• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.207-211
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• 2007

본 논문에서는 단결정$(Al_2O_3)$ 성장을 DC-Motor로 제어하여 양질의 결정을 얻도록 하는 자동 가스 조절용 DC-Motor의 운영 시스템과 실시간 모니터링 시스템을 연구 개발하였다. 인조 보석류나 예물시계의 유리와 고열 내화용 투명유리 등에 사용되는 단결정(單結晶:$Al_2O_3$) 제품은 대부분의 가열 소성제품처럼 결정 성장 중에 로(爐)내의 열 흐름에 의해 제품의 품질과 특성에 결정적인 영향을 받게 된다. 따라서 수소와 산소를 적절히 혼합하여 로(爐) 내에서 연소시킴으로 공정시간 동안 로(爐)의 온도를 최적의 상태로 유지시키는 것이 양질의 단결정$(Al_2O_3)$을 제조하는 핵심 요소가 된다. 본 연구에서 수행한 가스 조정용 전동 밸브는 기존의 수작업으로 수행하던 압력 밸브의 제어를 기기 작동 밸브의 압력을 샘플링 하여 변위 값들을 일련의 명령어로 변환한 후 컴퓨터의 제어 신호로 바꾸어 밸브를 조정하도록 함으로서 직경이 확대된 단결정의 제조를 가능하게 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.113-113
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• 2012

플라즈마 내에서 발생하는 입자는 플라즈마 내 전기적 및 화학적 특성으로 인해 응집이 적고 균일한 특성을 가진다. 이에 따라 도포성이 좋으며 낮은 응력을 가지는 박막의 형성이 가능하다. 이러한 특성을 가지는 나노입자는 메모리, 고효율 박막형 태양전지 등에 이용될 수 있다. 특히, PECVD (Plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정 중 플라즈마가 켜져있는 동안 수소 가스를 펄스형태로 추가 주입하는 방법은 실리콘 이온 사이의 결합을 통한 표면 성장을 일부 방해하여 이를 통해 최종적으로 생성되는 실리콘 입자의 크기제어를 가능하게 한다. 이러한 과정으로 PECVD내에서 생성된 입자의 입경 분포는 기존의 경우 공정 중 포집을 한 후 전자현미경을 이용하였지만 실시간 측정이 불가능한 한계가 있었고, 레이저를 이용한 실시간 측정은 그 측정범위의 한계로 인해 적용에 어려움이 있었다. 이에 따라 본 연구에서는 저압에서 실시간으로 나노입자 크기분포 측정이 가능한 PBMS (particle beam mass spectrometer)를 이용하여 PECVD 내에서 수소가스 펄스를 이용하여 발생되는 실리콘 입자를 공정 변수별로 측정하여 각 변수에 따른 입자 생성 경향을 분석하였다. 실리콘 나노 입자의 측정은 PBMS 장비의 전단 부분을 PECVD 장치 내부에 연결하여 진행하였다. 수소 가스 펄스를 이용한 실리콘 입자 생성의 주요 변수는 RF pulse, $H_2$ pulse, 가스 유량 (Ar, $SiH_4$, $H_2$), Plasma power, 공정 압력 등이 있다. 이와 같이 주어진 변수들의 제어를 통해 생성된 나노입자의 입경분포를 PBMS에서 실시간으로 측정하고, 동일한 조건에서 포집한 입자를 TEM 분석 결과와 비교하였다. 측정 결과 각각의 변수에 대하여 생성되는 입자의 크기분포 경향을 얻을 수 있었으며, 이는 추후 생성 입자의 응용 분야에 적합한 크기 분포 특성을 가지는 실리콘 입자를 제조하기 위한 조건을 정립하는데 중요한 역할을 할 것을 기대할 수 있다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.57-62
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• 2001

본 연구에서는 검증된 BSU 3톤/일급 석탄가스화공정에 대해 개발된 동적모델을 폐유가스화 공정모텔에 적용하였다. 대상공정에 포함된 조작변수들의 변동에 따른 주요 공정변수인 산소/폐유비를 3% 계단증가시킨 결과, 폐유가스화기의 압력은 15분의 시상수를 보이며 최종적으로 2.4%가 증가된 정상상태에 도달하였고, 온도는 초기 1분 이내에 약 3.2%의 급격한 증가를 보인 후 최종적으로 4.1% 증가된 정상상태에 도달하였다. 그리고 생성가스의 조성은 이산화탄소가 6% 증가되었고, 일산화탄소와 수소는 각각 2% 및 8% 감소된 새로운 정상상태에 도달하였다. 이러한 결과를 토대로 폐유가스화기의 부하변동에 따른 주요 공정변수들의 변동경향 및 신뢰성 있는 동적모사 결과를 얻고, 개발된 모델에 cascade 및 ratio 방식의온도, 압력 제어로직을 설계하여 실공정 적용실험을 통한 전산모사결과 및 안정된 운전특성을 검증할 수 있는 기초를 마련하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.611-618
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• 2023

전 세계에서 수소자동차 충전의 기초로 사용되는 SAE J2601의 내용과 충전 프로토콜의 목적과 개념을 조사하고, 우리나라의 프로토콜 관련 연구 내용을 조사하였다. 그리고, 우리나라에서 개발한 수소 충전 성능평가 장비의 구성 요소와 수소충전소의 성능과 안전을 평가할 수 있는 방법에 대해 검토하고, 현재 국내에서 운영하고 있는 수소충전소에 대해 현장 적용을 실시하였다. 또한, 국내에서 운영 중인 수소충전소에서 수집한 데이터를 이용하여 경제성 분석을 하였다. 수소충전소의 안전성과 경제성을 확보하기 위해서는 프로토콜을 만족하여야 하며, 프로토콜을 만족하기 위해서는 충전온도, 충전압력, 충전 유량이 안전한 범위 내에서 제어되고 있는지 평가하는 것이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.175-181
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• 2019

수소연료전지차(FCEV)의 수소연료 공급시스템에서 대용량 감압에 사용되는 기존의 1단 감압 구조 레귤레이터(Regulator)의 경우 높은 감압에 따른 맥동과 느린 응답, 수소 취성, 누설, 고중량, 고비용 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점은 2번에 걸친 감압 메커니즘(2단 구조)을 가지는 2단 레귤레이터 개발을 통해 극복될 수 있으며, 2번째 감압시점에 전자식 솔레노이드 밸브를 적용한다면 폭넓은 출구압력의 제어가 가능하다. 이에 따라 2단 전자식 솔레노이드 밸브를 가지는 레귤레이터의 출구압력 정밀도 향상과 누설방지, 내구성, 경량화, 가격저감 등의 기술개발이 필요한 실정이다. 이중에서도 레귤레이터의 필수적인 성능인 출구압력 정밀도 향상과 누설 방지를 위해 감압 전과 감압 후의 구조부분을 나누어 각각의 초기 내압 적용 후 Valve part가 닫힌 상태(Open Ratio : 0 %)로 가정하여 해석 연구를 진행하였다. 1차감압부의 기밀성과 관련하여 Aluminum Alloy 소재의 사용은 부적절하다고 판단되었고, 서로 다른 금속으로 구성되었을 때는 응력의 변화와 함께 변위 또한 같이 증가하므로 이종 소재를 사용하는 접촉부 구성은 부적절하다고 판단되었다. 2차 감압부의 기밀성과 관련된 변위 측면에서는 Young's Modulus 값이 큰 TPU(Thermoplastic Polyurethane)를 사용하는 것이 비교적 변위량이 작으므로 적절하다고 판단하였고, 기밀성에 대한 기준으로 Case 분석을 진행한 결과 최적 형상을 설계할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.278.2-278.2
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• 2013

그래핀은 우수한 전기적, 기계적, 광학적 특성들로 인하여 전자소자, 센서, 에너지 재료 등으로의 응용이 가능하다고 알려진 단 원자층의 탄소나노재료이다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 캐리어 농도, 전하 이동도, 밴드갭 등의 전기적 특성을 향상시키거나 제어하는 것이 요구되며, 에너지 소재로의 응용을 위해서는 높은 전기전도도와 함께 기능화를 통한 촉매작용을 부여하여 효율을 향상시키는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑의 방법으로 질소, 수소, 산소 등 다양한 이종원소를 열처리 또는 플라즈마 처리함으로써 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 흡착시켜 기능화 처리된 그래핀을 얻는 방법들이 제시되었다. 이중 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 처리가 가능하고, 처리시간, 공정압력, 인가전압 등 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 비교적 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법으로 합성된 그래핀을 직류 플라즈마로 처리함으로써 효율적인질소도핑 조건을 도출하고자 하였다. 그래핀의 합성은 200 nm 두께의 니켈 박막이 증착된 몰리브덴 호일을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 그래핀의 질소 도핑은 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 암모니아($NH_3$) 플라즈마로 처리하였으며, 플라즈마 파워와 처리시간을 변수로 최적의 도핑조건 도출 및 도핑 정도를 제어하였다. 그래핀의 질소 도핑 정도는 라만 스펙트럼의 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. NH3 플라즈마 처리 후 G밴드의 위치가 장파장 방향으로 이동하며, 반치폭은 감소하는 것을 통해 그래핀의 질소도핑을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2010

ZnO TCO 박막은 후반사막과 전면전극의 물질으로써, 태양전지의 효율을 증가시킬수 있는 중요한 역할을 하고 있다. 특히 Boron 을 도핑한 BZO 박막은 가시광대 영역에서 높은 투명도를 보여준다. Soda Lime glass 위에 MOCVD를 이용하여 증착한 BZO 박막에 대해서, 플라즈마 처리에 의한 광학적 변화를 알아 보았다. 산소 또는 수소 분위기에서 플라즈마 처리를 하였고, 그에 따른 공정 조건 중 RF 전력, 압력, 시간을 제어했다. 이에 따라 ZnO 박막의 광학적 특성의 분석을 통해서 플라즈마 처리에 따른 흡수도와 밴드갭의 변화를 볼 수 있었다.

• 기계저널
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• 제30권6호
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• pp.548-554
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• 1990

대체에너지 기관으로서 요구되는 조건을 갖춘 스터링엔진의 이해를 돕기 위하여 기본원리, 개 발현황, 개발상 문제점 등의 기본사항을 소개하였다. 내연기관과는 달리 외연기관인 스터링엔 진은 작동유체가 밀폐공간 내에서 고. 저온 양 영역을 이동하면서 압력차를 발생시켜 일을 형성 하는 과정을 밟기 때문에 고온. 고압일수록 높은 출력이 예상되며, 전열성능과 작동저항면에서 수소나 헬륨과 같은 저분자량의 가스가 작동체로 채택되기 때문에 작동유체의 누기(leakage) 및 크랑크실의 냉각 윤활유의 작동공간으로의 누유 등은 스터링엔진의 출력 저하에 가장 큰 요인 으로 작용한다. 마찰 등 기계적 손실의 저감기술, 속도제어기술, 용도에 따른 엔진 형식 설계 기술, 구성부품 성능향상을 위한 요소기술 등의 개발이 중요한 과제가 되고 있으며, 이상 소개한 내용이 관심있는 많은 분들의 스터링엔진 연구나 이해에 도움이 될 수 있기를 바란다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.109-110
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• 2018

ITER 토카막의 초전도코일에 전원을 공급하는 Plant는 CCPS (Correction Coil Power Supply System), TFPS(Toroidal Field Power Supply System), PFCS(Poloidal Field & Central Solenoid)으로 구성되어 있다. 각 Plant의 AC/DC 컨버터는 초전도 코일에 막대한 전류를 흘려 토카막 내에서 1억도에 달하는 열과 전자장의 압력으로 플라즈마상태의 수소를 결합시켜 핵융합에 도달하도록 한다. MCS(Master Control System)은 플라즈마가 핵융합을 잘 구현할 수 있도록 초전도 코일에 공급하는 전원을 총괄적으로 제어한다. 특히 PFCS MCS는 토카막 장치에서 다른 Plant와의 Interface가 복잡하여 설계 및 제작에 어려움이 많다. 본 논문에서는 PFCS MCS가 ITER의 설계요건과 국제기술기준에 맞게 설계하고, 제작하였는지를 확인하기 위해 공장에서 최종 검사하는 FAT(Factory Acceptance Test) 절차를 소개하고 여러 가지 시험을 통하여 평가한 내용을 보이고자 한다.