• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.16 no.4
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• pp.405-414
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• 2011

Recently, the development of several hundreds of kW scale PCS for fuel cell generation is required as commercialization process of distributed generation systems using high temperature fuel cells such as MCFC begins. This paper proposes and optimized topology suitable for MCFC fuel cell generation system and LCL filter design method considering voltage quality of local loads such as MBOP. An interleaving technique is applied to step-up DC-DC converter, optimized number of phases is determined considering efficiency and volume. Also, a LCL filter design method is proposed considering quality of current injected to the grid as well as that of voltage across the local load. The proposed PCS system is validated through reduced 1kW prototype.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.11 no.2
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• pp.109-116
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• 2012

A vent-relief valve performs as a safety-valve assembly for liquid propellant feeding system of space launch vehicle, which relives pressurant propellant tanks during the filling and the flight. At vent mode, valve is opened and closed by driving pneumatic pressure, and at relief mode, valve is automatically operated to set relief pressure. In this study, we have analyzed a basic layout of vent-relief valve which is designed using foreign LVs(Saturn) to satisfy requirements of Korean Space Launch Vehicle. The simulation model of vent-relief valve is designed by using the AMESim code to verify design parameters and evaluate pneumatic behaviors of valve. In this study, we performed dynamic characteristic simulations on design parameters. And we could predict opening/closing time and pressures, operating performances on design parameters. Using this results, we could suggest detail design and boundary conditions of design.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.196-197
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• 2011

기존 LCL필터 설계기법은 계통에 주입되는 전류의 고조파 저감만을 고려하였으나, 연료전지 시스템과 같이 독립부하가 존재하는 경우, 독립부하의 전압 품질을 보장할 수 있는 필터설계가 이루어져야 한다. 또한 필터성능은 유지하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서 계통전류의 고조파 기준은 만족하면서 독립부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 밴드위스를 고려한 LCL필터 설계방법을 제안한다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.25 no.1
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• pp.100-107
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• 2016

In this study confirmed the reduction effect of pollutant by applying Fi-EGR and FPI-EGR to hybrid combustion system realizing premixed flame and non-premxied flame at once. The results showed that NOx emission index decreased significantly in case of adopting EGR. Additionally, the hybrid combustion system with EGR resulted in a better performance compared to usual non-premixed combustion system such that it can reduce $NO_x$ emission at equivalent EGR ratios. Especially, in the case of 25% of FI-EGR ratio at hybrid combustion system that the ratio of non-premixed and premixed is 50 : 50, NOx emission index reduction rate was about 59% compared to $NO_x$ emission of non-premixed combustion system without EGR and in the case of 15% of FPI-EGR ratio at hybrid combustion system that the ratio of non-premixed and premixed is 70 : 30, $NO_x$ emission index reduction rate was about 48% compared to $NO_x$ emission of hybrid combustion system without EGR.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.296-296
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• 2010

ICRF 시스템을 이용한 방전세정인 ICWC(Ion Cyclotron Wall Cleaning)는 ITER와 DEMO 같은 초전도 자석을 이용하는 토카막에서 토카막 shot 중간에 자장을 낮추지 않고 바로 방전 세정을 할 수 있는 방법이다. 토카막에서 방전세정은 탄소나 산소 화합물과 같은 불순물을 제거하여 방사에 의한 플라즈마 냉각을 막고 토카막 초기 start-up시 진공 챔버 벽면으로부터 의도하지 않은 연료주입을 제거하는 역할을 한다. 본 연구에서는 ICWC 방전 세정 최적화를 위해 플라즈마의 불순물 제거 특성을 수소 유량의 크기와 ICRF 펄스의 duty ratio를 바꿔가면서 관찰하였다. ICRF 전력은 44.2 MHz에서 20-50 kW 가 입사되었으며 자장은 3 T에서 고정되었다. 운전압력은 $10^{-4}$ mbar 정도이다. 헬륨의 유량을 400 sccm으로 고정한 후 수소의 유량을 40 sccm에서 160 sccm까지 증가시켜가면서 제거율을 관측하였다. 그 결과 수소 유량의 증가에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 오히려 감소하는 불순물이 있음이 관측되었다. 제거율이 증가되는 불순물 group은 charge-to-mass ratio가 26, 28, 40, 44이고 감소하는 불순물 group은 18, 20, 32 이다. 펄스의 duty ratio를 1/9(on/off) 초에서 5/5(on/off) 초로 증가시킴에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 감소하는 불순물이 또한 나타났는데 수소 유량 실험과 그 group에 차이가 없었다. 이러한 실험결과는 수소 유량의 증가나 펄스 길이의 증가에 따라 가스의 종류에 관계없이 모두 증가하거나 감소할 것이라는 예측과는 다른 결과로서 이것에 대한 명료한 해석이 필요하다. 왜냐하면 위와 같은 운전조건에서 효율적인 불순물 제거를 위해서는 불순물 제거 운전 방법이 불순물의 종류에 따라 모두 달라져야 하기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 특성을 불순물의 dissociation 에너지 관점에서 해석을 시도하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.26 no.7
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• pp.915-921
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• 2020

Thermoacoustic instability caused by air conditioning in a combustion chamber has emerged as a problem that must be solved to establish a stable combustion system. Thermoacoustic instability is largely divided into primary and secondary acoustic instability. In this study, an experimental study of the effects of heat losses was conducted to investigate the mechanism of secondary acoustic instability. To generate the secondary acoustic instability, a quarter-wavelength resonator with one open end and one closed end was used, and the inside of the resonator was filled with premixed gases. Subsequently, secondary acoustic instability with downward-propagating flames could be realized via thermal expansion on the burnt side. To control heat losses qualitatively, an additional co-axial tube was installed in the resonator with air or nitrogen supply. Therefore, additional diffusion flames can be formed at the top of the resonator depending on the injection of the oxidizer into the co-axial tube when rich premixed flames are used. Consequently, secondary acoustic instability could not be achieved by increasing heat losses to the ambient when the additional diffusion flame was not formed, and the opposite result was obtained with the additional diffusion flame.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.2
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• pp.253-260
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• 1995

본 연구는 현재 아주대학교 구내에 건설중인 3T/D 석탄가스화 실증실험장치의 엔지니어링 설계자료 및 실험장치 각 부분의 사양을 종합화하여 최적의 설계조건을 도출하고 향후 스케일 업에 따른 장치변화 및 관련변수를 예측할 수 있는 공정모델을 개발하는데 그 목적이 있다. 모델은 3T/D 석탄가스화 장치와 같이 가스화기부분, 산화제 및 연료의 주입부분, 생성가스의 냉각부, 가스화기 예열부분 및 회분처리부로 구성된다. 개발된 모델에 의해 부분별 대체가능성을 평가하여 최적 조합형태를 제시하였고 결과의 타당성을 입증하기 위해 실제 플랜트의 설계자료와 프로그램에 의한 결과를 비교하였다. 또한 스케일 업 결과 변화폭이 가장 큰 부분은 냉각기의 길이가 냉각수 유입량 증대에 따라 급겨히 변화되어 냉각수 유입을 위한 냉각수 분산장치의 교체가 필요한 것으로 판단되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.6
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• pp.874-882
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• 2019

In this study, the gasification characteristics of four types of unused woody biomass and one waste wood in a lab-scale bubbling fluidized bed gasifier (Diameter: 0.11 m, Height: 0.42 m) were investigated. Effect of equivalence ratio (ER) of 0.15-0.3 and gas velocity of $2.5-5U_0/U_{mf}$ are determined at the constant temperature of $800^{\circ}C$ and fuel feeding rate of 1 kg/h. The silica sand particle having an average particle size of $287{\mu}m$ and olivine with an average particle size of $500{\mu}m$ were used as the bed material, respectively. The average product gas composition of samples is as follows; $H_2$ 3-4 vol.%, CO 15-16 vol.%, $CH_4$ 4 vol.% and $CO_2$ 18-19 vol.% with a lower heating value (LHV) of $1193-1301kcal/Nm^3$ and higher heating value (HHV) of $1262-1377kcal/Nm^3$. In addition, it was found that olivine reduced most of C2 components and increased $H_2$ content compared to silica sand, resulting in cracking reaction of tar. The non-condensable tar decreases by 72% ($1.24{\rightarrow}0.35g/Nm^3$) and the condensable tar decreases by 27% ($4.4{\rightarrow}3.2g/Nm^3$).

• Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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• v.4 no.2
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• pp.163-169
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• 1998

In this paper, we design an optimal model following ${\mu}-$synthesis control system for fuel-injection of diesel engine which has robust performance and satisfactory command tracking performance in spite of uncertainties of the system. To do this, we give gain and dynamics parameters to the weighting functions and apply genetic algorithm with reference model to the optimal determination of the weighting functions that are given by the D-K iteration method which can design ${\mu}-$synthesis controller in the state space. These weighting functions are optimized simultaneously in the search domain which guarantees the robust performance of the system. The ${\mu}-$synthesis control system for fuel-injection designed by the above method has not only the robust performance but also a better command tracking performance than those of the ${\mu}-$synthesis control system designed by trial-and-error method. The effectiveness of this ${\mu}-$synthesis control system for fuel-injection is verified by computer simulation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.295-295
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• 2010

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 토카막에 설치되어 있는 ICRF(Ion Cyclotron Range Frequency) 시스템을 이용한 방전세정을 2008년에 이어 2009 KSTAR 플라즈마 campaign 동안에도 시행하였다. ICRF 시스템을 이용한 방전세정인 ICWC(Ion Cyclotron Wall Cleaning)는 ITER와 DEMO 같은 초전도 자석을 이용하는 토카막에서 토카막 shot 중간에 자장을 낮추지 않고 바로 방전 세정을 할 수 있는 방법이다. 토카막에서 방전세정은 탄소나 산소 화합물과 같은 불순물을 제거하여 방사에 의한 플라즈마 냉각을 막고 토카막 초기 start-up시 진공 챔버 벽면으로부터 의도하지 않은 연료주입을 제거하는 역할을 한다. 본 연구에서는 ICWC 방전 세정 플라즈마의 밀도특성과 균일도를 간섭계와 $H_{\alpha}$ line 세기를 통해 관측하고 RGA를 통해서 C, $H_2O$, $O^2$ 불순물의 제거량을 파악하는 한편 토카막의 신뢰성 있는 start-up을 위해 요구되는 벽면에서 토카막 방전가스의 제거량을 HD양을 통해서 조사하였다. 플라즈마 선적분 밀도는 약 $1{\sim}3{\times}10^{17}#/m^2$로 측정되었는데 이는 보통 He을 이용한 방전세정 플라즈마의 밀도에 해당한다. 한편 $H_{\alpha}$ line의 세기를 통해 ICWC 방전 플라즈마의 균일도를 살펴본 결과 안테나 전류띠의 중간이 아닌 끝부분에서 $H_{\alpha}$의 세기가 큰 것으로 나타났는데 이는 ICWC 플라즈마가 Inductive 방전보다는 capacitive 방전에 의해 생성되는 것으로 추정된다. ICWC 방전에서 C, $H_2O$, $O_2$ 불순물의 제거율은 각각 약 $4.2{\times}10^{-5}\;mbar{\cdot}l/sec$, $1.4{\times}10^{-3}\;mbar{\cdot}l/sec$ 그리고 $1.72{\times}10^{-4}\;mbar{\cdot}l/sec$로 각각 나타났는데 ICWC shot이 진행될수록 이 양은 점점 줄어들었다. 대표적인 He/$H_2$, He ICWC 방전 shot인 2118, 2123 shot에서 벽면에서 $D_2$의 제거율은 각각 약 $0.12\;mbar{\cdot}l/sec$와 $3.9{\times}10^{-3}\;mbar{\cdot}l/sec$로 나타났다. 이는 수소의 첨가로 인해 HD의 형태로 $D_2$의 제거율이 증가되었기 때문이다. 한편 $H_2$의 첨가는 챔버 벽면에 흡착되는 $H_2$ 양을 또한 증가시키므로 차후에 $H_2$ 만을 제거하는 He ICWC를 수행해야 할 것이다.