본 논문은 40 kV 나노초 펄스발생을 위한 모듈형 solid-state Marx modulator(SSMM) 설계에 대해 기술한다. 가속기 및 플라즈마 어플리케이션과 같은 다양한 응용분야에 요구되는 전압 및 전류 사양을 만족시키기 위해 10 kV(출력 전압), 50 ns(펄스폭), 20 ns(상승&하강 시간), 100 kHz(반복률)의 사양을 만족하는 단위모듈기반으로 모듈형 설계를 제안한다. 독립적인 제어가 가능한 4개의 단위모듈을 기반으로 제안된 SSMM은 임의의 출력 파워 및 임피던스를 만족시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어, 모든 단위모듈의 위상을 같게 했을 때 출력전압을 증가시킬 수 있으며 각 모듈의 위상을 지연하였을 경우는 펄스의 반복률을 크게 높일 수 있다. 개발된 SSMM은 직렬 스택 MOSFET의 스위칭 성능을 향상시키기 위해 게이트 구동 회로는 동기 신호와 구동 전력을 제공하는 1 턴 변압기로 설계되었다. 출력 펄스의 폭과 하강시간을 최소화하기 위해 다이오드 대신 기생 커패시턴스에 저장된 에너지를 빠르게 방출하는 액티브 풀다운 회로가 적용되었다. 또한, 출력 펄스의 빠른 상승을 달성하기 위해 게이트의 라인 인덕턴스를 최소화하고 모든 게이트 신호의 동기화는 필수적이다. 개발된 ns급 펄스전원장치는 단위모듈을 기반으로 최대 펄스전압이 40 kV 까지 출력이 가능하며 이에 대한 상세설계 및 구현은 실험결과를 바탕으로 검증한다.
최근 유비쿼터스 시대가 도래하면서 센서 네트워크의 중요성이 대두되고 있다. 센서 네트워크란 필요한 모든 곳에 전자태그를 부착하고, 이를 통해 사물의 인식 정보를 기본으로 주변의 환경정보까지 각종 센서를 통해 실시간으로 수집하여 관리, 통제할 수 있도록 구성한 네트워크를 말한다. 이러한 센서 네트워크에서 각 노드들은 에너지, 계산 능력, 대역폭 등에 상당한 제한을 받으며, 정보가 저장된 장치를 쉽게 도난 당할 수도 있다. 특히 보안 통신을 하기 위해 키 설정 및 관리는 필수적이며 지금까지 그로 인해 여러 가지 키 분배 및 관리 방법이 제안되었다. 본 논문은 군대 등의 특정 상황과 같이 계층적 구조를 가지는 센서 네트워크에서 더욱 효율적으로 통신을 할 수 있는 키 관리 방법을 소개하고자 한다. 기존의 계층적 구조의 취약점을 분석하고, 이를 바탕으로 레벨 키를 제안하여 같은 레벨에서 다른 그룹간 통신이 가능한 효율적인 키 분배 방안을 제시한다.
연료전지와 수소를 사용하는 연료전지 자동차의 상용화를 위해서는 수소 공급용 수소 스테이션(hydrogen station)의 개발이 중요한 핵심 기반기술이다. 일반적으로 수소 스테이션은 탈황반응, 개질반응(reforming), 수성가스전환(WGS) 반응 및 수소분리(PSA) 장치로 구성된 수소제조 공정과 압축, 저장 및 분배 장치로 구성된 후처리(post-treatment) 공정으로 구성되어 있다. 본 총설에서는 수소 경제(hydrogen economy) 사회로의 진입을 위해 국내외에서 연구개발 중인 수소 스테이션에 대한 연구 개발 동향과 전망을 고찰하였다. 그리고 향후 풍력 및 태양열 등 재생 가능 에너지(renewable energy)원으로부터 물의 분해에 의한 수소제조 기술이 확립되기 전까지는 화석연료의 개질 반응이 수소를 제조하는 핵심기술이 될 것으로 판단된다. 따라서 화석연료의 탈황반응, 화석연료의 개질 반응에 의한 수소제조, CO 농도 저감을 위한 수성가스 전환반응 및 수소의 분리기술 등 수소 스테이션의 상용화에 필수적인 단위공정개발에 대한 최근의 연구동향을 정리하였다.
본 연구에서는 PDA 기반의 블루투스를 이용한 무선통신 방사선 측정 장치를 개발하였다. 제안하는 시스템은 방사선 측정 센서로 GM (Geiger-Mueller) 계수관을 이용하는 Vernier사의 Student Radiation Monitor, 데이터 획득을 위한 모듈로는 Vernier사의 LabPro, 데이터의 무선전송을 위하여 Initium사의 최대 30미터까지 블루투스 통신이 가능한 Promi-SD 101, 데이터의 저장과 디스플레이에는 운영체계로 Pocket PC 2003이 내장된 HP사의 5550으로 구성하였다. 방사선측정센서로 GM 계수관을 이용하였으므로 방사선 에너지 측정은 불가능하고 카운트 양과 카운트율을 측정할 수 있다. PC를 이용한 시스템의 자연방사선 계측치와 PDA를 이용한 시스템의 자연방사선 계측치를 비교한 결과, 제안하는 시스템은 자료의 왜곡 없이 송수신이 이루어지고 있음을 확인하였다.
수퍼커패시터는 다양한 응용범위를 갖는 유망한 에너지 저장장치로서 활발히 연구되고 있으며, 에너지 밀도 향상을 위하여 이온성 액체의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 4급화 반응과 음이온 교환반응을 거쳐 4급 imidazolium 염을 생성하는 반응으로 두 종류의 EMI-$BF_4$를 합성하였다. $^1H$-NMR을 통하여 EMI-$BF_4$의 합성을 확인하였고 TGA를 통하여 열적안정성을 확인하였으며, 이때 합성된 이온성 액체를 열처리한 경우 열적 안정성이 향상되었다. LSV를 통하여 본 연구에서 합성한 EMI-$BF_4$가 4 V 이상의 넓은 전위창을 가지고 있어, 기존의 전해질 대비 우수한 전기화학적 안정성을 가지고 있음을 확인하였다. 충방전 실험 결과 본 실험에서 합성한 이온성 액체를 상용화 제품과 비교한 경우 용량은 각각 0.067 F 및 0.073 F로 측정되었다.
철도 시스템의 전력 소비를 줄이기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중에서 급속충전방식 무가선 전동차 시스템은 철도 분야에서 매우 효율적인 에너지 절감 기술로 주목 받고 있다. 본 논문에서는 ESS를 이용한 급속충전 무가선 전동차 시스템을 소개하고 현재의 도시철도 전기요금 산정방식에 대하여 분석하였다. 이러한 분석을 바탕으로 급속 충전 무가선 전동차 시스템 적용 가능한 두 가지 전기요금 저감 방안(기본요금을 저감하는 방식(Case 1)과 전력량요금을 저감시키는 방식(Case 2))을 제안하였다. 제한하는 방식의 타당성 확인을 위해 현재 운영 중인 전동차 시스템(도시철도 2호선)의 전기요금과 비교하여 비용 경제성을 평가하였다.
Global energy shortage problem is expected to increase driven by strong energy demand growth from developing countries. Nuclear fusion power offers the prospect of an almost infinite source of energy for future generations. Hydrogen isotope storage and delivery system is a important subsystem of a nuclear fusion fuel cycle. Metal hydride is a method of the high-density storage of hydrogen isotope. For the safety storage of hydrogen isotope, depleted uranium (DU) has been widely proposed. But DU needs a safe test because It is a radioactive substance. The authors studied a small-scale DU bed and a medium-scale DU bed for the safety test. And then we made a large-scale DU bed and stored hydrogen isotopes in the bed. Before the hydriding/dehydriding, we tested it's heating and cooling properties and carried out an activation procedure. As a result, Reaction rate of DU-$H_2$ is more rapid than the other metal hydride ZrCo. Through the successful storage result of our large bed, the development possibility of the hydrogen isotope storage technology seems promising.
원형 리튬 전지는 노트북, 파워툴이나 전기 자동차와 같이 고용량/고율 방전이 필요한 분야에서 널리 사용되는 이차전지 중의 하나로 저장된 화학 에너지를 전기화학적 반응을 통해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 센터 핀은 원형 리튬 전지 내에 가스 분출 채널 확보를 위해 젤리-롤 중심홀이 충/방전 중 좁혀지는 것을 방지하고, 낙하 충격 시 완충 작용으로 분리막 손상을 방지하여 내부 단락을 막아주는 역할을 담당하는 부품이다. 본 연구에서는 센터 핀의 중요한 역할들에 대해 실험적으로 검증하기 위해서 센터 핀 유/무에 따른 2 가지 실험을 진행하였다. 하나는 연속 50 회 충/방전 싸이클 후의 젤리-롤 중심홀의 변화이고, 다른 하나는 UL 표준 기준에 의한 자유 낙하 충격 실험을 통한 젤리-롤 내 분리막 손상에 의한 내부 단락 여부이다. 이러한 실험적 결과를 바탕으로 원형 전지의 센터핀이 안전성 측면에서 반드시 필요한 부품임을 확인할 수 있었다.
인류의 에너지 수급은 항상 인간의 삶에 중요한 문제이며, 최근에는 전기 생산 및 공급 문제로 이어지고 있다. 이에 관련하여 본 연구에서는 에너지 저장장치의 일환으로 슈퍼커패시터 용도의 고체 전해질막을 제조하였다. 제조한 전해질막은 poly(vinyl alcohol) (PVA) 주사슬에 poly(oxyethylene methacrylate) (POEM) 곁사슬을 그래프팅하여 사용하였으며, 그래프팅은 자유 라디칼 중합법을 통해 합성하였다. 본 연구에서 사용한 PVA-g-POEM 가지형 공중합체를 슈퍼커패시터 전해질에 적용한 사례는 처음이다. POEM 그래프팅을 통해 PVA가 고유하게 가지고 있던 구조가 변화하였으며, 이를 FT-IR을 통해 분석하였다. 또한, 합성한 공중합체를 이용한 슈퍼커패시터 성능은 cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge/discharge(GCD), ragone plot 등을 통해 분석하였다. 이를 통해 기존에 수계 전해질로 PVA 단일 고분자만 사용하던 분야에 그래프팅 방법이라는 새로운 접근법을 제시하였다.
각종 어육의 동결 및 가열과정 중의 이화학적 품질변화의 규명하고 저온저장 및 가열조건의 확립과 장치의 설계를 위하여 필요로하는 열물성과 변성온도를 DSC를 이용 측정함으로서 다음의 결과를 얻었다. 1. 어육의 발열반응개시온도는 냉각속도가 증가할수록 강하하였으며, 활성화에너지, 엔탈피 및 엔트로피는 냉각속도의 증가와는 상반되는 경향을 보였다. 동결잠열은 냉각속도에 관계없이 거의 -정한 값을 나타내었다. 2. 어육의 동결과정 중의 자유에너지의 변화는 냉각속도와 조성성분의 영향보다는 온도에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다. 3. 어육속의 지질 및 단백질의 변성온도는 가열속도와 상관관계를 나타내었으며, 지질의 함양이 많을수록 변성온도가 낮게 나타났다. 변성엔탈피는 각각 0.04-0.13, 0.07-0.17cal/g 값을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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