• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.459-459
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• 2007

VHF ICP (Very High Frequency Inductively Coupled Plasma) 반응기에서 반응기 압력, 수증기 유량, 플라즈마 출력, 반응기온도 등의 공정변수에 따른 수증기 분해특성과 수소생성거동을 실험하였다. 플라즈마 분해 특성은 OES(Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 분석하였으며, QMS(Quadrapole Mass Spectroscopy)를 이용하여 배기가스 성분을 분석하여, 수증기 분해거동 및 수소생성 효율을 조사하였다. 본 연구실에서 설계한 초고주파 유도결합 플라즈마는 고밀도 플라즈마 생성과 낮은 압력에서도 안정된 플라즈마 발생 특징을 나타내었다. 플라즈마 출력의 증가에 따른 수증기의 분해와 수소생성 거동은 개시영역, 선형증가영역, 포화영역의 세 영역으로 구분되는 특징을 나타내었다. 유량 및 압력의 증가에 따라 포화에 필요한 플라즈마의 출력이 증가되는 경향을 나타내었다. 본 실험의 온도범위에서는 온도 증가에 따른 수증기 분해 및 수소생성 증가효과는 플라즈마 출력의 영향에 비하여 매우 미미한 정도로 플라즈마의 높은 에너지 전달효과를 확인할 수 있었다. 따라서, 낮은 반응기 온도에서도, 유량 및 압력에 따른 포화 플라즈마조건을 설정할 경우, 높은 에너지 효율의 수소 제조가 가능함을 알 수 있었으며, 물분해 플라즈마를 이용한 저온 산화물 박막증착에의 적용도 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.43-48
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• 2021

본 연구는 가스사고 전문해석 프로그램인 FLACS를 이용하여 진행하였다. 안전성해석 대상인 수소충전소는 압축설비, 저장탱크, 수소 배관 등으로 구성되어있다. 주요 시설 및 구성품의 설계 사양, 수소충전소 주변의 환경 조건 등을 반영한 후 잠재적 위험요인에 대한 안전성해석을 실시하였다. 국내 수소충전소는 2021년 기준 약 70여곳의 충전소가 보급되어있으며, 향후 2040년에는 1200기 도입이 예정되어있다. 수소충전소의 안전한 보급을 위해 잠재적 위험에 의한 발생 가능한 사고를 대비하고자 누출·확산 시나리오를 도출하여 안전성을 검토하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권3호
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• pp.261-269
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• 2015

본 연구에서는 전산유체역학 상용 코드를 이용하여 곡유로 채널형 수소 개질기에 대한 수치 해석적 연구를 수행하였다. 상용코드에서 제공하는 연소모델의 사전 검증을 위하여 원통 채널형 개질기 형를 가지는 선행연구모델(23)에 대한 수치해석을 선행하여 수행하였고, 95% 이상 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 선행연구모델의 수치해석을 통해 연소모델에 대한 해석 타당성검증이 완료된 후, 반응기 형태 변화가 메탄올 전환율과 수소생성에 미치는 영향을 파악하여 기존보다 유로의 길이가 증가한 곡유로 채널형 개질기를 설계하고, 유량조건($10/15/20{\mu}l/min$)을 변수로 수치해석을 수행하였다. 그 결과 원통 채널형 개질기와 곡유로 채널형 개질기에서 발생하는 유동 특성 및 물질전달 특성을 파악할 수 있었고, 그리고 유량에 따른 메탄올 전환율 및 수소 생성에 관한 유용한 정보를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권6호
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• pp.639-646
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• 2012

가열된 동축류 공기에서 일산화탄소/수소의 층류 제트에 대한 자발화된 부상화염의 특성을 조사하였다. 그 결과로 자발화가 발생하지 않는 영역에서는 제트속도의 증가에 따라 노즐부착화염에서 안정화된 층류 부상화염을 거치지 않고 바로 화염날림이 발생하였다. 자발화 영역에서, 질소 희석된 일산화탄소의 자발화된 부상화염은 산화제 내의 함유된 수분에 따른 점화지연시간의 변동으로 그 부상높이가 크게 영향을 받았다. 그리고 수소에 의한 저온 자발화 영역에서 자발화된 부상화염은 제트속도의 증가에 따라 부상높이가 감소하다가 증가하는 독특한 현상이 발생하였다. 점화지연시간에 의한 자발화된 층류 부상화염의 안정화 메커니즘을 기반으로, 그 부상높이의 거동은 점화 과정에서 발생하는 열손실의 영향뿐만 아니라 연료제트의 운동량과 질량의 선호 확산에 의하여 영향을 받을 수 있다는 것을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제17권1호
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• pp.71-77
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• 2014

이차전지에서 충전이나 방전시 발생하는 수소-산소 혼합기체의 재결합반응용 촉매들의 성능을 측정하고 모델식을 정립 및 해석하여 실험값과 비교하였다. 전기분해셀을 이용하여 수소-산소 혼합기체를 발생시켰으며 고정층 촉매 반응기를 사용하여 촉매의 성능을 측정하였다. 생성된 물의 양과 전기 분해셀에서 감소된 전해질 양의 비인 수율은 전해셀내 전해질인 KOH의 농도 및 인가전류의 크기가 커질수록 증가함을 보였으며 촉매 1의 성능이 가장 우수하였고 수율은 60%이하의 값을 보였다. 이론적인 패러데이 법칙을 이용하여 계산된 패러데이 수율은 촉매 1의 경우 거의 최대 100%에 가까운 수율도 보여주었다. 여러 촉매들은 유량속도에 따라 물의 생성량의 범위가 5-40 g/day인 성능을 보여주었다. 준균질 촉매 반응기 모델식으로 해석한 결과 반응기 내부의 가장 뜨거운 부분은 유량속도가 커질수록 출구 쪽으로 이동하고 온도는 $440-480^{\circ}K$ 사이였으며 점화온도에는 못 미치는 것으로 나타났다. 반응기 출구에서의 평균 수소농도로부터 계산한 물의 생성량을 실험값과 비교한 결과 유량속도가 약 $0.5cm^3/sec$이하인 경우 모델 결과와 부합됨을 알 수 있었으나 그 이상의 유량속도에서는 차이가 남을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.302-309
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• 2017

격납건물에서 수소폭발이 발생된다면 다중방어벽을 훼손하고 다량의 방사능 물질을 방출시킬 수 있기 때문에 노심용융과 함께 발생되는 수소를 효과적으로 제어하고 제거해야 하지만 사고 원인의 다양성과 수소분포, 거동의 불규칙성 때문에 폭발 저감을 위한 대책마련이 쉽지 않다. 본 논문에서는 가장 넓게 사용되는 수소저감 기술인 피동촉매형수소재결합기(PAR)의 수소저감 효율을 높이기 위해 외부 유동을 고려한 가이드 구조에 관하여 연구하였다. 2단 촉매 PAR 내부형상을 기본으로 하여 PAR 외부에 가이드를 부착하였을 때 유체의 거동과 수소저감효율에 대해서 해석을 수행하였다. 유동이 아래에서 위로 올라가는 경우 가이드 높이 150mm, 촉매와 가이드 직접 부착, 가이드 각도가 $60^{\circ}$인 구조가 최적으로 판단되며 유동이 옆에서 불어오는 경우 촉매와 가이드 거리 100mm인 구조가 최적으로 판단되고, 유동이 위에서 아래로 내려오는 경우 직접부착, 높이 50mm 가이드 구조가 최적으로 판단된다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제30권4호
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• pp.56-60
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• 2001

경험에 의하면 앞에서 언급한 장비의 사용, 규율, 규제된 용제의 사용, 기름 페인트 사용의 억제, 그리고 엄격한 페인트 과정을 따르는 것에 의해 잠수함내의 탄화수소 농도를 100만분의 1 또는 2 수준으로 유지할 수 있다. 예방책으로는 세심한 관찰, 선체내로 들여오는 모든 물질의 기록 그리고 규제된 물질의 사용 시간, 장소 및 양의 제어이다. 이러한 점들은 잠수함 내부를 안전하고 건강한 환경으로 설계하기 위하여 활용될 수 있는 자료들이다. 잠수함 내의 공기질은 적외선 분광 광도계, 질량 분광계, 상자성(paramagnetics), 열전도율, 광이온화 그리고 열량 검사에 의해 분석될 수 있다. 분석된 결과는 과거의 데이터와 비교되어 활성탄충의 교체등을 포함하여 유지 관리의 자료로 활용된다. 이러한 원리를 이용한 다양한 계측기가 선체 내의 대기 상태를 분석하기 위하여 사용된다. 중앙 대기 측정기, 추적 가스 분석기, 수소 탐지기, 이동형 대기 모니터, 이동형 산소 분석기, 탄광 안전 지시계, 열량 분석관, 탐지 펌프 시험기가 사용된다. 이러한 계측기는 잠수 전 또는 후에 사용된다. 계측기는 화재 발생시 영향을 받지 않은 공간 또는 냉매가 충전되는 장소에 사용된다. 오늘날 여러 종류의 특별한 잠수함이 존재한다. 정찰 업무를 통해 세계 평화를 유지하고 특별한 임무를 수행하는 것보다 덜 복잡한 목적을 지닌 잠수함도 있다. 그러나 선원들이 안전한 내부 환경 속에서 바다 속을 항해하고 계속 그 응용 범위를 확장하기 위하여 앞에서 언급한 장비들 또는 그 변형들이 사용되어야 한다.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.32-38
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• 2018

본 연구는 불화 수소 탱크 컨테이너 하역장에서 불화수소 누출 시 누출량 및 확산 정도를 정량적으로 평가하여 동종사고의 재발을 방지하고 안전성 향상방안을 제시하는데 목적이 있다. 2012년 H사에서는 최대 저장량이 18 Ton인 탱크컨테이너에서 누출사고가 발생하여 인근 지역으로 8 Ton이 누출되었고, 그로인해 사회적 이슈가 되었다. 가우시안 플럼(Gaussian plume) 모델을 이용하여 계산한 결과 누출지점으로부터 반경 1,321m까지의 농도가 20ppm 이상으로 예측되었다. 2014년 R사에서 발생한 불화수소 누출사고에서는 누출량이 11.02kg으로 추정되었고, 그 중 2.9kg이 세정기로 회수되었다. 가우시안 플럼 모델을 사용하여 계산 한 결과, 누출 원으로 부터 20ppm 이상의 농도를 갖는 피해 범위가 반경 69m로 예상되었다. 위의 두 가지 사고를 비교 한 결과, 누출량은 약 987배 차이가 발생했고, 피해 지역은 19 배 이상 차이가 나는 것으로 나타났다. 따라서 보호구의 착용, 하역 장소의 밀폐 및 세정기 설치, 그리고 비상훈련을 실시하여 하역장에서 불화수소가 대량으로 누출되는 사고가 발생하지 않도록 관리해야 한다는 결론을 얻었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권1호
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• pp.54-61
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• 2007

pH가 혐기성 수소 발효에 미치는 영향을 고찰하기 위해 배양기간 동안 pH를 $3\sim10$까지 일정하게 유지시킨 상태에서 수소생산 효율을 살펴보았다. 유입기질을 sucrose로 하여 생성된 가스는 이산화탄소와 수소였으며 메탄가스는 검출되지 않았다. 수정 Gompartz 방정식을 이용하여 수소가스 발생량$(P_h)$과 최대수소 생성율$(R_h)$을 회귀분석하였을 때 pH 5에서 수소가스 발생량$(P_h)$은 약 1182 mL이고 최대수소 생성율$(R_h)$은 112.46 mL/g dry wt biomass/hr이였다. 수소 전환율은 22.56%이였으며 butyrate/acetate 비가 pH 5에서는 1.63, pH 6에서는 0.38로 ratio값이 높은 pH 5에서 효율이 더 좋다는 것을 확인할 수 있었다. Haldane equation을 이용하여 비수소생산율을 산정해 본 결과 최대 비수소생산율은 119.61 mL/g VSS/hr이였고, 최대 비수소생산율을 나타내는 pH는 5.5로 판명되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.211-212
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• 2011

플라즈마를 제어하기 위해서는 플라즈마의 온도, 밀도, 에너지 분포등과 같은 플라즈마의 특성을 정확히 측정할 수 있어야한다. 핵융합발전에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 플라즈마의 온도, 밀도 등 각종 변수들을 시공간적으로 계측, 분석할 수 있는 진달설비를 사용하고 있으며, 정확한 플라즈마 제어와 측정을 위한 새로운 진단기술을 개발하고 있다. 그리고 중요한 변수중에 하나인 플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 중성입자 검출법이 잘 알려져 있다. 이 실험은 수소 중성입자가 토카막 내부의 플라즈마 이온과 충돌하면서 생성된 고속 중성입자의 에너지를 분석하는 실험이다. 본 연구의 실험방법은 수소 중성입자를 이온빔 장치에서 이온화 시킨 후 자체 제작한 가속기를 통하여 가속시켜 에너지 특성을 분석을 하는 것이다. 본 연구의 실험장치로 에너지 교정용 100 keV 이온빔 소스를 제작 하였고 이온빔 장치 내부에 수소기체를 주입하고 기체방전을 일으켜 플라즈마를 발생시켰다. 이온빔 외부에는 팬을 설치하고 전도성이 강한 물 대신 전도성이 약한 오일을 사용하여 냉각 하였다. 이온빔 장치와 결합될 이온 가속장치는 지름 300 mm, 두께 2 mm의 원형 구리판을 여러층으로 쌓아 전극으로 제작하였고 전극과 전극 사이에서 코로나 방전과 스파크를 방지하기 위해 전극 둘레에 코로나링을 설치 하였다. 또한 전극 사이마다 1G${\Omega}$의 저항을 설치한 후 고전압을 생성하여 이온 가속 효율을 증대시켰다. 진공시스템으로는 Alcatel사의 CFF100 터보분자 펌프와 우성진공사의 MVP24 진공로타리펌프를 결합하여 사용하였으며, 진공도측정은 Alcatel사의 ACS1000 장치를 사용하였다. 고진공후 고속 중성입자의 이온화와 에너지 측정을 위한 전하교환기를 설치하였다. 전하교환기로는 진공시스템을 별도로 설치하고 비용이 비교적 많이 드는 기체형 전하교환기 대신 소형화가 가능하고 유지보수가 좋은 고체형 전하교환기 제작하여 실험 하였다. 전하교환기에서 이온화된 고속 중성입자가 전기장이나 자장에 영향을 받았을때 에너지분포를 디텍터를 통해 측정하였다. 즉, 이온화된 중성입자의 에너지가 실리콘 다이오드를 통해 전압 펄스 신호로 변환되고 이차 증폭기를 통해 전압 펄스 신호들이 증폭한다. 에너지 측정을 위한 디텍터는 소형화가 가능하고 비용이 비교적 적게 드는 실리콘 다이오드를 설치하였다. 본 연구결과 중성입자 에너지 분석 장치가 실제 핵융합 장치의 플라즈마 이온온도와 특성 측정에 적용할 수 있으며, 앞으로 개발될 여러 형태의 응용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 진단에 이용될 것으로 기대한다.