• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.260-267
• /
• 2020

본 연구에서는 "이온젤" 이라고 불리는 고분자 기반의 PVA(polyvinyl alcohol) 기반의 고체 전해질에 이온성 액체 BMIMBF4 (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)를 첨가하여 제조한 전고체 전해질과 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료를 이용하여 슈퍼커패시터를 제작하였으며, 유기골격체의 유 무에 따른 전기화학적 특성을 분석하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)을 통하여 비교 및 분석하여 보았다. 그 결과로, 금속유기골격체가 함유되지 않은 슈퍼커패시터의 전기용량값은 380 F/g 으로 확인 할 수 있었고, 이 값은 금속유기골격체를 첨가하였을 때 340 F/g로 감소하는 현상을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 1 wt%의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며 이러한 결과를 바탕으로 금속유기골격체의 첨가량을 최적화 할 필요가 있다고 판단된다.

• 전기화학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.174-183
• /
• 2022

높은 에너지 밀도와 고순도 수소 생산의 측면에서 고분자 전해질 연료전지와 수전해가 주목받고 있다. 고분자 전해질 연료전지 및 수전해를 위한 촉매층은 귀금속 계열의 전기 촉매와 이오노머 바인더로 구성되어 있는 다공성 전극이다. 이 중 이오노머 바인더는 촉매층 내 이온 전도를 위한 3차원 네트워크 형성과 전극 반응에 필요한 또는 생성되는 물질들의 이동을 위한 기공 형성에 중요한 역할을 수행한다. 상용 과불소계 이오노머의 활용 측면에서 이오노머의 함량, 이오노머의 물성, 그리고 이를 분산시킬 분산 매체에 촉매층의 성능 및 내구성이 크게 달라진다. 현재까지 고분자 전해질 연료전지용 촉매층을 위한 이오노머의 활용 방법은 많은 연구가 진행되어왔으나 고분자 전해질 수전해 적용 방면에서는 촉매층 연구가 다소 미비한 실정이다. 본 총설에서는 현재까지 보고된 연료전지 측면에서의 이오노머 바인더 활용 연구결과를 요약하였으며, 수소 경제 시대의 가속화를 위해서 고분자 전해질 수전해 핵심요소 중 하나인 촉매층용 이오노머 바인더에 관한 연구에 유용한 정보를 제공하고자 한다.

• 유기물자원화
• /
• 제17권1호
• /
• pp.73-79
• /
• 2009

수리전도도는 다공성매체 시스템의 중요한 특성인자이다. 수리전도도를 측정하는 방법은 실외측정방법과 실내측정방법이 있다. 수리전도도의 실내측정은 일반적으로 투수측정기를 이용한다. 기존의 투수측정방식으로 산정한 수리전도도는 경계흐름의 영향을 고려하지 않고 모든 유체가 수직으로 이동한다는 가정으로 결정되었다. 하지만 실제 토양에서 유체는 수직, 좌우 방향으로 이동할 수 있다. 본 연구에서는 경계흐름을 배제한 투수계를 이용하여 경계흐름이 수리전도도에 미치는 영향을 평가하였다. 실험결과 기존방식으로 산정한 수리전도도에 비해 경계흐름을 배제한 수리전도도가 약 1/3에 해당하였다. 투수측정기를 이용한 수리 전도도 측정에 있어 경계흐름에 대한 영향을 고려한 수리전도도 결정이 필요하다. 또한 토양 입경과 계면활성제가 수리전도도에 미치는 영향을 파악하였다. 토양입경과 수리전도도는 비례하는 것으로 나타났으며 계면활성제는 수리전도도를 감소시키는 것으로 확인되었다. 계면활성제 농도가 증가할수록 수리전도도는 보다 많이 감소하였다. 수리전도도를 결정하는 물리적 특성을 평가한 결과 유체의 점도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
• /
• 제56권2호
• /
• pp.167-183
• /
• 2023

사용 후 핵연료(SNF: spent nuclear fuel) 지하 처분장에서 발생된 가스는 처분장 내에서 자체로 이동성이 클 뿐 아니라, 처분장 내 방사성핵종 거동에도 영향을 줄 수 있다. 지하 처분장 방벽 내에서 가스-핵종 발생 및 거동 기작에 대한 연구와 가스 거동이 처분장의 안전성에 미치는 영향에 대한 연구가 처분장 건설 이전에 충분히 수행되어져야 함에도 불구하고, 처분장 다중 방벽내 가스-핵종 거동에 대한 연구는 국내는 물론 국외에서 조차 매우 초보적인 단계이다. 본 연구에서는 지하 SNF 처분장 내 가스 발생과 거동 특성과 관련된 국내외 선행연구 결과들을 고찰하여, 가스 발생/거동 기작을 처분장의 수리지질학적 진화과정에 따라 분류하여 설명하였다. 처분장 내 가스 발생을 크게 SNF의 핵분열에 의한 방사성 가스 생성, SNF 저장 용기의 부식에 의한 가스 발생, 지하수의 산화-환원 반응에 의한 가스 생성, 미생물 활동과 천연 방벽 내 지화학적 반응에 의한 가스 생성 등 총 5가지 유형으로 구분하여 정리하였다. 처분장 다중 방벽 내 가스 거동과 관련된 선행연구 자료들을 정리하여, 방벽 내 가스 거동 시나리오를 다공성 매체에서 일어나는 거동 형태에 따라, 총 4가지 형태(① visco-capillary 흐름을 포함하는 공극 내 자유상 가스 이동, ② 공극 수 내 용존상 기체로서 이류 및 확산 이동, ③ 체적팽창에 의한 거동(dilatant pathway), ④ 가압파쇄에 의한 인장 절리 흐름 등)로 구분하여 제시하였다. 본 연구를 통해 고찰한 SNF 처분장의 다중 방벽 시스템 내 가스 발생 기작과 거동 특성자료들은, 향 후 지하 SNF 처분장 내 가스-핵종 거동관련 다양한 실험 및 모델링 연구를 계획하고, 국내 건설할 처분장의 안전성을 가스 거동관점에서 평가하는데 유용하게 사용될 것으로 기대한다.

• 터널과지하공간
• /
• 제18권1호
• /
• pp.44-57
• /
• 2008

본 연구에서는 암반의 수리적 거동을 다공성매체로 간주하고 개별균열 연결망을 통해 구해진 암반의 등가수리전도도와 수리이방성을 입력 자료로 하여 유한요소법 프로그램을 사용한 2차원 수리해석을 수행하였다. 입력변수에 의한 결정론적인 해를 얻게 되는 연속체 해석의 단점과 입력자료의 불확실성을 보완하기 위하여 입력변수에 대한 민감도 분석을 실시하고, 터널과 단층파쇄대의 다양한 위치관계를 고려한 가상의 시나리오 단면에 대하여 해석을 수행하였다. 이때 암반의 포화 불포화 특성을 반영하기 위한 수리전도도함수와 체적함수율 함수를 구하여 해석에 반영하였다. 해석대상지역은 경부고속철도 13-3공구, 원효터널의 고산 습지(무제치 3늪, 대성뒷늪, 대성큰늪) 하부통과구간과 간천계곡하부 통과구간으로서 부정류 해석을 통하여 터널 굴착 후 10년 경과시까지의 터널 내 유입수량과 인접지역의 지하수위를 살펴봄으로써 수리학적 안정성과 습지 및 계곡에 미치는 영향을 검토하였다. 그라우팅을 시행하지 않은 경우에는 무제치늪과 대성뒷늪 주변의 지하수위가 강하하지만, 그라우팅을 통해 수리전도도를 1/50 이하로 감소시킬 경우 지하수위는 강하하지 않는 것으로 나타났다. 그리고 단층파쇄대가 터널에 인접하여 위치하더라도 터널을 관통하지 않는 경우에는 단층파쇄대가 터널내 유입수량에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제55권2호
• /
• pp.201-213
• /
• 2017

물이 포함된 원유는 oil separator 를 거쳐 물이 제거된다. 본 연구의 목적은 공기-물-기름 3상 혼합물에 대한 3차원 oil separator 의 분리성능을 예측하기 위하여 Eulerian 전산유체역학(CFD: computational fluid dynamics) 모델을 개발하는 것이다. 비압축성, 등온, 비정상상태 CFD 모델식은 공기상을 연속상으로, 물과 기름상을 분산상으로 정의하며, 운동량 보존식은 항력(drag force), 양력(lift force), 다공성매체 저항력을 포함한다. 또한, 난류현상으로 standard k-${\varepsilon}$ 모델이 이용된다. 물과 기름 출구압은 oil separator 의 액위를 결정하는 중요한 인자이며, 정상운전상태 액위 25 cm를 맞추기 위하여 측정압은 각각 6.3 kPa, 5.1 kPa으로 결정되었다. 시간에 따른 공기, 물, 기름의 부피분율의 변화를 조사하였고, 정상상태에 도달하였을 때, 물과 기름상의 침강속도를 oil separator의 종축 길이에 따라 분석하였다. 본 연구에서 제시된 CFD 모델로부터 얻은 oil separator의 기름분리성능은 99.85%이며, 실험값과 거의 일치하였다. 비교적 단순한이 CFD 모델은향후 oil separator의구조를 변경하거나, 최적운전조건을 찾기위하여 유용하게사용될수있을 것이다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권12호
• /
• pp.978-981
• /
• 2013

일상생활과 실험실에서 널리 사용하는 대표적 용기를 선정하여 세제세척 및 헹굼 후 용기에 잔류하는 계면활성제의 양을 정량화하였다. 일반적 세제 사용량인 8 mL를 수세미에 묻혀 용기를 닦은 후 흐르는 물에 7초 및 15초간 헹궈주었다. 설거지가 끝난 용기에 증류수 100 mL를 붓고 흔들어 그릇에 남아 있는 계면활성제를 추출하여 분석하였다. 7초 헹굼과정을 거친 후 용기에 잔류하는 계면활성제 농도는 뚝배기 4.68 mg/L, 후라이팬 1.22 mg/L, 유리그릇 0.57 mg/L, 플라스틱 용기 0.25 mg/L 순으로 모든 용기에서 계면활성제가 검출되었다. 그러나 15초 헹굼과정을 거친 경우, 뚝배기에서만 계면활성제가 여전히 검출되었고 다른 용기에서는 검출되지 않았다. 실험결과 다공성매체로 이루어진 재질일수록 계면활성제의 잔류가 많은 것으로 나타났다. 세제로 식기를 세척할 경우 충분한 헹굼과정이 있어야 세제 섭취를 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 특히 많은 이공계실험실에서 실험실 용기가 세제세척 후 충분히 헹궈지지 않는다면 잔류 계면활성제가 이후 실험 결과에 지대한 영향을 미칠 수 있다.

• 전기화학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.245-251
• /
• 2007

주어진 연료전지면적에서 반응면적이 넓을수록 성능이 향상되는 연료전지는 좁은 폭의 채널을 여러 개 존재하게 하는 구조를 선호하지만 채널 폭이 좁아질수록 압력이 커지는 문제가 고려되어져야 한다. 그러나 현재 채널 구조에 따른 압력에 대한 연구는 많이 진행되어져 왔지만 대부분 반응을 고려하지 않았으며, 반응을 고려한 경우에 어떤 경향을 나타내는지 알아보는 것이 연료전지 유로설계에 있어 매우 중요하다. 본 논문에서 화학반응을 고려한 평행류, 90도 밴드형, serpentine 세가지 종류의 유로채널를 가진 연료전지를 수치 해석하여 반응을 고려하지 않은 경우와 마찰계수(fRe), 속도, 압력강하를 비교하여 본 결과 parallel과 bend 형태의 채널은 반응을 고려한 경우 반응에 의한 밀도의 감소에 따라 근소하게 감소한 것을 알 수 있었다. 그러나 serpentine채널은 다공성매체인 확산층을 통해 인접한 채널로 가스가 이동하는 bypass flow 영향에 의하여 상대적으로 낮은 압력강하를 나타내는 것을 알 수 있었다.