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NIR reflecting properties of TiO2/Ag/TiO2 multilayers deposited by DC/RF magnetron sputtering (DC/RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용한 TiO2/Ag/TiO2 하이브리드 다층박막의 적외선 반사 특성)

  • Kim, Seong-Han;Kim, Seo-Han;Song, Pung-Geun
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2016.11a
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    • pp.158-158
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    • 2016
  • 최근 화석연료의 고갈과 환경 보전 및 에너지 절약에 대한 관심이 높아짐에 따라 화석연료의 소비를 최소화하고 실내조건을 쾌적하게 유지하려는 연구가 진행되고 있다. 국내의 경우 전체 에너지 소비의 30%이상을 차지하고 있는 건물부문에서의 에너지 소비를 줄이기 위한 활발한 연구가 진행되고 있으며 이에 따른 에너지절약 소재개발이 활발하게 진행되고 있다. 1975년 이후 여러 차례에 걸친 단열강화 조치를 통해 건물에서의 에너지 소모를 줄이고 있었으나 건물의 외벽에 대한 사항으로 한정되어있었고, 또한 건물의 창 면적이 증가함에 따라 창을 통한 열손실량과 열획득량이 더욱 증가하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 열반사유리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 열반사유리는 근적외선(열선)영역의 빛을 반사시켜 실내의 열손실량 및 외부에서의 열획득량을 감소시켜 에너지의 소비를 줄일 수 있는 유리을 말한다. 이러한 열반사유리은 fresnel 방정식을 통해 빛의 파장대에 따른 반사율 및 투과도를 예측할 수 있는데, 다층박막구조인 Oxide-Metal-Oxide(OMO)구조는 Oxide의 높은 굴절률과 Metal의 낮은 굴절률을 통해 가시광영역대의 높은 투과도와 근적외선 영역의 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한 Metal층을 삽입함으로서 flexible한 코팅이 가능하고, 높은 carrier density와 mobility로 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대의 반사율을 높일 수 있으므로 많은 연구가 진행되고 있다. $TiO_2$는 고굴절률 및 낮은 광흡수성의 특성을 가지는 산화물반도체로 기존의 $In_2O_3$계 산화물에 비해 값이 싸고 높은 안정성과 광촉매특성을 보이므로 외부에 노출된 환경에 적합한 재료이다. Ag는 저굴절률과 낮은 광흡수성을 가지는 재료로 금속층에 적합하다. 본 연구에서는 fresnel 방정식을 통해 반사도 및 투과도를 예측하고 마그네트론 스퍼터링법으로 다층박막을 열선인 적외선 영역에서의 반사율 및 반사 효율을 평가하였다. Index-matching 시뮬레이션을 통해 $TiO_2/Ag/TiO_2$ 다층박막의 투과도와 반사도를 이론적으로 검토하였다. 시뮬레이션 프로그램은 Macleod프로그램을 이용하였고 재료 각각의 굴절률은 Ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 두께 40 nm 와 8 ~ 16 nm를 가지는 $TiO_2$층과 Ag층을 각각 RF/DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Glass기판 위에 증착하였다. 직경 3 in 의 $TiO_2$, Ag 소결체 타깃을 이용하였고 스퍼터링 파워는 각각 200 W, 50 W로 설정하였고, 스퍼터링 가스는 Ar가스의 유량을 20 sccm으로 설정하였다. 작업압력은 모두 1 Pa로 설정하였고 타깃 표면의 불순물 및 이물질 제거를 위해 Pre-sputtering을 10분 진행하였다. 박막의 두께는 reflectometer와 Alphastep을 이용하여 측정하였고 Hall effect measurement를 이용하여 비저항, carrier density, mobility등 전기적 특성을 측정하였다. 또한 UV-VIS spectrometer와 USPM-RU-W NIR Micro-Spectrophotometer를 통해 광학적 특성을 측정하였고 계산 값과 비교분석하였다. 또한 열반사 특성을 평가하기 위해 직접 set-up한 장비를 이용하였다. 단열 박스에 샘플을 장착해 적외선 램프를 조사하였을 때의 열 반사효율을 평가하였고, IR Camera를 이용하여 단열 박스 내부의 온도 변화를 관찰하였다.

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A Basic Study for the Application of the Shafting System for the Contra-Rotating Propeller (상반회전 프로펠러 축계 실용화를 위한 기초 연구)

  • Shin, Sang-Hoon;Lee, Seung-Min;Rim, Chae Whan
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.21 no.7
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    • pp.391-398
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    • 2020
  • If the lost energy produced by a propeller can be partially recovered, the propulsive efficiency can be increased, and the fuel consumption reduced. The devices installed for this purpose are called Energy Saving Devices, of which the Contra-Rotating Propeller system is one of the most effective devices. The first problem to be solved to install the Contra-Rotating Propeller system on a large ship is that the mean pressure generated in the journal bearing needs to meet the design criteria of the classifications. In Korea, however, the practical use is being delayed because it cannot overcome this step. The next step is to lower local pressure to increase the reliability. In this study, to solve the mean pressure problem as the first step of practical use, a product carrier with a short stern shape was selected to reduce the weight of the shafting system, and a suitable shafting-system design plan was proposed. Shaft analysis confirmed that the mean pressure of 0.8 MPa (8 bar), which is a design criterion of the classifications for a journal bearing lining material (white metal), was satisfied. In addition, the necessity of reducing the local pressure was also confirmed.

Influence of Precooling Cooling Air on the Performance of a Gas Turbine Combined Cycle (냉각공기의 예냉각이 가스터빈 복합발전 성능에 미치는 영향)

  • Kwon, Ik-Hwan;Kang, Do-Won;Kang, Soo-Young;Kim, Tong-Seop
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.36 no.2
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    • pp.171-179
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    • 2012
  • Cooling of hot sections, especially the turbine nozzle and rotor blades, has a significant impact on gas turbine performance. In this study, the influence of precooling of the cooling air on the performance of gas turbines and their combined cycle plants was investigated. A state-of-the-art F-class gas turbine was selected, and its design performance was deliberately simulated using detailed component models including turbine blade cooling. Off-design analysis was used to simulate changes in the operating conditions and performance of the gas turbines due to precooling of the cooling air. Thermodynamic and aerodynamic models were used to simulate the performance of the cooled nozzle and rotor blade. In the combined cycle plant, the heat rejected from the cooling air was recovered at the bottoming steam cycle to optimize the overall plant performance. With a 200K decrease of all cooling air stream, an almost 1.78% power upgrade due to increase in main gas flow and a 0.70 percent point efficiency decrease due to the fuel flow increase to maintain design turbine inlet temperature were predicted.

An Algorithm for Heavy Duty Truck Priority on Left-turn to Reduce Greenhouse Gas Emissions (온실가스 감축을 위한 대형 화물차 좌회전 우선신호 알고리즘 개발)

  • Yang, Se Jung;Kim, Suhyeon;Kim, Hyo Seung;Lee, Chungwon
    • Journal of Korean Society of Transportation
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    • v.31 no.5
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    • pp.60-70
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    • 2013
  • This study aims to develop a truck priority on left-turn algorithm that can reduce greenhouse gas emissions by reducing heavy duty truck's stops at signalized intersection. The signal priority is granted for a left-turn phase, because heavy duty trucks can deteriorate left-turn traffic flow due to the low acceleration or deceleration rate and large turn radius. Truck priority allows to provide the stable speed control for heavy duty truck, and reduces emissions at the signal intersection. Also, two signal recovery strategies are compared for various traffic conditions. This study analyzes the effectiveness of truck priority such as greenhouse gas emissions and fuel consumption reduction, and total travel time saving using the PARAMICS and Comprehensive Modal Emissions Model (CMEM). The results show that signal priority for heavy duty trucks has an effect on reducing greenhouse gas emissions and fuel consumptions at non-peak hour. Also, it shows decreasing total travel time due to reducing truck stops.

Numerical Study on Ignition Delay Time of CH4 as CO/H2 Addition in MILD Combustion (MILD 연소 환경에서 CO/H2 첨가에 따른 CH4의 점화 지연 시간의 해석적 연구)

  • Kim, Donghee;Huh, Kang Y.;Lee, Youngjae
    • Journal of the Korean Institute of Gas
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    • v.25 no.2
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    • pp.1-12
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    • 2021
  • MILD(Moderate or Intense Low-oxygen Dilution) combustion has attracted attention as the clean thermal energy technology due to the lower emissions of unburnt carbon and NOx. MILD combustion aims to enlarge the combustion reaction zone using the spontaneous ignition phenomenon of the reactants. In this study, the ignition delay time of CH4 according to the initial temperature of reactants and the addition of CO, H2 was investigated using a numerical approach. Ignition delay time became shorter as the increases of initial temperature and H2 addition. But, CO addition to the fuel increase the ignition delay time. In case of H2 addition to the fuel, the ignition delay time decreased because the higher fraction of HO2 promotes the decomposition of methyl radical(CH3) and produce OH radical. However, in case of CO addition to the fuel, ignition delay time inceased because a high proportion of HCO consumes H radical. There was no significant effect of HCO on the reduction of ignition delay time. Also, the increase rates of NO emissions by the addition of CO and H2 were approximately 7% and 1%, respectively. A high proportion of NCO affects the increase in NO production rate.