• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.106-106
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• 2010

전력기기용 기체절연매질로서 일반적인 전력기기용 절연기체로는 공기와 $SF_6$, dry air 등이 사용되고 있으며, 초전도전력기기용 절연기체로는 기체헬륨과 기체네온 등이 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 일반적인 전력기기용 절연기체로 주로 사용되는 공기와 초전도전력기기용 절연기체로 사용되는 기체헬륨의 절연특성을 구 대 평판 전극을 이용하여 비교, 분석하였다. 실험에 사용된 구 대 평판 전극은 절연실험에 의한 기계적 손상을 최소화하기 위하여 스테인레스 스틸을 이용하여 제작하였으며, 공기와 기체헬륨 각각에 대하여 다양한 구 전극의 직경과 전극간격에 대한 절연실험이 수행되었다. 이러한 두 기체의 절연실험 결과를 분석하기 위하여 유한요소해석법을 사용하였다. 본 연구를 통하여 기체의 절연파괴특성은 절연기체의 최대전계에 대한 함수로 표현될 수 있다는 것을 알 수 있었으며, 절연파괴 특성 분석을 통하여 절연기체의 종류에 따른 다양한 전력기기의 절연설계법을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구결과는 일반 전력기기뿐만 아니라 초전도전력기기의 절연설계법 확립에 도움이 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.523-523
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• 2013

대기압 제트 플라즈마는 의료산업 및 재료공정, 정수, 기체흐름 제어 등 다양한 분야에 적용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 뿐만 아니라 구동 조건에 따라 다양한 방전 모드가 존재하며, 이에 따라 발생된 플라즈마의 광학적 및 전기적 특성도 매우 다르게 나타나기 때문에 과학적으로도 새로운 현상들이 속속 발표되고 있다. 대기압 제트 플라즈마에서 중요한 과학적 현상 중 하나인 스트리머(streamer) 혹은 플라즈마 총알(plasma bullet)은 수-수십 kHz의 저주파 전압으로 구동 시 특정 조건에서 발생하는 현상으로, 최근 들어 시간분해능이 높은 ICCD 카메라를 이용하여 스트리머의 발생 및 전파에 대한 새로운 현상의 발견과 다양한 물리적 이해가 시도되고 있다. 본 연구에서는 헬륨 대기압 제트 플라즈마에 포함된 질소 함유량에 따른 다중 스트리머의 발생 및 기작의 이해를 시도하였다. 구동 전압 및 주파수, 헬륨기체의 유량, 전극 구조 및 간격 등 모든 조건이 동일한 상태에서 질소기체의 함유량을 증가시킬수록 특정 영역에서 스트리머의 개수가 증가하는 것을 관찰되었다. 또한 $N_2{^+}$의 방출광 세기가 헬륨 및 산소 원자의 방출광보다 지배적인 것으로 측정되었으며, 이는 헬륨 플라즈마에서 흔히 나타나는 헬륨 metastable에 의한 질소분자의 페닝 이온화(Penning ionization) 때문이다. 본 연구팀은 페닝 이온화($He^*+N_2{\rightarrow}He+N_2{^+}+e$)로 인해 추가적으로 발생하는 전자가 다중 스트리머 발생에 중요한 역할을 하는 것이라 제안한다. 좀 더 심화적인 분석을 하고자 헬륨-질소 플라즈마에서 주된 여러 가지 반응식을 이용하여 페닝 이온화에 의한 이온화율 및 전자의 직접적인 충돌에 의한 질소, 헬륨의 이온화율의 계산을 수행하여 특정 영역에서 헬륨의 이온화율보다 질소 페닝 이온화율이 더 커지는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.35 no.6
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• pp.699-706
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• 1991

The moderate power (500 W) Microwave Induced Plasma was generated with helium gas and was used for the direct analysis of aqueous samples. Usually, the helium plasma obtained with a modified Beenakker type cavity forms a cylindrical one. Though, by the careful controls of gas flows, a "toroidal" shape plasma could be made but its analytical performances were found to be worse. Using the glass frit nebuliser, the detection limits for metal ions obtained were around 10~100 ppb and that for chloride was about 50ppm.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.40 no.4
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• pp.235-242
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• 1996

A surfatron-type microwave induced plasma (MIP) cavity has been constructed, which can be easily interfaced with a gas chromatograph. Various plasma gases such as He, Ar and N2 were used to generate the MIP and small amounts of CO2 gases were injected through the MIP to obtain characteristic spectrum of each plasma gas and to study feasibility of the MIP as a soft ionization source. Since He and Ar plasmas have high metastable state energy, it was not possible to detect sample gas in molecular state. With N2 plasma, however, a strong emission of molecular ions could be detected owing to its low metastable state energy.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.43 no.12
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• pp.1108-1115
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• 2015

In this study, correlation equations were arranged about mass flow rates of oxygen and volume flow rates of helium using a mouthpiece method. The mouthpiece method can reduce examination cost by using similar empirical formula. Instead of liquid oxygen, in the mouthpiece method, gas helium can be measured in order to determine the leakage amount of liquid oxygen conveniently. Experiment was conducted and compared to understand leakage amount relation between the helium and the oxygen for prototype item under a room and a cryogenic temperature conditions. The leakage volume flow rate [$A.m{\ell}/s$] of the helium was 174 times higher than mass flow rate [g/s] of the oxygen leakage at liquid state. The derived correlation equations were verified using data from the National Institute of Standards and Technology (NIST).

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.7 no.2
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• pp.170-175
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• 2008

In this study, it was investigated that the characteristics of startup and compatibility using several type hot and cold gases. The characteristics of starting LRE by pyro starter was compared with that by a Helium spinner. The compatibility of pyro gas, a gaseous Helium, Hydrogen+Nitrogen mixture gas, and air was investigated by a simple 1D turbine analysis considered the properties of each gas and turbine efficiency. Most of them were compatible to start up the LRE however air was properly used only for low power mode of turbine.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2003.10a
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• pp.90-90
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• 2003

한국항공우주연구원은 액체추진기관 시스템을 이용한 3단형과학로켓(이하 KSR-III)을 국내 최초로 개발하여 비행시험을 수행하였다. 액체추진기관 로켓의 비행시험을 위해서는 이전의 고체 추진기관을 이용한 과학로켓 1, 2와는 달리 비행시험 조건에 부합하게 액체추진제 및 가압제 등을 공급하는 지상설비가 필요하다. 이에 한국항공우주연구원은 독자적으로 비행시험에 필요한 제반 설비를 갖춘 발사장을 구축하였다. KSR-III는 압축 헬륨가스(GHe)를 이용하여 연료(Jet A-1)와 산화제(LOx)를 가압하여 추력을 얻는 액체추진기관 시스템이다. 따라서 발사장에서의 지상공급설비는 유공압 설비와 발사시나리오에 따라 해당 부품을 제어하고 자료를 저장하는 제어/계측 설비 및 기타설비들로 구성되어 있다. 지상공급설비 중 유공압 설비는 LOx의 저장 및 기체 내 산화제 탱크의 충전을 위한 산화제 공급설비, Jet A-1의 저장 및 기체 내 연료 탱크의 충전을 위한 연료 공급 설비, 지상설비용 밸브구동 및 기체 내부 퍼지 등에 필요한 질소($N_2$)를 저장/공급하는 설비, 기체내부 밸브 구동 및 가압제로 사용되는 기체헬륨(He)을 저장/공급하는 설비들로 구성되어 있다. 이러한 구축된 공급설비는 기능시험, 연계시험 등의 각종 입증시험을 통해 그 성능을 검증한 후 단인증모델(SQTM)을 이용하여 발사 시나리오에 따른 추진제 공급능력을 입증한 후 KSR-III의 비행시험을 성공적으로 수행하였다. 수행된 연구결과는 향후 건설되어질 우주센터내의 발사장 기반설비 설계의 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• Membrane Journal
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• v.18 no.2
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• pp.176-184
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• 2008

Nano-porous ceramic membranes was synthesized by the sol-gel method. Gas permeation of hydrogen and nitrogen was determined by single composition gas. Pore size $0.1{\mu}m$ and porosity 32% of flat type ${\alpha}-Al_2O_3$ substrate was manufactured. An intermediate ${\gamma}-Al_2O_3$ layer with pore size of 4 nm was formed by dip-coating. Polymeric silica sol was synthesized by acid catalyzed hydrolysis and condensation of tetra-ethyl-ortho-silicate. Supported membranes on alumina were prepared by dipping and calcining. He, $N_2$ permeation experiments with nanoporous sol-gel modified supported ceramic membranes were peformed to determine the gas transport characteristics. $He/N_2$ permselectivity around $100{\sim}160$ and helium permeation in the order of $10^{-7}mol/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa$ were measured in the temperature range of $303{\sim}363K$.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 2001.05a
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• pp.384.1-384
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• 2001

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.2
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• pp.153-163
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• 2020

Compared to gaeous hydrogen, liquid hydrogen has approximately 1/800 volume, 800 times higher volumetric energy density at the same pressure, and the advantage of lower explosion risk and easier transportation than gaseous hydrogen. However, hydrogen liquefaction requires larger scale facility investment than simple compression storage method. Therefore, the research on energy-saving hydrogen liquefaction processes is highly necessary. In this study, helium/neon (mole ratio 80 : 20) refrigeration cycle was investigated as the main refrigeration process for hydrogen liquefaction. Process simulation for less energy consumption were carried out using PRO/II with PROVISION V10.2 of AVEVA. For hydrogen liquefaction, energy consumption was compared in three cases: Using a helium/neon refrigerant cycle, a SMR+helium/neon refrigerant cycle, and a C3-MR+helium/neon refrigerant cycle. As a result, the total power consumptions of compressors required to liquefy 1 kg of hydrogen are 16.3, 7.03 and 6.64 kWh, respectively. Therefore, it can be deduced that energy usage is greatly reduced in the hydrogen liquefaction process when the pre-cooling is performed using the SMR process or the C3MR process, which have already been commercialized, rather than using only the helium/neon refrigeration cycle for the hydrogen liquefaction process.