• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.20 no.6
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• pp.499-504
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• 2009

The effect of gas diffusion layer (GDL) compression caused by different stack clamping pressures on fuel cell performance was experimentally studied in a miniature 5-cell proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) stack. Three stacks with different GDL compressions, 15%, 35% and 50%, were prepared using SGL 10BC carbon fiber felt GDL and Gore 57 series MEA. The PEMFC stack performance and the stack stability were enhanced with increasing stack clamping pressure resulting in the best performance and stability for the stack with higher GDL compressions up to 50%. The excellent performance of the stack with high GDL compression was mainly due to the reduced contact resistance between GDL and bipolar plate in the stack, while reduced gas permeability of the excessively compressed GDL in the stack hardly affected the stack performance. The high stack clamping pressure also resulted in excessive GDL compression under the rib areas of bipolar plate and large GDL intrusion into the channels of the plate, which reduced the by-pass flow in the channels and increase gas pressure drop in the stack. It seems that these phenomena in the highly compressed stack enhance the water management in the stack and lead to the high stack stability.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.11 no.3
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• pp.501-508
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• 1987

Experimental studies of particle (TiO$\_$2/) deposition from the laminar hot gas particle flow (about 1565K) onto the cold wall surface (about 1215K-1530K) were carried out by the 'real time' laser light reflectivity method (LLRM) and the photographs of scanning electron microscope(SEM). The LLRM was used for the measurement of thermophoretic deposition rates of small particles (d$\_$p/<3.mu.m), and the photographs of SEM were used for determining what factors control the collection of particles having diameters ranging from 0.2 to 30 microns. Two phenomena are primarily responsible for transport of the particles across the laminar boundary layers and deposition: (1) particle thermophoresis (i.e. particles migration down a temperature gradient), and (2) particle inertial impaction, the former effect being especially larger factor of the particle deposition in its size over the range of 0.2 to 1 microns. And also, this study indicates that thermophoresis can be important for particles as large as 15 microns. Beyond d$\_$p/=16.mu.m, this effect diminishes and the inertial impaction is taken into account as a dominant mechanism of particle deposition. The results of present experiments found to be in close agreement with existing theories.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.6
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• pp.498-504
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• 1997

Cu는 AI보다 비저항이 더 낮고, 일렉트로마이그레이션 내성이 더 강하기 때문에 AI을 대체하여 사용될 새로운 상부배선 재료로 널리 연구되고 있다. 그러나 Cu는 SiO$_{2}$층을 통해 Si기판 속으로 확산하는 것과 같은 열적불안정성을 갖고 있으므로 Cu 배선을 위해서는 barrier금속을 함께 사용해야 한다. 지금까지 알려진 가장 우수한 재료는 TaSi$_{x}$N$_{y}$이다. Tasi$_{x}$N$_{y}$는 90$0^{\circ}C$에서 불량이 발생하는 것으로 보고된 바 있으나, 그것의 barrier특성과 관련하여 확인하고 또 새로 조사되어야 할 내용들이 많이 있다. 본 연구에서는 반응성 스퍼터링 테크닉을 사용하여 (100)Si 웨이퍼상에 TaSi$_{x}$N$_{y}$막을 증착하고, Cu에 대한 barrier재료로서 반드시 갖추어야 할 열적 안정성을 면저항의측정, X선 회절 및 AES 깊이분석 등에 의하여 조사하였다. 스퍼터링 공정에서 N$_{2}$/Ar기체의 유량비가 15%일때 열적 안정성이 가장 우수한 TaSi$_{x}$N$_{y}$막이 얻어졌다. Ta와 TaN은 각각 $600^{\circ}C$와 $650^{\circ}C$에서 불량이 발생하는 반면, TaSi$_{x}$N$_{y}$는 90$0^{\circ}C$에서 불량이 발생하였다. TaSi$_{x}$N$_{y}$의 불량기구는 다음과 같다:Cu는 TaSi$_{x}$N$_{y}$막을 통과하여 TaSi$_{x}$N$_{y}$/Si계면으로 이동한 다음 Si기판내의 Si원자들과 반응한다. 그 결과 TaSi$_{x}$N$_{y}$Si가 생성된다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.32 no.4
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• pp.228-235
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• 2021

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) are currently being used in various transport applications such as drones, unmanned aerial vehicles, and automobiles. The power required is different according to the type of use, purpose, and the conditions adjusted using a cell stack. The fuel cell stack is compressed to reduce the size and prevent fuel leakage. The unit cells that make up the cell stack are subjected to compression by clamping force, which makes geometrical changes in the porous media and it impacts on cell performance. In this study, finite elements method (FEM) and computational fluid dynamics (CFD) analysis for the deformed unit cell considering the effects of clamping force is performed. First, structural analysis using the FEM technique over the deformed gas diffusion layer (GDL) considering compression is carried out, and the resulting porosity changed in the GDL is calculated. The PEMFC model is then verified by a three-dimensional, two-phase fuel cell simulation applying the physical properties and geometry obtained before and after compression. The detailed simulation results showed different concentration distributions of fuel between the original and deformed geometry, resulting in the difference in the distribution of current density is represented at compressed GDL region with low oxygen concentration.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.47 no.3
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• pp.362-367
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• 2009

Recently, the use of formic acid as a fuel for direct liquid fuel cells has emerged as a promising alternative to methanol. In the work presented herein, we evaluated direct formic acid fuel cells(DFAFCs) with various components under operating conditions, for example, the thickness of the proton exchange membrane, concentration of formic acid, gas diffusion layer, and commercial catalyst. The thickness of the proton exchange membrane influenced performance related to the fuel cross-over. To optimize the cell performance, we investigated on the proper concentration of formic acid and catalyst for the formic acid oxidation. Consequently, membrance-electrode assembly(MEA) consisted of $Nafion^{(R)}$-115 and the Pt-Ru black as a anode catalyst showed the maximum performance. This performance was superior to the DMFCs' one.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.164-164
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• 2017

해양환경 중 많이 사용되는 철강재료들은 그 가혹한 부식환경에 대응하기 위하여 일반적으로 피복 도장방식법이나 음극방식법이 적용되고 있다. 여기서 음극방식법은 선박 및 해양구조물의 해중부 부식에 대해 가장 효과적인 방식법으로 알려져 있다. 한편, 이와 같이 해수 중 철강재에 음극방식을 적용할 경우, 피방식체인 그 강재 표면에 해수 중 용존된 산소의 음극환원 반응이 일어나며 국부적인 알카리 표면 조건을 형성시켜 $Mg(OH)_2$와 $CaCO_3$의 막을 석출시킨다. 이와같이 음극방식 중 형성된 전착물은 방식해야 될 표면적을 감소시켜 방식전류밀도를 감소시키는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 이렇게 석출된 전착물은 음극표면에 부분적으로 형성되고, 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 또한 이 전착물은 그 형성 메커니즘에 관한 해석이나 강도, 균일한 밀착성, 장기적인 방식효과 및 효율성 등이 아직 충분히 입증되어 있지 않은 실정에 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 다양한 전착 프로세스에 의해 제작된 전착물의 기간별, 도장코팅 종류별 특성변화를 분석 및 평가하고, 전착물에 의한 희생양극 소모전류 변화 측정 분석을 통해 전착막을 균일하고 치밀하게 형성시키기 위한 최적의 조건을 찾고자 하였다. 또한 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)으로 ${\varnothing}42.7{\times}1,000mm{\times}4.0t$의 형상으로 제작하였다. 인가된 전류밀도는 1, 3 및 $5A/m^2$이고 도장 코팅 종류별 전착 석출물의 형성차이 비교 분석을 위한 실험은 선박 및 해양구조물에 많이 사용되는 Universal Epoxy 도료 2종을 선정하여 진행하였다. 또한 Steel Wire Mesh의 영향을 알아보기 위해 Mesh를 설치하여 실험을 진행하였다. 기간별-도장 종류별 외관관찰, 전착물의 두께 측정, SEM, EDS 및 XRD를 통해 막의 모폴로지, 조성원소 및 결정구조를 분석하였으며, 전착물의 내식성과 내구성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test) 및 전기화학적 양극분극 시험을 실시하였다. 희생양극 소모율에 대한 전착물의 영향을 확인하기 위해 외부전원을 인가하여 전착 피막을 형성시킨 강 기판에 희생양극을 연결하여 희생양극 소모효율 측정 시험을 진행하였다. 전착물의 석출량은 시간 및 전류밀도의 증가에 따라 비례하여 증가하였으며, 음극전류 인가 시 금속과 용액 계면 사이의 확산층에서 발생한 $OH^-$ 이온으로 인해 금속과 용액 계면 사이 pH가 부분적으로 증가하여 $Mg(OH)_2$ 화합물이 많이 생성되는 것으로 확인되었다. 또한 Mesh의 부착으로 평활하지 않게 형성된 미세한 굴곡구조 및 표면적 증가로 인하여 단계적으로 피복되는데 필요한 시간이 지연되면서 $CaCO_3$에 비해 $Mg(OH)_2$ 화합물이 상대적으로 증가한 것으로 사료된다. $CaCO_3$(Aragonite) 구조는 견고한 피막으로 치밀하고 화학적 친화력이 높아 우수한 밀착성을 보였으며 전착물의 영향으로 양극 전류가 감소하였고, 이로인해 방식전류 절감효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.83-83
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• 2012

금속 실리사이드는 낮은 비저항, 실리콘과의 좋은 호환성 등으로 배선 contact 물질로 널리 연구되고 있다. 특히 $CoSi_2$는 선폭의 축소와 관계없이 일정하고 낮은 비저항과 열적 안정성이 우수한 특성 등으로 배선 contact 물질로 활발히 연구되고 있다. 금속 실리사이드를 실리콘 평면기판에 형성시키는 방법으로는 열처리를 통한 금속박막과 실리콘 기판 사이에 확산작용을 이용한 SALICIDE (self-algined silicide) 기술이 대표적이며 CoSi2도 이와 같은 방법으로 형성할 수 있다. Co 박막을 증착하는 방법에는 물리적 기상증착법 (PVD)과 유기금속 화학 증착법 등이 보고되어있지만 최근 급격하게 진행 중인 소자구조의 나노화 및 고 단차화에 따라 기존의 증착 기술은 낮은 단차 피복성으로 인하여 한계에 부딪힐 것으로 예상되고 있다. ALD(atomic layer deposition)는 뛰어난 단차 피복성을 가지고 원자단위 두께조절이 용이하여 나노 영역에서의 증착 방법으로 지대한 관심을 받고 있다. 앞선 연구에서 본 연구진은 CoCp2 전구체과 $NH_3$ plasma를 사용하여 Plasma enhanced ALD (PE-ALD)를 이용한 고 순도 저 저항 Co 박막 증착 공정을 개발 하고 이를 SALICIDE 공정에 적용하여 $CoSi_2$ 형성 연구를 보고한 바 있다. 하지만 이 연구에서 PE-ALD Co 박막은 플라즈마 고유의 성질로 인하여 단차 피복성의 한계를 보였다. 이번 연구에서 본 연구진은 Co(AMD)2 전구체와 $NH_3$, $H_2$, $NH_3$ plasma를 반응 기체로 사용하여 Thermal ALD(Th-ALD) Co 및 PE-ALD Co 박막을 증착 하였다. 고 단차 Co 박막의 증착을 위하여 Th-ALD 공정에 초점을 맞추어 Co 박막의 특성을 분석하였으며, Th-ALD 및 PE-ALD 공정으로 증착된 Co 박막의 단차를 비교하였다. 연구 결과 Th-ALD Co 박막은 95% 이상의 높은 단차 피복성을 가져 PE-ALD Co 박막의 단차 피복성에 비해 크게 향상되었음을 확인하였다. 추가적으로, Th-ALD Co 박막에 고 단차 박막의 증착이 가능한 Th-ALD Ru을 capping layer로 이용하여 CoSi2 형성을 확인하였고, 기존의 PVD Ti capping layer와 비교하였다. 이번 연구에서 Co 박막 및 $CoSi_2$ 의 특성 분석을 위하여 X선 반사율 분석법 (XRR), X선 광전자 분광법 (XPS), X선 회절 분석법 (XRD), 주사 전자 현미경 (SEM), 주사 투과 전자 현미경 (STEM) 등을 사용하였다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.26 no.2
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• pp.93-104
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• 2017

CCS (Carbon Capture and Storage) is a technical process to capture $CO_2$ from industrial and energy-based sources, to transfer and sequestrate impressed $CO_2$ in geological formations, oceans, or mineral carbonates. However, potential $CO_2$ leakage exists and causes environmental problems. Thus, this study was conducted to analyze the spatial and temporal variations of $CO_2$ fluxes and concentrations after artificial $CO_2$ release. The Environmental Impact Evaluation Test Facility (EIT) was built in Eumseong, Korea in 2015. Approximately 34kg $CO_2$ /day/zone were injected at Zones 2, 3, and 4 among the total of 5 zones from October 26 to 30, 2015. $CO_2$ fluxes were measured every 30 minutes at the surface at 0m, 1.5m, 2.5m, and 10m from the $CO_2$ releasing well using LI-8100A until November 13, 2015, and $CO_2$ concentrations were measured once a day at 15cm, 30cm, and 60cm depths at every 0m, 1.5m, 2.5m, 5m, and 10m from the well using GA5000 until November 28, 2015. $CO_2$ flux at 0m from the well started increasing on the fifth day after $CO_2$ release started, and continued to increase until November 13 even though the artificial $CO_2$ release stopped. $CO_2$ fluxes measured at 2.5m, 5.0m, and 10m from the well were not significantly different with each other. On the other hand, soil $CO_2$ concentration was shown as 38.4% at 60cm depth at 0m from the well in Zone 3 on the next day after $CO_2$ release started. Soil $CO_2$ was horizontally spreaded overtime, and detected up to 5m away from the well in all zones until $CO_2$ release stopped. Also, soil $CO_2$ concentrations at 30cm and 60cm depths at 0m from the well were measured similarly as $50.6{\pm}25.4%$ and $55.3{\pm}25.6%$, respectively, followed by 30cm depth ($31.3{\pm}17.2%$) which was significantly lower than those measured at the other depths on the final day of $CO_2$ release period. Soil $CO_2$ concentrations at all depths in all zones were gradually decreased for about 1 month after $CO_2$ release stopped, but still higher than those of the first day after $CO_2$ release stared. In conclusion, the closer the distance from the well and the deeper the depth, the higher $CO_2$ fluxes and concentrations occurred. Also, long-term monitoring should be required because the leaked $CO_2$ gas can remains in the soil for a long time even if the leakage stopped.

• Journal of Animal Environmental Science
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• v.18 no.1
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• pp.1-8
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• 2012

The study was conducted to investigate the effects of climate on indoor environment of a swine house with natural. This study was tested in the beef swine stall at Young-in, Kyung-ki do. The test was experimented for the effect of interior environment by the outdoor environment and the interior-pan. The results are as follows. 1. In test 1 ($T_{out}$ : $25.7^{\circ}C$, without fan), an indoor air flow pattern was showed that entered from sidewall winch-curtain to went out of a indoor by the ridge winch-curtain. And the velocity of a section of the center was measured two times as large as the velocity of the floor. It is the acceleration of the velocity by thermal buoyancy. And, the entered air was rapidly dissipated by flow energy. So that in the swain livestock with sidewall winch-curtain is effected by thermal buoyancy. And the air temperature of the indoor was distributed more higher as compared with the outdoor temperature. This result is caused by the sensible heat from swine and the ventilation is restricted. 2. In test 2 (($T_{out}$ : $25.7^{\circ}C$, with fan), the velocity of a section of the center was measured more higher as compared with the test 1. And the variance of air velocity was distributed higher as compared with the test 1. This result is showed dead region of air flow with a fan operation. And, the variance of gas density was distributed lower as compared with the test 1.