• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.777-780
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• 2009

본 연구에서는 연료전지에의 응용을 위한 저가격의 무산소, 상온동작 가능한 센서구조를 설계, 제작하고 특성을 평가하였다. 연료전지의 수소 농도를 측정하기 위해서는 50ppm에서 5% 이상까지 넓은 범위를 감지할 수 있는 수소센서의 성능이 매우 중요하다. 이러한 특성과 상용화를 위해 가격 경쟁력을 갖는 수소센서로서, 수소흡착에 따른 Pd의 저항변화 특성을 이용한 센서 구조에 대하여 연구하였다. 높은 저항치를 갖는 Pd 후막 구조설계를 통하여 저항 감소형의 센서를 제작하여 특성평가를 하였다. 저가형으로 설계 제작된 Pd 수소센서는 50~20000ppm 범위에서 감지특성을 나타내었으며, 약 40sec의 응답속도를 보였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.84.1-84.1
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• 2018

현재 사용되고 있는 화석 연료는 고갈되고 있으며 지구온난화와 같은 환경오염을 일으키는 주원인으로 이를 대체하는 에너지원으로서 수소가 주목받고 있다. 그러나 수소는 상온 및 대기압에서 4 %의 낮은 LEL (lower explosive limit)을 가지므로 높은 인화성과 폭발성을 가진다. 또한 무색, 무취한 성질을 가지고 있어 사람에 의해 검출되지 않는다. 그러므로 상온에서의 수소 농도를 정량화하고 검출하기 위한 방법이 필요하다. 수소를 검출하기 위한 수소센서에는 저항, 촉매, 광학, 일함수 등을 이용한 센서들이 있으며 그 중 저항을 이용한 귀금속 기반 수소센서가 널리 알려져 있다. 팔라듐(Pd), 백금 (Pt)와 같은 귀금속 기반 수소센서는 높은 수소 용해도 및 확산으로 인해 수소에 우수한 선택성을 가진다. 특히 Pd는 흡착에 대한 친화성이 매우 우수하다. 팔라듐에 수소가 노출되면, 수소가 Pd 격자로 확산되어 Pd-hydride를 형성시켜 부피가 팽창되고 저항이 변한다. 이러한 특성을 바탕으로 팔라듐의 저항 변화를 기반으로 한 수소센서의 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 물리기상증착 (PVD)을 이용하여 다양한 다공성 나노 Pd 박막을 가지는 수소센서를 제작하였으며, 수소 농도에 따른 실온에서의 수소 검출 특성을 관찰하였다. 제작된 다공성 나노 Pd 박막의 특성은 SEM, TEM 및 XRD를 통하여 확인하였다. 다공성 나노 Pd 박막이 수소에 노출 되었을 때 전자 산란 및 접촉 면적의 증가에 따른 저항의 변화를 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.04b
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• pp.125-127
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• 2007

본 논문에서는 세 가지 종류의 가스센서를 사용하여 수소가스에 대한 정량화 및 선택도를 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 여러 가지 수소가스 농도에 대한 각 가스센서들의 출력을 측정하였고 높은 출력과 분해능특성을 보이는 농도범위를 분석한 결과 세 가지 종류의 센서의 사용은 10,000ppm까지의 광대역의 수소 가스농도를 신뢰성 있게 측정할 수 있는 가능성을 보여주었다. 또한 어떠한 농도의 메탄(CH4) 및 일산화탄소에 대한 출력과 수소에 대한 출력을 비교한 결과 세 가지 센서의 출력을 조합하면 수소가스의 선택성을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.23 no.6
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• pp.81-87
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• 2023

SAE J2601 and SAE J2799, the communication protocols between a hydrogen refueling station and a fuel cell electric vehicle, only cover hydrogen charging. In this paper, we measure the hydrogen detection, current, and voltage of a fuel cell electric vehicle and transmit the sensor data to the hydrogen refueling station by changing the WiFi protocol. A small-scale laboratory model was built using Raspberry Pi for sensing, controlling, and transmitting sensor data of a fuel cell electric vehicle. The sensor data was stored in the database of the hydrogen refueling station, and a dashboard was configured using Grafana to analyze the stored data. When hydrogen is detected, the dispenser valve of the hydrogen refueling station is locked. Then, we measured the average transmission delay according to the WiFi protocol. The results showed that IEEE 802.11a is the most suitable WiFi protocol for transmitting sensor data between the hydrogen refueling station and the fuel cell electric vehicle.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.20 no.10
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• pp.114-119
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• 2006

In this paper, measurement of hydrogen gas using three kinds of gas sensors were studied for improving selectivity and quantification on hydrogen gas. Output characteristics for each sensors were analyzed to some concentrations of hydrogen gas. It was illustrated that the wide range of hydrogen gas concentrations upto 10,000[ppm] can be reliably measured from investigation of concentration ranges with high amplitudes and good resolutions. Also, the combinations of outputs from three kinds sensors were able to improve the selectivity of hydrogen gas.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.13 no.5
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• pp.15-19
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• 2009

In this study, the transient responses of hydrogen sensor against abrupt hydrogen release was experimentally studied for three most common types of hydrogen sensors, i.e. the semiconductor type, electrochemical type, and catalytic combustion type. The experimental study was conducted using a 1% hydrogen - 99% nitrogen mixture gas as the standard gas, while the temperature and relative humidity (RH) of the mixture gas was varied from $25^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$ and from 50% to 100%, respectively. The temperature of the mixture gas was found to influence the output signal levels of hydrogen sensors, especially the catalytic combustion type. However, the effect of RH on the sensor response was not noticeable in the present experimental study. Thus, the signal levels of hydrogen sensors, in case of catalytic gas sensor need to be calibrated dependent on gas temperature, when the accurate determination of hydrogen concentration is important.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.9 no.2
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• pp.113-119
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• 2000

In this work, Pd/Pt gate MISFET sensor using Pd membrane was fabricated to detect the hydrogen in DI water. A differential pair-type was used to minimize the intrinsic voltage drift of the MISFET. To avoid hydrogen induced drift of the sensor, the silicon dioxide/silicon nitride double layer was used as the gate insulator of the FET's. In order to eliminate the blister formation on the surface of the hydrogen sensing gate metal, Pd/Pt double metal layer was deposited on the gate insulator. For this type of application sensors need to be isolated from the DI water, and a Pd membrane was used to separate the sensor from the DI water. The output voltage change due to the variation of hydrogen concentration is linear from 100ppm to 500 ppm.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.59-62
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• 2007

연료전지는 수소를 이용하여 전기를 생산하는 발전 시스템으로 운전 중 수소 누출과 폭발의 위험성을 항상 수반하고 있다. 따라서 안전성의 확보를 위해 연료전지 시스템 내부에서 수소 누출 시 유e동 특성으로 인한 특정 부근 농도 정체와 환기의 영향을 파악하는 것이 필요하다. 실험 장치와 전산유체역학 프로그램을 사용하여 챔버 내 수소의 유통 특성과 환기구에 따른 환기의 영향을 확인하였다. 수소의 누출 속도와 양에 따라 유동장의 형태는 크게 변하였으며 환기구의 위치와 크기는 특정 부근의 농도정체와 챔버 내 전체적인 수소 농도에 영향을 미침으로서 안정성을 확보하는 중요한 인자임을 알 수 있었다. 예측 결과를 실제 실험 모델과 비교하여 그 타당성을 검토하였으며 차후 가정용 연료전지 모듈의 환기구 설계에 적용할 수 있다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.6 no.3
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• pp.221-227
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• 1997

The Pd/NiCr gate MISFET-type sensors were fabricated for detecting hydrogen dissolved in high-capacivity transformer oil. To improve stability and high concentration sensitivity of the sensor, Pd/NiCr double catalysis metal gate was used. To reduce the serious gate voltage drift of the sensor induced by hydrogen, the gate insulators of 2 FETs were constructed with double layer of silicon dioxide and silicon nitride. The hydrogen sensitivity of the Pd/NiCr gate MISFET is about a half of Pd/Pt gate MISFET's sensitivity but the Pd/NiCr gate MISFET has good stability and high concentration detectivity up to 1000 ppm.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.18 no.9
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• pp.2197-2202
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• 2014

In this paper, we report on an investigation of highly sensitive sensing performance of a hydrogen sensor composed of palladium (Pd) nanowires. The Pd nanowires have been grown by electrodeposition into nanochannels and liberated from the anodic aluminum oxide (AAO) template by dissolving in an aqueous solution of NaOH. A combination of photo-lithography, electron beam lithography and a lift-off process has been utilized to fabricate the sensor using the Pd nanowire. The hydrogen concentrations for 2% and 0.1% were obtained from the sensitivities (${\Delta}R/R$) for 1.92% and 0.18%, respectively. The resistance of the Pd nanowires depends on absorption and desorption of hydrogen. Therefore, we expect that the Pd nanowires can be applicable for detecting highly sensitive hydrogen gas at room temperature.