• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.32-39
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• 2024

고체수소저장은 수소 기반 경제 발전과 에너지 저장 기술 혁신의 핵심 주제로 부각되고 있다. 이러한 저장 방식은 압축 및 액화수소 저장 등 기존 방식에 비해 안전성과 저장 및 운용 효율성 측면에서 우수한 특성을 보여주고 있다. 본 연구에서는 다양한 구조적 설계 요소 별로 나노튜브 표면에서의 고체수소저장 성능을 평가하고자 한다. 본 연구는 나노튜브의 저장 메커니즘을 밝히고자 분자 역학 시뮬레이션(MD)을 도입하여 수행되었다. 본 연구의 시뮬레이션에는 다양한 직경, 다중벽 구조(MWNT), 단일벽 구조(SWNT)의 탄소나노튜브(CNT) 및 붕소-질소 나노튜브(BNNT)가 도입되어 진행되었다. 방사형 밀도 함수(RDF)를 통해 다양한 조건에서 수소의 저장 및 효과적인 방출을 분석한 결과, 반경 감소와 이중벽 구조가 고체 수소 저장을 높이는 데 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 붕소-질소 나노튜브의 수소 저장 용량은 탄소 나노튜브에 비해 낮게 측정되었지만, 유효 수소 저장 측면에서는 탄소 나노튜브를 훨씬 능가하는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제8권1호
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• pp.84-91
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• 1997

대기압하에서 수소를 첨가한 연소염장치를 이용하여 몰리브덴 기판 위에 다이아몬드 필름을 증착시켰다. 기판 온도의 증가에 따라 핵생성밀도가 증가하였으며, $1000^{\circ}C$ 이상에서는 흑연화되고 이것이 수소 원자에 의해 에칭되었다. $C_2H_2/O_2$ 유량비를 증가시킬수록 핵생성밀도는 증가하였지만 결정형태가 구형화되며 비정질카본이 많이 증착되었다. $H_2$를 첨가하면, 표면 활성도가 향상되어 다이아몬드 핵생성밀도가 증가되었으며, 비정질카본을 에칭시켜 우수한 결정성의 다이아몬드 필름을 얻을 수 있었다. 증착시간을 증가시키면 다이아몬드 필름의 두께가 증가하였다.

• 공업화학
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• 제5권1호
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• pp.16-23
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• 1994

아르곤 열플라즈마 CVD장치를 제작하여 메탄과 수소기체의 화학적인 반응을 이용해서 대기압하에서 몰리브덴 기판에 준안정상(metastable state)의 다이아몬드를 합성하였다. 증착실험 후 SEM관찰, X선 회절 및 Raman분광분석을 행한 결과, 기판표면온도와 수소에 대한 메탄 농도비에 따라 증착 입자의 morphology가 변화하였다. 본 연구에서 설정한 증착조건 범위에서 다이아몬드는 기판표면의 온도가 약 $890^{\circ}C$와 수소에 대한 메탄 농도비가 0.5%로 하였을 때, 결정성, 밀도 및 품질이 우수한 다이아몬드 입자를 합성하는 것이 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.224-224
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• 1999

KSTAR 토카막의 플라즈마 가열을 위한 NBI 장치의 대전류 이온원 방전 특성을 수소와 헬륨 개스를 사용하여 조사하였다. NBI 이온원은 빔 방향과 반대로 가속되는 전자들을 저지하는 전자덤프(electron dump), 병렬로 연결된 32개의 텅스텐 필라멘트(직경 1.5nn0, 영구자석(Nd-Fe)에 의해 만들어지는 강한 cusp 자장으로 둘러싸인 플라즈마 방전실 및 120kV의 에너지를 인가하는 가속부로 이루어지는데, 최대 빔 전류 65A에서 300초의 장시간 운전을 목표로 하고 있다. 수소와 헬륨 개스 분위기에서 안정된 플라즈마를 얻을 수 있는 필라멘트 전류의 파형을 각각 구하고, 기체압력(0.01~0.4 mbar) 및 아크 전류(100~1200A에)에 따른 플라즈마 파라메타 값들을 직경 1mm의 Langmuir probe를 이용하여 측정하였다. 또한 이온원 운전에 중요한 파라메타인 방전실 내의 플라즈마 밀도 분포와 장시간 운전 가능성에 대한 조사도 수행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.101-104
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• 2007

700 $^{\circ}C$이상의 온도에서 실시되는 고온수전해는 다가오는 수소경제시대의 주요한 수소제조기 술로 주목되고 있다. 이 연구에서는 Ni보다 전기전도도가 우수하고 가격이 저렴한 Cu를 사용하여 고온수 전해 수소극용 Cu/YSZ 복합체를 기계적합금법에 의해 제조하여 미세구조를 관찰하였고 Cu/YSZ를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수조제조 실험을 실시하였다. Cu/YSZ 복합체는 Cu와 YSZ를 6:4(vol%)의 조성비로 유성밀을 사용하여 400 rpm으로 24시간 동안 실시하여 제조하였다. 고에너지 볼밀 후 500 nm이하의 나노크기의 복합체가 제조되었으며 Cu입자에 YSZ가 고르게 분포되어 있었다. 수은압입법으로 측정한 기공률은 70%이고 기공크기는 평균 0.5 ${\mu}m$으로 미세한 기공으로 이루어져 있었다. 제조된 Cu/YSZ 복합체를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수소제조 실험을 실시한 결과 Ni/YSZ 전극보다 수소제조 성능이 우수한 것으로 나타났다. Cu의 높은 열팽창계수와 낮은 녹는점을 보완하면 우수한 고온수전해용 전극재료로 사용될 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제13권4호
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• pp.46-52
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• 2009

고유가 시대의 도래와 강화되는 배출가스 규제에 대응하기 위한 대책으로 대체에너지 엔진 및 수소연료전지와 같은 새로운 연소 및 동력 기술에 대한 관심이 증대되고 있으나, 이러한 기술의 이용은 수소제조 및 공급 기반시설 구축이 선결되어야 하며 많은 투자가 요구된다. 수소를 내연기관에 활용하는 기술은 연료의 저장과 공급, 낮은 에너지 밀도 및 연소제어 등의 어려움이 있다. 그러나 화석연료로부터 합성연료를 제조하기 위한 중간단계로 생성되는 개질가스의 이용은 내연기관으로의 실시간 수소 공급을 가능하게 하고, 소량의 수소가 혼합연료 형태로 사용됨에 따라 연소특성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 다양한 연료들의 개질 특성을 이해함과 동시에 연료 개질기의 적용가능성 여부를 판단하고자 하였다. 연료별 최대의 수소수율을 얻을 수 있는 조건에서의 열역학적 개질효율과 수소수율을 관찰하였으며, 연료와 산화제의 촉매상에서의 체류시간에 대한 영향 및 연료/산화제 비율에 변화 시 최대 수소 수율을 제시하였다.

• 공업화학
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• 제34권4호
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• pp.404-411
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• 2023

바이오가스 직접 개질을 위해 플라즈마 방전영역을 확장할 수 있는 3상 글라이딩 아크 플라즈마 수소 추출기를 설계하고 스팀과 메탄의 부피 비율, 가스 유량, 플라즈마 입력 전력에 대해 개질 특성을 평가하여 운전 조건을 최적화했다. 수소생산효율은 플라즈마 에너지 밀도가 작을수록 증가하는 것으로 확인되었지만 C_XH_Y 혹은 carbon soot와 같은 촉매 내구성에 영향을 줄 수 있는 부산물들이 발생했다. 부산물 생성을 억제하기 위해 스팀과 메탄의 비율 혹은 플라즈마 에너지 밀도를 높여야 했고 플라즈마 개질기 최적 조건으로 스팀과 메탄의 비율을 3, 플라즈마 에너지 밀도를 5.5 ~ 6.0 kJ/L로 선정했다. 또한 플라즈마 개질기에서 발생하는 열이 반응가스를 500 ℃ 이상까지 올려줄 수 있어 바이오가스 버너의 연료사용량을 줄여 수소생산효율을 높일 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 및 제8회 신소재 심포지엄 논문개요집
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• pp.252-252
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• 2005

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.169-177
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• 2023

Phase stability diagrams were constructed for magnesium alanate (Mg(AlH₄)₂) nanoparticles to investigate the reversible hydrogen storage reaction by using density functional theory. Our findings indicate that bulk Mg(AlH₄)₂ shows favorable hydrogen release, but unfavorable hydrogen uptake (adsorption) reactions. However, for Mg(AlH₄)₂ nanoparticles, it was observed that hydrogen release and recharge can be achieved by controlling the particle size and temperature. Furthermore, by predicting the decomposition phase diagram of Mg(AlH₄)₂ nanoparticles with varying hydrogen partial pressure, it was discovered that reversible dehydrogenation reactions can occur even in relatively large nanoparticles by controlling the hydrogen partial pressure.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2002년도 추계학술발표논문집
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• pp.293-296
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• 2002

본 논문에서는 수소/액체연료/공기의 연소특성에 대해 CFD상용프로그램을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 먼저 프로그램을 검증하기 위하여 수소/공기의 난류 비예혼합 화염에 대한 반응물과 생성물의 몰분율을 Barlow실험 결과와 비교하였고, X축 방향의 온도분포를 Flury의 실험 값과 비교하여 값이 물리적으로 근사함을 확인하였다. 혼합분율(Mixture Fraction)과 확률밀도함수(PDF)의 접근 방법을 이용하여 화염진단과 오염물질발생에 중요한 역할을 하는 중간 종들의 몰분율을 확인하였다. 수소/액체연료/공기에 대해서는 화염형성에 있어서 가장 중요한 연료와 산화제의 속도비 변화(100,10,1,0.1)로부터 산화제속도가 연료속도 보다 클 경우 고속 측인 산화제에 의해 연료의 확산이 지배되는 현상으로 인하여 화염의 온도분포가 최고가 됨을 확인하였다. 또한, 연소과정 중 발생하는 오염물질의 농도를 수치적으로 해석하여 최저의 오염농도를 가질 수 있는 속도 비를 찾아 낼 수 있었다. 수소/공기와 수소/액체연료/공기의 온도 장 비교를 통하여 수소/액체연료/공기의 혼합물이 대체에너지로서의 가능성을 확인하였다.