• 청정기술
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• 제13권4호
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• pp.293-299
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• 2007

막-전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)의 설계인자 즉, 구성요소들이 직접 메탄올 연료전지의 성능에 미치는 영향을 알아보았다. MEA에서의 촉매층과 고분자 분리막의 계면저항을 줄이기 위하여 직접 코팅법을 사용하여 제조한 MEA 구조와 조성의 최적화를 실시하였으며, 기체 확산층, 촉매량, 고분자 전해질 분리막의 두께가 직접메탄을 연료전지의 성능에 미치는 영향을 알아보고, 전기화학적 분석법을 사용하여 성능향상 요인을 분석하였다. 본 연구를 통해 직접코팅법으로 제조한 MEA의 구조와 조성에 따른 성능변화 특성을 파악할 수 있었으며, 연료극과 공기극에 총 $4\;m/cm^2$ (Pt 기준)의 촉매를 사용하였을 때, $80^{\circ}C$ 1기압의 운전 조건하에서는 최고성능 $147\;mW/cm^2$, $60^{\circ}C$, 1기압의 운전 조건하에서는 최고성능 $100\;mW/cm^2$을 확보하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.76-83
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• 2013

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) are regarded as a promising alternative to replace the existing automotive power sources. To get high performance and long-term durability for PEMFC systems, novel water management is essential. To this end, a comprehensive understanding of dynamics of the liquid water droplets within an operating PEMFC plays an important role. In this work, direct visualization of dynamic behaviors of the water droplet in the ex situ unit flow channel of a PEMFC including gas diffusion layer (GDL) is carried out as one of the fundamental studies for novel water management. Water droplet dynamics such as the movement and growth of liquid water droplets are mainly presented. Effects of GDL characteristics and inlet air flow rate on the water droplet transport and its removal from the flow channel are also discussed. The data obtained in this study can contribute to build up the fundamental operating strategy including balanced water removal capacity for automotive PEMFC systems.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제16권6호
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• pp.810-816
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• 2009

식품의 신선도를 유지하기 위한 효과적인 식품 포장 물질로서 항균성질을 갖는 신선도 유지 성분인 겨자 유를 적용한 다공성 필름의 성능과 효능을 알아보기 위하여 GC-MSD 분석과 식빵에 대한 곰팡이 실험을 하였다. 겨자유에서 얻을 수 있는 AITC와 같은 물질은 기체상 접촉을 통한 적용법이 항곰팡이성 효과가 크게 나타나므로 GC-MSD 분석을 통해 겨자 유를 함유한 포장 소재에서의 항곰팡이 효과와 식품의 저장기간의 효과를 최대화 할 수 있는 조건을 찾고자 하였다. 필름 크기와 포장 조건을 찾기 위해 4가지 다른 조건으로 실험하여 당일과2일 후의 AITC을 측정하였다. 그 결과 항균층 폭이 25 mm, 길이 20 cm인 필름 2개를 사용했을 때가 항균층 50 mm 필름 1개를 사용했을 때 보다 밀폐된 포장 용기에 AITC가 더 많이 보유되어 있음을 알 수 있었다. 이 결과는 필름제조 시 안쪽 필름의 $20\;{\mu}m$의 기공 쪽보다 옆 단면 층과 층사이의 기체 확산이 더 크게 일어난다는 것을 보여주었다. 식빵 저장 실험에서 곰팡이 유무를 확인한 결과 작은 사이즈 2개를 넣었을 때가 저장 일이 25일로 가장 길게 나타났다. 또한 필름에 남아있는 AITC 양을 측정하기 위하여 크기가 다른 밀폐 용기에서 실험한 결과 부피가 43 mL 공간에서 많이 측정되었고 반면 500 mL, 1000 mL는 공간이 다름에도 불구하고 AITC는 그다지 차이가 없게 나타났다. 오픈한 상태에서 당일 1일, 2일, 4일 후에 AITC량을 측정한 결과 초기에 급격하게 기체가 배출되어 4일 후에는 거의 남아있지 않았고 특히 국산제품이 수입품보다 더 빨리 기체가 배출됨을 나타내었다. 신선도 유지성분인 겨자유의 방출 특성과 조건을 분석함으로써 항곰팡이성 효과를 극대화 할 수 있는 필름조건을 조사하여 식품에 대한 적용 확대가 기대 된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권10호
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• pp.979-988
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• 2012

연료전지 GDL 내의 물질전달에 관한 연구를 위하여 실제 GDL 을 고해상도 3 차원 스캐닝 장비를 활용하여 GDL의 다공 구조를 실측하였다. 측정된 Data의 노이즈를 제거하고 GDL의 Carbon-fiber 구조를 전산해석이 가능한 모델로 자동적으로 형성하는 알고리즘을 개발하였으며, 이 모델을 활용하여 스택 체결 시 압축에 의한 GDL 구조 변형을 예측하고, Carbon-fiber의 정렬 방향에 따른 변형 특성을 파악하였다. 또한, CFD 기법 중 하나인 VOF 모델과 Pore-network 모델을 이용하여 GDL 내부의 물거동 및 반응기체의 물질거동을 예측하였다. 마지막으로 상사실험을 통하여 해석 결과에 대한 검증을 실시하였다. 이를 통하여 실제 체결에 의하여 압축 변형된 GDL 내에서의 물질거동을 좀 더 정확히 예측할 수 있는 방법을 마련하고, GDL 체결 방향 및 최적 MPL 두께 선정 등의 실제 설계에 활용할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제27권1호
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• pp.32-39
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• 2024

인산형 연료전지(PAFC)의 전기화학적 성능에 영향을 미치는 핵심 부품은 전극 촉매, 전해질 매트릭스 및 기체확산층(GDL) 등이 있다. 또한 전극의 성능 향상을 위해 GDL 위에 미세다공층(MPL)을 적용하는 방법도 있다. MPL은 주로 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)에서 전극 내부의 수분 관리와 접촉 저항 저감을 위한 중간 완화층 역할을 한다. 본 연구에서는 MPL이 PAFC 전극의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 MPL이 없는 GDL과 MPL을 적용한 GDL로 전극을 제작하여 단위전지의 내부 저항과 분극 곡선을 서로 비교하였다. 본 실험 결과에서 MPL을 적용하였을 때 전극의 출력 밀도가 170.2 mW/cm²에서 192.1 mW/cm²으로 향상되었다. MPL은 PEMFC에서와 같이 PAFC 전극에서도 매트릭스와 전극에서 액체 전해질과 물 관리에 효과적으로 작용하고 전극 내부의 물질 전달이 향상되어 전극 성능이 향상된 것으로 판단된다. 또한, MPL의 적용으로 PAFC 전극의 내부 저항이 감소하였고 장기 운전시에도 안정적인 성능을 지속적으로 유지하는 결과로부터 PAFC 전극에도 MPL을 적용하면 전극 성능을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제3권3호
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• pp.527-534
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• 1992

Raney nickel 촉매를 이용하여 알칼리형 연료전지의 수소극을 제작하였다. $700^{\circ}C$에서 소결한 Raney nickel로 제작한 수소극의 경우 가장 좋은 전극성능을 갖는 $450mA/cm^2$의 전류밀도를 나타냈으며 이때의 평균촉매입자 크기는 $90{\AA}$이었다. CO-chemisorption 측정 및 분극곡선과 Tafel slope를 통하여 PTFE의 첨가량에 대한 전극의 전기화학적 성능을 고찰하였다. CO-chemisorption 측정 결과 5wt%의 PTFE가 첨가되었을 때 최고값을 갖는 것이 확인되었으나 전극에서의 전류밀도와 Tafel slope를 비교한 결과 10wt%의 PTFE를 첨가하는 경우가 가장 적당함을 알았다. Raney nickel제조시 nicke과 aluminum의 함량비는 60:40의 경우에 가장 좋은 전극 특성을 나타내었으며 담지량은 $0.25g/cm^2$의 경우가 적당하였다. 전극제조시 촉매층의 press압 및 촉매층과 기체확산층과의 접합시의 Press압에 대한 영향도 검토하였다. 또한 촉매의 표면 구조를 SEM으로 관찰하였으며 활성화시간 및 열처리 온도 등 여러가지 조건에 대한 전극의 영향도 고찰하였다.

• 한국식품영양학회지
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• 제24권4호
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• pp.551-558
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• 2011

본 연구는 식품의 신선도를 유지하기 위한 효과적인 식품 포장 물질로서 항균성질을 갖는 편백나무 추출물을 함유한 다공성 필름의 성능과 효능을 알아보고자 하였다. 나무가 갖는 특유의 향인 피톤치드 정유는 휘발성 화학물질로서, 항균성 기능을 가지고 있는 천연물질이다. Limonene은 편백나무 정유중의 한 성분으로 분해없이 증류되며, 효과적인 항균성분을 나타내는 한편 비교적 안정한 테르펜류이다. 피톤치드 정유를 함유한 효과적인 항균성 필름을 제조하기 위한 용매의 최적조건을 찾은 결과, T-500:에탄올:경화제의 비율이 5:20:0.3이었고, 최소 항균성을 나타내는 피톤치드 정유의 농도는 2%였다. 피톤치드는 기체상 접촉을 통한 적용법이 항곰팡이성 효과가 크게 나타난다. 피톤치드를 포함한 필름들이 A-50LF1, A-25SF2, B-50SF1, C-50LF1, C-25SF2, D-50SF1와 같이 여러가지 다른 조건으로 만들어졌고, $1{\ell}$ 반응기 안에서 저장기간에 따르는 limonene 성분을 얻기 위하여 GC-MSD 분석을 하였다. 그 결과, 항균층 폭이 25 mm, 길이 20 cm인 필름 2개를 사용했을 때가 항균층 50 mm, 길이 20 cm 필름 1개를 사용했을 때보다 밀폐된 반응기에 limonene이 더 많이 보유되어 있음을 알 수 있었다. 이 결과는 필름 제조 시 안쪽 필름의 20 ${\mu}m$의 기공 쪽보다 옆 단면 층과 층 사이의 기체 확산이 더 크게 일어난다는 것을 보여주었다. 필름 두께가 피톤치드 방출량에 미치는 영향은 필름이 두꺼울수록 초기에는 오히려 덜 방출되었으나, 하루가 지나면서 저장기간이 길어질수록 방출량이 증가하는 경향을 보였다. $35^{\circ}C$와 70% 습도 조건에서 14일 동안 식빵 저장 실험에서 곰팡이 유무를 확인한 결과, 작은 사이즈 2개를 넣었을 때가 큰 사이즈 1개를 넣었을 때보다 저장기간이 길게 나타났다. 신선도 유지성분인 편백 정유가 갖는 항균성분 중, limonene의 방출 특성과 조건을 분석함으로써 필름조건의 자료를 공유하여 향후 식품에 대한 적용 확대가 기대된다.

• 공업화학
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• 제18권3호
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• pp.245-250
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• 2007

실리카겔의 열처리 온도에 따른 1,2-dichlorobenzene의 흡착 특성을 모멘트 법으로 고찰하였다. 실리카겔의 열처리 온도는 150, 500, $800^{\circ}C$로 변화시켰으며 고정층 반응기를 사용하여 TCD (Thermal Conductivity Detector)가 장착된 기체크로마토 그래프에서 1,2-dichlorobenzene의 펄스 응답곡선을 측정하였다. 1,2-dichlorobenzene의 평형흡착상수와 표면 흡착열은 열처리 온도 $500^{\circ}C$에서 가장 높은 값을 나타내었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 실리카겔 표면의 수분과 OH 작용기가 제거되어 1,2-dichlorobenzene과의 상호작용이 증가한 것으로 판단된다. 고온인 $800^{\circ}C$에서 열처리한 실리카겔은 비표면적이 감소하여 평형흡착상수와 흡착열, 모두 감소한 것으로 사료된다. 모멘트 해석으로 계산된 축분산 계수는 $0.046{\times}10^{-4}{\sim}1.033{\times}10^{-4}m^2/sec$였으며 기공 내의 확산계수는 $500^{\circ}C$ 열처리 실리카겔에서 가장 낮은 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.309-316
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• 2009

The effect of gas diffusion layers (GDLs) on the freeze/thaw condition durability in polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) were investigated. For this purpose, three kinds of GDLs, such as, felt, paper and cloth types with different basic properties have been first prepared, then the changes in the properties and performance of cells was observed during the freeze/thaw cycles ranging from -30 to $70^{\circ}C$. The performance evaluations were conducted by using the single cells consisting of different GDLs. The performance degradation and the cell resistance increase could be directly correlated. The physical destruction of electrode was shown by SEM analysis. The mechanically supporting ability on the interface between the cell components can help enhancing the durability of PEFCs in the freeze/thaw condition.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권11호
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• pp.1009-1014
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• 2013

본 연구는 연료전지 공기극에서 리브의 높이를 변화시켰을 때, 이에 따른 응답성과 성능의 변화를 평가하였다. 전류 밀도의 순간적인 변화에 따른 과도 상태의 전압 신호를 분석하기 위해 당량비와 상대습도가 일정한 상태에서 연료전지의 주 작동 전압 구간인 0.5V~0.7V의 범위에서 전류 밀도를 $0.8A/cm^2$에서 $1.0A/cm^2$으로 변화를 주어 응답성을 분석하였고, 체결압력을 1.5MPa, 2.0Mpa로 다르게 했을 경우 언더슈트의 정도를 확인하였다. $100{\mu}m$의 리브 높이를 변화시킨 채널의 경우, 1.5MPa의 체결압에서 기존의 경우에 비해 빠르게 안정적인 상태에 도달했으며 최대 언더슈트 전압값이 낮게 측정되었다. 하지만 성능은 접촉 저항의 증가로 인해 기존의 분리판에 비해 낮은 값을 나타냈다.