• 기계와재료
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• v.22 no.4
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• pp.22-35
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• 2010

저에너지 소모를 위한 대책으로 장치설비의 고효율화를 이루어 나가고 있으나, 고온 고압 등의 극한환경 하의 공정이 증가하면서 상기의 조건 하에서도 안정적으로 작동 가능한 다공질 세라믹스를 이용한 촉매기술 또는 포집 분리기술에 대한 필요성이 부각되고 있다. 본 고에서는 다공성 세라믹 소재가 특별히 유효하게 대응 가능한 대기오염과 관련하여 오염원 물질 및 오염의 실태를 살펴보고, 각종 다공성 세라믹스의 제조방법과 이에 따른 소재특성을 소개하고 시장의 현황과 전망을 정리하였다. 또한 다공성 세라믹 소재의 가장 대표적인 활용 형태인 하니컴 구조체의 제조방법 및 특성에 대하여 기술하고, 다공성 세라믹 소재의 실제 활용과 관련해서는 오염물질을 입자상물질과 가스상물질로 대별하여 대표적인 사용처와 소재를 수록하였으며, 차세대 신개념 필터로 연구 중인 반응소결 질화규소에 대해 언급하였다.

• 기계와재료
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• v.21 no.2
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• pp.98-109
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• 2009

산업이 고도화 되는 과정에서 필연적으로 환경오염 문제가 발생하고 있는데, 그 중에서도 에너지 고효율화를 위해 고온 고압 등의 극한환경 하의 공정이 증가하면서 다공질 세라믹스를 이용한 촉매기술 또는 포집 분리기술에 대한 필요성이 부각되고 있다. 다공성 세라믹 소재가 유효하게 대응 가능한 대기오염과 관련하여 오염물질 및 오염의 실태를 살펴보고, 각종 다공성 세라믹스의 제조방법과 이에 따른 소재특성을 소개하고 시장의 현황과 전망을 정리하였다. 다공성 세라믹 소재의 활용과 관련해서는 오염물질을 입자상물질과 가스상물질로 대별하여 대표적인 사용처와 소재를 수록하였으며, 차세대 신개념 필터로 연구 중인 반응소결 질화규소에 대해 언급하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.1
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• pp.67-74
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• 2012

A numerical analysis was carried out to estimate the effect of the gap size ratio on the performance of condensers under noncondensable gas ventilation using the porous medium approach (PMA). In the PMA, the details of the tube bundle in the condenser are considered to be those of a porous medium, and the flow resistance term is added in the momentum equation. Three-dimensional analysis of the condensation for a McAllister condenser was conducted with the PMA using Fluent and user-defined functions (UDFs). The gap size effect on the condensation was negligible under pure steam conditions. However, the gap size effect was dominant in condensation with noncondensable gas and external venting. As the gap size decreased, the condensation rate increased for noncondensable gas in an external venting system.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05b
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• pp.2261-2266
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• 2007

In this study, the numerical analysis to estimate condensation heat and mass transfer of the condenser was carried out using the PMA (porous medium approach). In the PMA, the details of tube bundle in the condenser are replaced by the porous medium, and the flow resistance term is added in the momentum equation. In this regard, the PMA is quite helpful for the study of tube bundle in the large condenser. The pressure loss through tube bundle can be compensated by viscous and inertial momentum sink terms, which was validated numerically. Value of the pressure drop was compared to that of Butterworth correlation. Three dimensional analysis of condensation for McAllister condenser with the PMA was conducted using Fluent 6.2 and UDFs (use-defined functions). The result of condensation rate was analogous to previous results (experimental and numerical data).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.464-468
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• 2005

산업활동으로 인해 발생하는 슬래그 등의 폐기물을 적절히 처리하는 방법으로서는 저비용 처리형태와 자연계에서 슬래그 등의 특성을 고려한 Filter 기능을 수행할 수 있도록 수질이 악화된 하천이나 정체수역에 투입시켜 수질을 개선시킬 수 있는 방법의 도입이 필요하다. 현재 POSCO에서 발생하는 슬래그와 폐콘크리트의 화학적 성분은 주로 $CaO,\;SiO_2,\;Al_2O_3,\;Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 공존하고 있다. 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터로 이용하기에 좋은 이점을 가지고 있다. 슬래그나 폐콘크리트를 Mattress/Filter 채움재 및 수질정화용 여재로 활용하면 폐기물처리, 자원 재활용 그리고 수질 환경 개선의 세 가지 효과를 동시에 얻을 수 있는 방법이 된다. 본 연구에서는 슬래그와 폐콘크리트를 활용한 정체수역에서 정화시스템의 정화특성을 조사하기 위하여 유입수와 유출수의 pH, 용존산소, 질소, 인 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선을 위한 Mattress/Filter 시스템의 기본개념은 하천의 오염된 물이 Mattress/Filter의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 생물막이 수질 개선과정에서 나타나는 접촉작용, 생물 흡착작용, 생물산화의 분해작용 등을 촉진시키도록 하였다. Mattress/Filter를 이용한 수중 수질개선시스템에서 채움재로 제철폐기물인 슬래그와 건설폐기물인 폐콘크리트를 사용함으로써 Mattress/Filter의 다공성 및 넓은 표면적이라는 특성에 따른 물리적$\cdot$화학적$\cdot$생물학적 작용이 촉진되고 있음을 확인할 수 있었으며, 그 결과 정체수역에 설치한 Mattress/Filter는 다공질 속에서 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과 증대와 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연생태적 하천정화시스템임을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.163-163
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• 2008

반도체 소자가 고집적화 되고 고속화를 필요로 하게 됨에 따라, 기존에 사용되었던 알루미늄이나 텅스텐보다 낮은 전기저항, 높은 electro-migration resistance으로 미세한 금속배선 처리가 가능한 Cu가 주목받게 되었다. 하지만 과잉 디싱 현상과 에로젼을 유도하여 메탈라인 브리징과 단락을 초래할 있고 Cu의 단락인 islands를 남김으로서 표면 결함을 제거하는데 효과적이지 못다는 단점을 가지고 있었다. 특히 평탄화 공정시 높은 압력으로 인하여 Cu막의 하부인 ILD막의 다공성의 low-k 물질의 손상을 초래 할 수 있는 문제점을 해결하기 위하여 기존의 CMP에 전기화학을 결합시킴으로서 낮은 하력에서의 Cu 평탄화를 달성 할 수 있는 기존의 CMP 기술에 전기화학을 접목한 새로운 개념의 ECMP (electrochemical-mechanical polishing) 기술이 생겨나게 되었다. 따라서 본 논문에서는 최적화된 ECMP 공정을 위하여 I-V곡선과 CV법을 이용하여 active. passive. trans-passive 영역의 전기화학적 특징을 알아보았고. Cu막의 표면 형상을 알아보기 위해 Scanning Electron Microscopy (SEM) 측정과 Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) 분석을 통해 금속 화학적 조성을 조사하였다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.12 no.3
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• pp.245-251
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• 2014

Pyroprocess for treating spent nuclear fuels has been developed based on electrochemical principles. Process simulation is one of the important methods for process development and experimental data analysis and it is also a necessary approach for pyroprocessing. To date, process simulation of pyroprocessing has been focused on electrorefining and there have been not so many investigations on electrolytic reduction. Electrolytic reduction, unlike electrorefining, includes specific features of gas evolution and porous electrode and, thus, different equations should be considered for developing a model for the process. This study summarized required concepts and equations for electrolytic reduction model development from thermodynamic, mass transport, and reaction kinetics theories which are necessitated for analyzing an electrochemical cell. An electrolytic reduction cell was divided and equations for each section were listed and, then, boundary conditions for connecting the sections were indicated. It is expected that those equations would be used as a basis to develop a simulation model for the future and applied to determine parameters associated with experimental data.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.3
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• pp.317-324
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• 2010

Metal-supported solid oxide fuel cells (SOFCs) have been developed to commercialize SOFCs. This new type of SOFC has high mechanical strength, but its mass transfer rate may be low due to the presence of a contact layer. In this study, the mass transfer characteristics of an anode-supported SOFC and a metal-supported SOFC are studied by performing numerical simulation. Governing equations, electrochemical reactions, and ceramic physical-property models are determined simultaneously; molecular diffusion and Knudsen diffusion are considered in mass transport analysis of porous media. The experimental results are compared with simulation data to validate the results of numerical simulation. The average current density of the metal-supported SOFC is 23% lower than that of the anode-supported SOFC. However, because of the presence of the contact layer, the metal-supported SOFC has a more uniform distribution than the anode-supported SOFC.

• Clean Technology
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• v.29 no.1
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• pp.71-75
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• 2023

In general, the presence of non-selective intercrystalline (grain boundary) defects in polycrystalline metal-organic framework (MOF) or zeolite membranes, which are known to be ca. 1 nm in size, causes lower membrane performance (selectivity) than the intrinsically expected. In this study we show that applying a thin polymeric coating of polydimethylsiloxane (PDMS) on a polycrystalline MOF membrane is effective to cap the non-selective intercrystalline defects and therefore improve membrane performance. To demonstrate the concept, first, polycrystalline UiO-66, one of Zr-based MOFs, membranes were prepared by an in-situ solvothermal growth. By controlling membrane growth condition with respect to growth temperature, we were able to obtain polycrystalline UiO-66 membranes at 150 ℃ with intercrystalline defects of which the quantity is not significant, so it can be plugged by the suggested PDMS deposition. Second, their performances were compared before and after the PDMS deposition. As expected, the PDMS deposition ended up with a noticeable increase in CO₂/N₂ ideal selectivity from 6 to 14, indicating successful intercrystalline defect plugging. However, the enhancement in CO₂/N₂ selectivity was accompanied by a significant reduction in CO₂ permeance from 5700 to 33 GPU because the PDMS deposition not only plugs defects but also forms a continuous coating on membrane surface, adding an additional transport resistance.