• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.05b
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• pp.1237-1240
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• 2010

본 연구에서는 유동층반응기를 이용하여 왕겨의 탄화반응을 수행하였다. 탄화반응은 내경 40mm, 높이 1.8m의 유동층을 사용하였으며, 분산판은 다공성 스테인레스스틸을 사용하였다. 탄화반응은 질소를 이용하여 수행하였다. 왕겨 주입입자 크기는 직경 2.0mm, 0.715mm, 0.359mm, 0.194mm를 각각 사용하였으며, 유동층의 온도는 $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $700^{\circ}C$에서 탄화특성을 측정하였다. 또한 유동층의 매질로는 직경 1.0mm의 Co-Mo-Fe/$Al_2O_3$ 촉매를 사용하였으며, 탄화물은 유동층상부에 설치된 사이크론에 의하여 포집분리되었다. 탄화시 유동층 내부의 현상을 압력요동을 이용하여 해석하였으며, 압력신호로부터 평균압력, 압력요동의 표준편차, 주진동수, power spectrum density function을 계산하여 층내현상을 해석하였다. 층내온도, 유동화속도, 공급 입자크기에 따른 층내현상을 압력요동특성치를 이용하여 해석할 수 있었다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11a
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• pp.309-312
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• 2010

본 연구에서는 유동층반응기를 이용하여 왕겨의 탄화반응을 수행하였다. 탄화반응은 내경 40mm, 높이 1.8m의 유동층을 사용하였으며, 분산판은 다공성 스테인레스스틸을 사용하였다. 탄화반응은 질소를 이용하여 수행하였다. 왕겨 주입입자 크기는 직경 2.0mm, 0.715mm, 0.359mm, 0.194mm를 각각 사용하였으며, 유동층의 온도는 $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $700^{\circ}C$에서 탄화특성을 측정하였다. 또한 유동층의 매질로는 직경 1.0mm의 Co-Mo-Fe/$Al_2O_3$ 촉매를 사용하였으며, 탄화물은 유동층상부에 설치된 사이크론에 의하여 포집 분리 되었다. 탄화온도, 유속, 입자크기 등 조업변수에 따른 생성 탄소체의 물성을 규명하여 최적 조업조건을 제시하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.5
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• pp.90-100
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• 2019

Hypergolic thrusters have been extensively researched and applied to spacecraft propulsion based on their simplicity and high reliability of ignition. Research on the impingement characteristics of $N_2O_4$/amine has been profoundly carried out since the 1960s in advanced countries, especially the United States. Recently, enhancements to advanced hypergolic thrusters using MON/MMH have been planned by NASA to improve compactness and high performance. In this work, technical studies were investigated on the mixing of hypergolic propellant and its combustion instabilities such as reactive separation flow and popping.

• Proceedings of the KSEG Conference
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• 2004.03a
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• pp.11001-11050
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• 2004

불연속면 또는 단열은 암반 내의 역학적 분리면을 통칭하는 것으로서 암반 내의 작은 흠집이나 물리적으로 불균질한 곳이나 불연속면 주위에 응력이 집중되어 초래되는 변형의 결과이다. 불연속면은 정압, 지체구조적, 그리고 열적 응력 및 높은 수압에 반응하여 형성되며, 아주 미세한 것부터 대륙 규모에 걸쳐 다양한 크기로 발달한다. 불연속면은 연속체로서의 암반을 물리적으로 분리시키기 때문에 그 자체로서 역학적인 약대에 해당되고, 지하수의 유동 통로의 기능도 하기 때문에 지질공학, 지반공학 및 수리지질학 실무에서 매우 중요한 요소로 작용한다. 경제적으로 중요한 석유, 지열 및 수자원 저류체 역시 단열 암반 내에 형성된다. 불연속면은 오염물질의 이동과 분산을 제어할 뿐만 아니라 암반을 기초로 하거나 대상으로 하는 공학적 구조물과 굴착의 안정성에도 역시 영향을 미친다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.91.2-91.2
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• 2010

SOFC는 높은 반응온도($600{\sim}1000^{\circ}C$)에서 작동되어 발전효율이 높고 다양한 연료를 사용할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 고온에서의 운전은 구성요소의 열변형과 온도구배에 의한 전극촉매의 열화 그리고 밀봉재의 수명에 영향을 주어 결국 스택의 내구성을 감소시킨다. 특히 스택의 온도구배가 심화되면 국부적인 Hot spot를 형성하여 셀에 심각한 손상을 주게 된다. 본 과제에서는 SOFC 스택의 온도구배를 완화시키기 위한 내부개질기의 개발 및 고온용 분리판 소재의 정밀성형기술을 확보하고자 한다. 열/유동해석을 통하여 반응가스의 농도, 유속, 구조변경 등 내부개질기 온도구배에 대한 주요인자를 확인하였고, 장기 운전평가를 통하여 개질 촉매의 고온 활성 및 내구성에 대한 성능평가를 진행 중이다. 분리판의 경우, 고온용 소재(페라이트계 스테인레스)에 대한 기초실험을 실시하여 성형품질의 주요 인자를 파악하였으며 Proto-type 금형 설계 및 개발을 통하여 성형 기초기술을 확보하였다. 그리고 스택 내부온도를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 설계 중에 있으며 이를 이용하여 개발된 내부개질기 및 분리판을 스택 운전환경에서 평가할 예정이다.

• Membrane Journal
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• v.28 no.5
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• pp.297-306
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• 2018

This review focused carbon-free hydrogen productions from ammonia decomposition including inorganic membranes, catalysts and the presently studied reactor configurations. It also contains general information about hydrogen productions from hydrocarbons as hydrogen carriers. A Pd-based membrane (e.g. a porous ceramic or porous metallic support with a thin selective layer of Pd alloy) shows its efficiency to produce the high purity hydrogen. Ru-based catalysts consisted of Ru, support, and promoter are the efficient catalysts for ammonia decomposition. Packed bed membrane reactor (PBMR), Fluidized bed membrane reactor (FBMR), and membrane micro-reactor have been studied mainly for the optimization and the improvement of mass transfer limitation. Various types of reactors, which contain various combinations of hydrogen-selective membranes (i.e. Pd-based membranes) and catalysts (i.e. Ru-based catalysts) including catalytic membrane reactor, have been studied for carbon-free hydrogen production to achieve high ammonia conversion and high hydrogen flux and purity.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.10
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• pp.667-673
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• 2017

We investigated the temperature uniformity in an anode-supported solid oxide fuel cell, using the open source computational fluid dynamics (CFD) toolbox, OpenFOAM. Numerical simulation was performed in three different flow paths, i.e., co-flow, counter-flow, and cross-flow paths. Gas flow in a porous electrode was calculated using effective diffusivity while considering the effect of interconnect rib. A lumped internal resistance model derived from a semi-empirical correlation was implemented for the calculation of electrochemical reaction. The result showed that the counter-flow path displayed the most uniform temperature distribution.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.12 no.1
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• pp.207-217
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• 1992

In this study, isolated and cultured nitrogen fixed microbes were seeded in the three-phase fluidized bed in which gas, solid and liquid were contacted directly. Input velocity was varied from 8.12 cm/hr to 16.32 cm/hr. And upflow gas pressure was fixed to 80 psi. Return ratios were from 0.2 to 0.6 with the each experimental condition. According to these condition, movement of media, growth of biofilm and removal efficiency were measured. As the results, in case of briquette ash, biofilm was developed to $170{\mu}m$ when velocity was 8.12 cm/hr and return ratio was 0.6. In this condition, COD removal efficiency was 97% and $NH_4$-N removal efficiency was 83%. At the same condition, biofilm thickness of glass bead was $17.59{\mu}m$ and its COD and $NH_4$-N removal efficiency was 83% and 72%. Nitrogen fixed microbes have following characters: it formed dark-brownish sludge, excellent adhesive force, easy solid-liquid separation and low oxygen uptake ratio, but sensitive to DO concentration. Not only it endured shock loading, but required short time to steady state.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.2
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• pp.185-192
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• 2010

The chemical-looping combustion(CLC) has advantages of no energy loss for separation of $CO_2$ without $NO_x$ formation. This CLC system consists of oxidation and reduction reactors where metal oxides particles are circulating through these two reactors. In the present study, the reaction kinetic equations of iron oxide oxygen carriers supported on bentonite have been determined by the shrinking core model. Based on the reactivity data, design values of solid circulation rate and solids inventory were determined for the rector. Two types of interconnected fluidized bed systems were designed for CLC application, one system consists of a riser and a bubbling fluidized bed, and the other one has a riser and two bubbling fluidized beds. Solid circulation rates were varied to about $30kg/m^2s$ by aeration into a loop-seal. Solid circulation rate increases with increasing aeration velocity and it increases further with an auxiliary gas flow into the loop-seal. As solid circulation rate is increased, solid hold up in the riser increases. A typical gas leakage from the riser to the fluidized bed is found to be less than 1%.