파이트 소재의 특성들을 평가하기 위하여 조사되었다. 마멸입자의 생성, 윤활 막의 생성, 윤활 막의 소멸의 과정을 반복하는 과정이 마모 깊이의 변화와 통하여 마모 메커니즘을 평가하였다. 따라서 그라파이트 씰의 윤활막은 마모된 표면위에 마모 입자들의 응착에 의해 발생한 윤활막이 발생되었고 이는 마모특성에 매우 유용하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.113-120
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• 2013

마모 마찰기구로 널리 사용되는 그라파이트에 대하여, 고온가스 조절 밸브 내에서 가스 유입 방지용 씰링 그라파이트 소재(HK-6)의 고온 마모 거동에 대하여 연구하였다. 구동축과 라이너 사이에 위치하여 지속적인 마모의 발생을 모사하기 위해 왕복동 마모 시험을 수행하였다. 마모 거동 변화의 영향 인자로 접촉 하중, 미끄럼 속도, 온도를 설정하고 민감도를 확인하였다. 마모 발생이 가장 적고 씰링 그라파이트 소재(HK-6)의 효율이 증대되는 최적조건에 대해 논의하였다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.132-139
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• 2023

추진제 탱크의 경량화를 위해 비강도가 우수한 탄소섬유 강화 복합재를 이용하여 라이너 없이 복합재 추진제 탱크를 제작하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 MEOP 1.7 MPa의 내압을 지탱할 수 있는 직경 800 mm의 복합재 추진제 탱크 축소형 시제를 설계하였고, 보스 또한 동일한 복합소재로 제작하여 무게를 줄였다. 라이너 없이 탱크를 제작하기 위해 분리형 맨드릴을 이용하였고, 맨드릴의 무게도 줄이고 경화 과정에서 맨드릴의 팽창을 줄여 치수안정성을 도모하기 위해 복합재로 맨드릴을 제작하였다. 맨드릴 상에 탄소섬유 직물 소재를 핸드레이업 공정으로 적층한 후 오토클레이브 경화 과정을 거쳐 시제품을 제작하였다. 시제품 제작 후, 상온 보증압 시험과 헬륨 기밀 시험, 그리고 상온 반복 내압 시험과 파열 시험을 수행하여 내압 강도 및 기밀 성능 요건을 충분히 만족함을 확인하였고 파열압에 대한 안전여유가 충분함을 확인하였다. 본 연구 결과를 발사체 연료탱크 개발에 적용함으로써 발사체 전체 경량화에 기여할 수 있고, 향후 극저온 성능까지 검증한다면 극저온 산화제탱크 제작에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.72.2-72.2
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• 2010

평판형 고체산화물 연료전지 스택의 고온 밀봉 구조에 대하여 설명하고 스택 운전 후 사후 분석을 통하여 밀봉재와 금속 분리판의 계면반응에 대하여 고찰하였다. 대표적인 고온 밀봉재인 Barium-Silicate 계 결정화 유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판은 스택의 작동온도인 $700{\sim}850^{\circ}C$ 에서 고온 반응을 통하여 계면에 반응생성물을 형성하는 것이 확인되었다. 이러한 계면반응은 장기 운전시 SOFC 스택 성능 저하의 원인이 되고, 열 싸이클(작동온도${\leftrightarrow}$상온)을 가하면 계면반응 생성물이 delamination 되어 밀봉구조가 파괴되어 수명을 단축시키게 된다. 계면반응은 Fe-Cr 계 금속 분리판의 산화물인 Cr 산화물, Fe 산화물이 밀봉유리 소재와 반응을 일으키는 것이 주요 원인으로 판명되었다. SOFC 스택에서 열 싸이클시 계면반응에 의하여 기밀도가 감소하는 현상이 확인되었으며, 밀봉 구조의 어느 부분에서 계면반응이 진행되는지 관찰하였다. 이러한 계면반응을 막기 위해서는 금속 분리판과 밀봉유리 사이에 계면반응을 억제하는 보호층을 형성하는 방법이 효과적이다. 본 연구에서는 보호층으로서 밀봉유리 및 Fe-Cr 계 금속 분리판과의 계면반응성이 낮고 열팽창 계수가 비슷한 Yttria Stabilized Zirconia 층을 APS(Atmospheric Plasma Spray) 공정을 이용하여 형성하였다. 밀봉유리/YSZ 보호층/금속분리판은 gas-tight 한 밀봉 구조를 형성하였으며, YSZ 보호층은 밀봉유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판 소재와 계면반응을 효과적으로 억제하는 것이 확인되었다.