• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.569-569
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• 2012

탄소나노튜브(carbon nanotubes)의 우수한 전기적, 물리적 특성으로 인해 트랜지스터, 태양전지, 고감도 센서, 나노 섬유, 고분자-탄소나노튜브 고기능 복합체 등 다양한 분야에서 이를 응용하려는 노력이 활발히 진행되고 있다. 흥미롭게도 탄소나노튜브는 구조적인 특성 (직경, 밀도, 벽의 수)에 따라 각기 다른 비표면적, 열 전도성, 전기 전도성, 접촉각, 전계방출 특성을 지닌다고 보고되고 있다. 따라서 다양한 분야의 응용을 위해서는 구조적인 특성 제어가 핵심적인 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용하여 수직 정렬된 탄소나노튜브를 합성 하였다. 합성과정에서 압력의 변화가 탄소나노튜브의 밀도와 길이에 큰 영향을 미친다는 것을 확인하였고, 이러한 현상을 이해하기 위해 두 가지의 가능성을 고려하였다. 첫째는 압력의 변화에 따른 촉매의 형성 변화 가능성이며, 둘째는 탄화수소가스의 유입양의 변화에 따른 영향이다. 분석 결과, 동일한 압력에서 탄화수소가스의 부분압을 변화시켜 실험한 결과로부터 탄화수소의 유입양의 변화가 합성된 탄소나노튜브의 밀도에 큰 영향을 미치고 밀도가 높은 경우 길이가 긴 탄소나노튜브가 합성되는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.3
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• pp.226-232
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• 2013

A compact hydrogen generation device of fuel cell system using chemical hydride storage technique was designed to fit the propulsion device requirement of a small unmanned aerial vehicle(SUAV). For high efficient, compact, and lightweight hydrogen generation control device, the Co-B catalyst hydrogen conversion rate by $NaBH_4$ aqueous solution flux is measured so that the proper amount of Co-B catalyst for maximum hydrogen generation of 100W stack was proposed. A compact hydrogen generation device is controlled by pump's on/off using its own internal pressure and consumes fuel in high efficiency through a dead-end type fuel cell. The fuel cell system has stable operation for a planed flight profile. The system operates up to maximum 7 hours and at least 4 hours for tough flight profiles.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.20 no.3
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• pp.179-187
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• 2009

This paper presents a static and dynamic characteristics of the relief valve which is a kind of direct operated pressure control valve for hydrogen compressor. The valve is consisted of a main poppet, a spring, an adjuster and a valve body. The purpose of this study is development of the simulation model for relief valve by using commercial AMESlM$^{(R)}$ tool. Poppet with sharp edge seat type and ball poppet with sharp edge seat type compare for P-Q characteristic. The dynamic simulation results are presented the operating pressure characteristics of relief valve. High pressure power unit of which maximum pressure control range is 100MPa was manufactured, and the pressure control valve was experimented using the above-mentioned power unit. The new model of pressure control valve from this results was suggested. It was confirmed that the suggested valve has a good control performance from experimental setup.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.3
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• pp.233-239
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• 2013

A 100 W fuel cell system using chemical storage method has been applied for a propulsion system of the SUAV(Small Unmanned Aerial Vehicle). A fuel cell and battery have been combined for both the small/light hydrogen generation control system and the hybrid power supply system. A small hydrogen generation device was implemented to utilize NaBH4 aqueous solution and dead-end type PEMFC system, which were evaluated on the ground and by the flight tests. The system pressurized at a 45kpa stably operates and get higher fuel efficiency. The pressure inside of the hydrogen generation control system was maintained at between 45 kPa and 55 kPa. The 100W fuel cell system satisfies the required weight and power consumption rate as well as the propulsion system, and the fuel cell system performance was demonstrated through flight test.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.20 no.5
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• pp.410-415
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• 2009

A hydrogen cooling method is used in a power generator for removing the unnecessary heat due to the windage loss of a rotor and the joule heat of a stator. A MEA (Membrane Electrolyte Assembly) hydrogen generator has been developed and applied as a hydrogen supplying system for the cooling of a 350MW power generator. As a field application result, the average potential of eleven cells and the voltage efficiency were measured 2.26V/cell and 65.4% (Higher Heating Value) respectively at the hydrogen pressure of 6 Bar, the hydrogen flow rate of 9.1L/min, and the current of 150A.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2006.06a
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• pp.216-218
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• 2006

본 논문에서는 연료전지용 듀얼 부스트 컨버터의 전압제어루프의 피드백 루프에 디지털 필터를 도입하여 부하에 의해 발생하는 출력전압의 저고조파 리플성분을 제거한 측정값을 사용함으로써 입력전류의 저고조파 리플을 제거하고, 전류제어루프에 predictive deadbeat 제어기법을 적용하여 제어주기와 제어알고리듬 계산에 의한 시간적 지연에 의해 발생되는 동적응답특성의 저하를 최소화한다. 센서를 사용하는 대신 연료전지 스택에 공급되는 수소와 공기의 압력과 스택의 출력전류에 결정되는 연료전지의 전압-전류 특성곡선을 이용하여 부스터 컨버터의 입력전압을 계산하고 전류를 제어함으로써 연료전지 시스템의 성능을 최적화한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.22 no.1
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• pp.1-8
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• 2018

FCV is installed with a automatic valve attached in an high pressure cylinder to control the hydrogen flow. The supply of hydrogen from the cylinder into the fuel cell stack is controlled via the on/off operation of a solenoid attached to the automatic valve. The solenoid needs to provide the necessary attraction force even at any saturation temperature caused by drive of the vehicle. In this study, the simplified prediction equations for the saturation temperature are suggested. The finite element analysis was performed by steady state technique, according to the boundary condition in order to predict the saturation temperature and attraction force. Finally, the saturation temperature was validated through comparison between the analysis results and measurement results. From the results, the measured saturation temperature $5.9^{\circ}C$ lower with respect to the analysis results. And the error of attraction force ranged from 1.0 to 2.1 N at testing conditions.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.2
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• pp.66-73
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• 2020

In the hydrogen compression cycle, which is currently being developed, hydrogen is compressed to a very high pressure using a compressor, and then stored and used in a high-pressure vessel. This shows that an increase in the temperature of hydrogen in the vessel due to a pressure rise during the filling process and the pressure fatigue due to the repeated cycle may cause problems in the reliability of the vessel. In this paper, for the entire processes in a 50 MPa hydrogen compression system, theoretical and numerical methods were conducted to analyze the following: the temperature increase of hydrogen in the vessel and the time required to reach thermal equilibrium with the surroundings, the change in temperature of hydrogen passing through the pressure reducing valve, and the required capacity of the heat exchanger for cooling the vessel. The results will be useful for the design and construction of hydrogen compression systems, such as hydrogen charging stations.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.33 no.6
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• pp.819-826
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• 2022

Fuel cell systems are being supplied to households and buildings to reduce greenhouse gases. The fuel cell systems have problems of high cost and slow startup due to fuel processors. Greenhouse gas reduction of the fuel cell systems is also limited by using natural gas. The problems can be solved by using a hydrogen generator consisting of a reformer and pressure swing adsorption (PSA). However, part load operation of the hydrogen generator is required depending on the hydrogen consumption. In this paper, PSA operation strategies are investigated for part load of the hydrogen generator. Adsorption and purge time were changed in the range of part load ratio between from 0.5 to 1.0. As adsorption time increased, hydrogen recovery increased from 29.09% to 48.34% at 0.5 of part load ratio. Hydrogen recovery and hydrogen purity were also improved by increasing adsorption and purge time. However, hydrogen recovery dramatically decreased to 35.01% at 0.5 of part load ratio.