• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.06a
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• pp.141-142
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• 2022

열화란 윤활유의 물리적, 화학적 성질이 변하면서 성능이 저하되는 현상을 말합니다. 물리적 변화는 연료유, 수분, 금속 등 이물질 혼입으로 발생되며 화학적 변화는 산화 현상이 대표적이며 슬러지 등을 발생합니다. 해경 경비함정은 장시간 항해, 해상조건등에 따라 엔진의 부하변동이 많습니다. 따라서 윤활유의 역할이 매우 중요합니다. 그러나 연료혼입 등으로 윤활유가 열화되면서 수명이 단축되게 됩니다. 따라서 본 연구에서는 대표적 물리적 변화의 요인인 연료혼입를 실험적으로 고찰하고자 윤활유에 연료를 일정비율로 혼합하여 물성시험 등을 수행하였습니다. 실험결과 동점도는 윤활유에 점도가 낮은 연료유 혼입량이 증가함에 따라 점진적으로 감소하는 경향을 보였습니다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.399-402
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• 2006

현재까지 연료전지 전해질 막으로는 Nafion으로 잘 알려져 있는 perfluorosulfonic acid(PFSA)막이 주를 이루고 있다. 이 막들은 $80^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도의 연료전지에서 가장 좋은 성능을 보인다. PFSA 막들은 탄소-불소로 이루어진 사슬의 특성상 산화, 환원의 조건에서도 뛰어난 안정성을 보이며 이온 전도도가 0.1S/cm 이상으로 기존에 알려진 전해질 막들 중 가장 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 연료전지의 작동온도가 $100^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 는 막에 존재하던 수분이 제거되면서 수소이온 전도도가 떨어지며 기계적 물성도 떨어지는 문제점을나타낸다. $100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 연료전지를 작동시키면 양쪽의 전극에서 일어나는 촉매반응의 속도가 향상되며, 물의 끓는점 이상에서 작동되므로, 전지 내에서 다양한 상을 고려하지 않고 기화된 물만을 고려하여 설계를 할 수가 있다. 따라서 최근 이러한 고온/저가습 운전을 위 한 전해질 막의 개발을 위해 기존의 Nafion 막에 전도성 무기 입자를 도입하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전도성 무기 입자로서 $ZrO_2$나노입자를 합성하고, 이를 상용 10 wt.% Nafion 용액에 분산하여 solution casting 방법을 통해 $61{\mu}m$ 두께의 유기-무기 복합막을 제조하였다. 제조한 유기-무기 복합막의 성능 평가를 위하여 함수율, 이온 전도도, 당량무게 및 단위 전지를 이용한 전류-전압 곡선을 측정하여 상용 Nafion 112 막과 비교해 보았다. $ZrO_2$ 입자는 전도성이며 동시에 친수성을 나타내기 때문에 상용 막에 비하여 함수율 및 수소이온 전도도가 우수하게 나타났다. 복합막의 이러한 물성은 $100^{\circ}C$이상의 고온에서 전해질 막 내의 물 관리를 용이하게 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.139.2-139.2
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• 2011

산업혁명 이후 계속된 산업화로 이산화탄소, 메탄, 이산화질소와 같은 온실가스의 대기 중 농도가 지속적으로 증가하고 있다. 세계 각국은 화석연료 고갈 및 기후변화에 대처하기 위해 대체연료에 대한 연구가 활성화되고 있는데 특히, 폐유 재생과 폐기물의 발생 및 처리 문제를 극복하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 시험은 폐유를 정제한 정제연료유와 유화정제연료유의 물성을 석유제품인 중유와 비교 분석하였다. 유화정제연료유는 폐유 중 중금속, 회분 및 슬러지 등을 제거한 후 유화제 등을 넣어 생산된 제품으로 연구를 수행하였다. 본 논문은 이에 대한 전반적인 내용을 언급하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.30-30
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• 2014

연료전지용 금속 분리판 성형 금형의 수명 향상을 위하여, 새로운 표면처리법을 연구하였다. 새로운 표면처리법에 의해 생성되는 물질의 물성을 분석하고, 사용 환경에서 요구되는 특성을 평가하여 결과를 보고한다.

• Elastomers and Composites
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• v.43 no.4
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• pp.253-258
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• 2008

In this study polyamide 6,6 based thermoplastic composite with graphite and carbon black had been examined feasibility for separators of fuel cell which requires good mechanical and electrical properties with gas impermeability. The effects of molding pressure and filler content on the properties of the composite were investigated. Maximum flexural modulus was obtained about 80 wt% graphite, while electrical conductivity increased with graphite content. Flexural strength increased with molding pressure and tended to level-off from $400\;kgf/cm^2$. Molding pressure did not affect the electrical conductivity. The addition of carbon black enhanced the electrical conductivity of the composite. Mechanical properties were decreased under acidic condition.

• Elastomers and Composites
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• v.40 no.2
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• pp.83-92
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• 2005

To develop an automotive fuel hose suitable to the international environmental regulation, FKM rubber materials as an inner material of fuel hole were prepared with different chemical compositions. Measurement of the properties of thermal resistance, oil resistance, fuel resistance, gas permeability including fundamental properties were performed to investigate compatibility for a fuel hose material. Fundamental properties, thermal resistance, oil resistance, fuel resistance and permeability of FKM rubber materials were improved with fluorine content. When the carbon content was 20 phr, FKM compounds with fluorine contents of 66%, 09% and 71% were shown to satisfy the specification oi fuel hose. The gas permeability of NBR and FKM compounds was measured on the mixed fuel oils prepared with isooctane-toluene and gasoline-methanol. FKM rubber materials showed a small difference in penetrated amount of fuel and showed a permeability superior to NBR material. he permeability of FKM rubber materials was not influenced by the contents of fuel oil. Thermal properties of 69% FKM rubber experienced by permeability testing were not variated.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.3
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• pp.14-27
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• 2021

수소 에너지는 환경 문제를 최소화하고 고갈되는 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소연료전지는 이러한 수소를 에너지원으로 사용하고 수소를 전기에너지로 전환하여 그 부산물로 물을 만드는 대표적인 친환경 전기화학 장치이다. 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온교환 특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로 막전극집합체의 전극층은 촉매가 포함된 고분자 전해질막 연료전지의 주요 요소 중의 하나이다. 소재개발 측면에서 고분자 전해질막 연료전지 전극층 핵심 소재의 물성 발현 원리 등을 이해하고 최적화된 소재 설계를 위해서는 원자레벨에서의 소재 설계 접근법이 필요하다. 따라서 실험적인 연구가 어려운 부분과 원자단위에서의 물질 현상에 대한 이해 그리고 연구 개발의 효율성 증진을 위해 전산재료과학(computational materials science) 기술이 광범위하게 활용될 수 있다. 본 기고문에서는 고분자 전해질막 연료전지에서의 전극층 소재에 대한 분자동역학 기반의 전산모사 활용과 연구동향에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.533-536
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• 2006

재생 가능한 자원인 동 식물성 기름으로부터 제조되는 수소용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경 친화적인 연료로 인정을 받으며 전 세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 바이오디젤 생산 기술에는 직접이용법, 마이크로 에멀젼법, 열분해법, 에스테르화법, 초임계 메탄올 이용 생산법 등이 있으며 현재의 대부분의 상용 공정은 전이에스테르화법에 근거하고 있다. 이 공정은 크게 나누어 원료 유지 물질의 전처리 단계, 촉매를 사용하여 알콜과 에스테르화시키는 단계, 그리고 생성된 바이오디젤/글리세린의 분리와 정제 단계로 이루어지며 각 단계의 세부기술은 바이오디젤 생산비에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 대두 원유의 전처리 반응, 전처리된 대두원유의 전이에스테르화 반응, 그리고 분리 및 정제 공정의 운전 변수들의 영향에 대한 연구결과와 본 연구를 통해 확립된 생산 공정으로 생산한 연료 grade의 바이오디젤 연료 물성 평가하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.9
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• pp.763-771
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• 2014

As a preliminary study on the spray behavior characteristics of emulsified fuel, the fuel properties (viscosity, surface tension, and density) and evaporation characteristics of a fuel droplet were investigated. The emulsified fuel was made by mixing diesel and $H_2O_2$. In addition, the macroscopic spray behavior characteristics such as the spray penetrations and spray angles of the emulsified and diesel fuels were compared. The stirring condition of the emulsified fuel was a 9:1 mixture of the diesel fuel and the surfactant span 80. The mixing ratios for the hydrogen peroxide were set at EF2, EF12, EF22, EF32, EF42, EF52, EF62, EF72, EF82, and EF92. The injection pressures were set at 400, 600, 800, and 1000 bar. We found that as the mixing ratio of the hydrogen peroxide was increased from EF2 to EF52, the viscosity of the emulsified fuel increased. However, afterward, the viscosity of the emulsified fuel gradually decreased and approached the viscosity value of the diesel fuel. Therefore, generally oil-in-water emulsions were used for the hydrogen peroxide mixing ratios up to 52 (EF52), and water-in-oil emulsions were used for the hydrogen peroxide mixing ratios above 52. Finally, the spray behavior characteristics (spray penetration and spray angle) of the emulsified fuel were found to be almost independent of the mixing ratio.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.166-166
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• 2011

연료전지 핵심 부품 가운데 하나인 분리판(Bipolar plate)는 막전극체(MEA), 기체확산층(GDL)과 함께 발생한 전류의 수집 및 전달, 반응 가스의 수송, 반응/생성물의 수송 및 제거, 반응열 제거 등을 위한 냉각수 전달 등의 다양한 역할을 담당한다. 이러한 역할을 위하여 분리판은 우수한 전기전도성, 열전도성, 화학적 안정성이 요구되어 진다. 기존의 연료전지용 분리판은 흑연계 소재 및 수지와 흑연을 혼합한 복합 흑연 재료를 통해 제조하여 요구 되어지는 물성을 만족시켜 왔으나 흑연계 분리판의 경우 강도 및 가스 밀폐성 측면에서 낮은 특성을 보이며 특히 고가의 제조 공정 비용과 낮은 양산성으로 인하여 자동차 연료전지 상용화에 수많은 해결 과제를 안고 있었다. 흑연계 분리판의 이러한 문제점을 대체하기 위한 연구로 최근 금속계 분리판의 적용 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히 금속계 분리판은 양산 제조 공정이 적용 가능하여 대량생산이 가능하며 자동차 연료전지 스택의 경량화 및 박판화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 박판의 스테인리스강을 소재로 적용한 금속분리판의 양산을 위하여 반드시 선행되어야 할 연구가 바로 금형 코팅 연구이다. 일반 자동차 생산 금형을 평균 약 50만타로 예측한다면 연료전지 금속계 분리판 성형 금형의 현재 수명은 약 10만타로 추정 가능하다. 이러한 원인은 고하중의 프레스 사용과 정밀 금형으로 인한 극한 공정 조건으로 야기된 결과이며 문제 해결을 위하여 성형 금형에 PVD 코팅 적용 연구를 진행하였다. 성형 금형의 PVD 코팅 적용을 통하여 금형 교체 주기 감소를 통한 생산 원가 절감 및 이형성 개선을 통한 성형성 확보를 목표로 본 연구를 진행하였다.