• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.4
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• pp.443-448
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• 2010

In this paper, the changes in performance parameters, e.g., the combustor pressure, turbine power, engine mixture ratio, temperature of gas generator, and product gas, of a liquid rocket engine employing gas generator cycle with the variations in propellant-supply pressure have been described. Engine performance is numerically calculated using the 13 major system-level variables of the rocket engine. The combustor pressure and turbine power increase with an increase in the oxidizer-supply pressure and decrease with an increase in fuel-supply pressure. The lower mixture ratio of gas generator for increased fuel mass flow rate decreases the gas generator gas temperature and deteriorates the gas material properties as the turbine working fluid. The turbine power decreases with an increase in fuel-supply pressure; this results in a decrease in the main-combustor pressure, which is directly proportional to engine thrust.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.346-347
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• 2012

최근 화석연료 대체 에너지원으로서 자동차용으로 연구 개발 및 응용되고 있는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC: Proton exchange membrane fuel cells)에서 분리판(Bipolar Plate)은 스택 전체 무게의 80%, 스택 가격의 60% 정도로 가장 높은 비중을 차지한다. 분리판은 연료와 산화제를 공급해주는 통로 및 전지 운전 중에 생성된 물을 제거하는 통로 역할과 anode, cathode로서 전극 역할을 통해 스택 전력을 형성하는 핵심 기능과 전지와 전지 사이의 지지대 역할을 한다. 따라서 분리판은 전기전도성, 내부식성 및 기계적 특성이 우수해야함은 물론이고, 얇고 가벼우며 가공성이 뛰어나야 한다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 금속 분리판 소재 중 스테인리스 스틸은 전기적, 기계적 특성 및 내부식성이 우수한 반면, 가격이 비싸고, 중량이 무거운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 DC 반응성 마그네트론 스퍼터링법으로 전기적, 기계적 특성 및 내부 식성이 우수한 TiN, TiCN 박막을 스테인리스에 비해 중량이 1/3, 소재 단가가 1/4인 알루미늄 기판 위에 증착하여 박막 물성을 평가하였다. DC Power는 400 W, 기판과 타겟 사이의 거리는100 mm, 공정 압력은 0.5 Pa로 고정하였고, 3 inch의 지름과 순도 99.95%를 갖는 티타늄 타겟을 사용하였다. 공정 가스는 Ar을 주입하였으며, 질소와 탄소의 공급원으로는 질소($N_2$)와 메탄($CH_4$) 가스를 사용하여 챔버 내 주입혼합가스의 전체 유량을 50 sccm으로 고정시켰다. 증착된 박막의 전기적, 기계적 특성을 측정하였고, X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscope (SEM)을 이용하여 박막의 미세구조 및 표면 상태를 확인하였다. 또한, 내부식 특성을 평가하기 위해 potentiostatic, potentiodynamic 법을 이용하여 박막의 부식저항을 측정하였다. 증착된 TiN 박막의 경우 질소 함량의 증가에 따라 박막 증착속도는 감소하는 경향을 보였다. 이는 타겟 부근의 질소 라디칼 비율이 증가함에 따라 질화반응이 촉진된 것으로 생각된다. 또한, 증착된 TiN과 TiCN 박막은 반응성 질소 유량과 탄소 유량에 따라 각각 다른 미세구조를 가지는 것을 확인하였다. TiN과 TiCN은 NaCl형의 면심입방격자(FCC)로 같은 구조이며, 격자상수가 비슷하여 전율고용되어 TiCN을 형성하고, 탄소와 질소의 비에 따라 전기적 기계적 특성이 달라짐을 확인하였다.

• Composites Research
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• v.29 no.5
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• pp.243-248
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• 2016

Although thermoset carbon fiber composite bipolar plates not only have high mechanical properties but also high corrosion resistance in acid environment, high manufacturing cost and low bulk electrical conductivity are the biggest obstacle to overcome. In this research, thermoplastic polymer is employed for the matrix of carbon composite bipolar plate to increase both the manufacturing productivity and bulk electric conductivity of the bipolar plate. In order to increase the electrical conductivity and strength, plain type carbon fabric rather than chopped or unidirectional fibers is used. Also nano particles are embedded in the thermoplastic matrix to increase the bulk resistance of the bipolar plate. The area specific resistance and the mechanical strength of the developed bipolar plate are measured with respect to the environmental temperature and stack compaction pressure.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.2
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• pp.158-165
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• 2001

고체산화물 연료전지용 밀봉재로서 전지 구성원과 열팽창계수가 유사하고 비젖음성 특성을 가지며 전지 작동온도에서 화학적 안정성을 갖는 밀봉유리를 개발하고자, BaO-Al$_2$O$_3$-La$_2$O$_3$-Ba$_2$O$_3$-SiO$_2$계 유리를 제조하여 조성 변화에 따른 열적 특성 변화와 접합후의 젖음성 및 반응성 등을 조사하였다. 유리망목 형성산화물인 B$_2$O$_3$와 SiO$_2$의 함량비 및 BaO의 망목 형성산화물(B$_2$O$_3$+SiO$_2$)에 대한 함량비 변화에 따른 유리의 열적 특성을 조사한 결과, 0.33~0.71의 B$_2$O$_3$/SiO$_2$함량비하에서 BaO/(B$_2$O$_3$+SiO$_2$)가 0.70일 때 유리의 열팽창계수는 106~111$\times$$10^{-7}$/K 이었으며 이때 연료전지 구성원인 YSZ(yttria stabilized zirconia)와의 열팽창 불일치(thermal expansion mismatch)가 가장 작았다. 또한 이러한 조성의 유리로부터 분말성형체를 제조하여 YSZ에 접합을 시도한 결과, 우수한 접합성 및 비젖음성을 확인할 수 있었으며, 800~8$50^{\circ}C$의 전지 작동온도에서 100시간까지 유지시에도 YSZ와의 계면반응이 일어나지 않음을 관찰할 수 있었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.5
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• pp.568-574
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• 2020

Gas diffusion layer (GDL) is one of the main components of PEMFC as a pathway of reactants from a flow field to an electrode, water transport in reverse direction, heat management and structural support of MEA. In this study, the effect of GDL on fuel cell performance was investigated for commercial products such as 39BC and JNT30-A3. Polarization curve measurements were performed at different flow rates and relative humidity conditions using 25 ㎠ unit cell. The parameters on operating conditions were calculated using an empirical equation. The electrical resistance increased as the GDL PTFE content increased. The crack of microporous layer had influence on the concentration loss as water pathway. In addition, the ohmic resistance increased as the relative humidity decreased, but decreased as the current density increased due to water formation. Curve fitting analysis using the empirical equation model was applied to identify the tendency of performance parameters on operating conditions for the gas diffusion layer.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.1
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• pp.1-9
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• 2007

The performance of the small scale cyclone incinerate system (100kg/hr) to process the sewage sludge containing high moisture is evaluated. The incinerate system design is based on properties of the domestic sewage sludge. The combustion characteristics of the incinerate system is tested and analyzed with the various operation conditions of the moisture level, the sludge feed rate and the auxiliary fuel feed rate. The pressure loss of the whole system is appeared relatively small of 700mmAq under the normal operating condition and the temperature distribution of the incinerator internal combustion is maintained less than 1000C. Auxiliary fuel of 4.7 1/hr is required to incinerate 100kg sludge which include 87% moisture. Because the inside temperature of the incinerator is maintained less than $1000^{\circ}C$, it is predicted that the most NOx measured is produced not from the heat during the combustion process but from the oxidation of the N ingredient in the sludge. From the component analysis of ash, the organic matter is not entirely detected. Accordingly, it is estimated that the complete combustion has been accomplished in the incinerator.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.880-883
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• 2009

석탄가스화복합발전(IGCC) 시스템에서 합성가스 중에 포함된 황화수소($H_2S$)는 후단의 가스 터빈과 같은 장치의 부식을 방지하고, 합성가스를 이용하는 연료전지 등의 연계 공정에서 요구하는 수준에 맞추어 정제되어야 한다. 본 연구에서는 $H_2S$ 정제공정 추가에 따른 IGCC 시스템의 효율저하를 최소화하기 위하여 고온고압에서 사용가능한 탈황제를 분무건조법을 이용하여 제조하고 제조된 탈황제에 대해 물성 및 황 흡수능 시험을 실시하였다. 형상, 내마모도, 평균입자크기, 충진밀도와 함께 제조된 탈황제가 적용되는 유동층 공정에 적합한 강도를 보유하는지 여부를 미국표준시험방법에 의하여 측정하였다. 황 흡수능은 열중량분석기를 반응기로 사용하여 모사 합성 가스 분위기에서 측정하였다. 분무건조 성형된 탈황제의 일부가 구형이 아닌 타원형 또는 도넛 형태를 나타내고 있어 형상 개선을 위한 제조방법 개선이 필요한 것으로 나타났다. 제조된 탈황제는 기공도가 65% 이상으로 macropore가 기공부피의 대부분을, mesopore가 비표면적의 대부분을 제공하고 있었다. 소성온도를 650 $^{\circ}C$에서 750 $^{\circ}C$로 증가시킴에 따라 대체로 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 열중량분석기로 측정된 황 흡수능은 약 10 wt%로 나타났다. 제조된 탈황제 중 일부는 유동층 공정에 적합한 물성을 보유하고 있었으며 반응성 또한 기존에 개발된 탈황제에 버금가는 성능을 나타내어 향후 공정 적용이 가능할 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.92-92
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• 2012

나노필라멘트 섬유는 직편물 등으로 구조/용도 다양화 가능하다. 나노필라멘트 섬유는 소재특유의 닦음성, 흡착성, 고밀도 특성 등을 활용하여 직편물의 형태로 다양한 용도 개발이 가능하며, 나노기술을 접목시킨 새로운 기능성과 고성능 섬유 소재 개발을 통한 자동차 분야의 개발 트랜드인 고급화, 경량화, 고성능화 추진을 위해 연료전지, 신슐레이터, 고성능 필터, 시트나 도어트림, 헤드라인과 같은 인테리어류와 전자 분야의 제조원가 절감, 공정 단순화를 위해 프린터 토너, 하드디스크 연마제, 다용도 No Dust Cleaner 등의 개발, 의료/바이오 분야의 혈액필터, 수술용 보호제, 창상억제제(유착 방지막), 항균마스크, 의료용 약물전달 시스템 및 환경 분야의 정수/공기 정화 시스템, 건축 토목용 보강제, 고(高)인성 콘크리트, 폐수처리용 슬러리 담체(Matrix) 등 다양한 분야로 용도 개발이 가능하다. 본 연구는 나노필라멘트의 다양한 분야로의 용도 개발 적용의 기초연구로서, 부직포 상으로 얻어지는 나노섬유 제조기술의 단점인 직경의 불균일, 물리적 특성의 한계와 필라멘트가 아닌 단섬유로 인해 발생하는 용도 및 상품 개발에의 제한성을 개선하기 위하여 연속적으로 필라멘트를 생산가능한 해도형 복합방사 방법을 도입하여 개발한 장섬유 필라멘트 형태의 해도형 나노 섬유 소재를 활용하는 것으로 방사된 SDY 형태의 나노필라멘트 섬유를 제직상에서의 작업성 용이 및 직물의 벌키성 증대와 Crimp성을 향상 시켜 터치감 및 후가공에 용이할 수 있도록 DTY를 제조함에 있어 기존 일반 POY사에서의 DTY공정과는 달리 소재의 특성 즉, 해도사의 해성분 및 도성분의 후공정을 감안하여 최적의 Crimp는 발현하되 단면의 형상을 유지할 수 있는 다양한 사가공 조건을 설정 하고 이에 따라 가공사를 생산하여 공정조건에 따른 가공사의 물성 및 수축특성을 비교 분석 하여 염색 및 후가공시 소재의 물성 및 수축특성이 미치는 영향성을 살펴보고자 하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.2
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• pp.117-125
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• 2009

In order to utilize natural gas (NG), one of the clean energy sources in next-generation, as a fuel for vehicles, it is important to store natural gas with high density. To store NG by adsorption (ANG) at room temperature and at relatively low pressure(35~40 atm) is safe and economical compared with compressed NG and liquefied NG. However, so far no adsorbent is reported to have adsorption capacity suitable for commercial applications. Nanoporous materials including metal-organic frameworks can be potential adsorbents for ANG. In this review, physicochemical properties of adsorbents necessary for high adsorption capacity are summarized. Wide surface area, large micropore volume, suitable pore size and high density are necessary for high energy density. Moreover, low adsorption-desorption energy, rapid adsorption-desorption kinetics and high delivery are needed. Recently, various efforts have been reported to utilize nanoporous materials in ANG, and it is expected to develop a nanoporous material suitable for ANG.

• Clean Technology
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• v.18 no.3
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• pp.265-271
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• 2012

The use of renewable energies has been required to diminish the dependency on fossil fuels. As one of clean energy sources biomass has been extensively studied because various biomass resources necessitated rapid characterization of their chemical and physical properties in an on-line or real-time basis. For such an analysis near-infrared (NIR) spectroscopy has been successfully applied because of its non-invasive and informative characteristics. In this work, the applicability of nonlinear chemometric techniques based on biomass near infrared (NIR) data is evaluated for the rapid prediction of ash/char contents in different types of biomass. The prediction results of various prediction models and the effect of using preprocessing methods for NIR data are compared using six types of biomass NIR data. The results showed that nonlinear prediction models yielded better prediction performance than linear ones. It also turned out that by adopting the use of proper preprocessing methods the performance of prediction of biomass properties improved.