• Clean Technology
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• v.25 no.2
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• pp.161-167
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• 2019

Several types of reactors have been used during the past decade to perform fast pyrolysis of biomass. Among the developed fast pyrolysis reactors, fluidized bed reactors have been widely used in the fast pyrolysis process. In recent years, experimental studies have been conducted on the characteristics of biomass fast pyrolysis in a spouted bed reactor. The fluidization characteristics of a spouted bed reactor are influenced by particle properties, fluid jet velocity, and the structure of the core and annulus. The geometry of the spouted bed reactor is the main factor determining the structure of the core and annulus. Accordingly, to optimize the design of a spouted bed reactor, it is necessary to study the pyrolysis characteristics of biomass. However, no detailed investigations have been made of the fast pyrolysis characteristics of biomass in accordance with the geometry of the spouted bed reactor. In this study, fast pyrolysis experiments using Jatropha curcas L. seed shell cake were conducted in a conical spouted bed reactor to study the effects of reaction temperature and reactor cone angle on the product yield and pyrolysis oil quality. The highest energy yield of pyrolysis oil obtained was 63.9% with a reaction temperature of $450^{\circ}C$ and reactor cone angle of $44^{\circ}$. The results showed that the reaction temperature and reactor cone angle affected the quality of the pyrolysis oil.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.367-369
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• 2009

플렉서블 태양전지용 연성기판재에는 플라스틱재와 금속재가 있다. 기존의 연성기판인 플라스틱의 경우 열과, 내구성, 화학약품에 약하다는 단점이 있으며, 금속기판은 높은 생산원가, 박판화의 어려움 등의 문제를 안고 있다. 일반적으로 기판재와 cell을 구성하는 반도체 층의 열팽창 거동 차이에 의한 열 변형이 태양전지의 공정안정성에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, cell을 구성하는 반도체 층과 열팽창 거동이 유사한 금속기판재의 적용이 필요하다. Si 박막 태양전지의 경우 Si 열팽창 거동과 비슷한 특성을 갖는 기판재의 개발이 필요하다. 전주법을 적용하여 조성이 다른 Ni계 합금의 열팽창 거동을 TMA 장비를 사용하여 측정하였다. 그리고 전산해석 Tool을 활용하여 가상의 Si 박막 태양전지 제조공정을 설정하고 고온 공정온도에서 상온으로 냉각시 발생되는 층간 열변형 연구를 수행하였고 열팽창 거동이 다른 합금 상에 Si층을 증착하여 열 충격에 의한 결함 발생여부를 관찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.596-599
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• 2009

대수층 축열 시스템(ATES)의 효율은 지중에 저장된 열 사이의 간섭에 의해 결정이 되며, 열 간섭에 영향을 미치는 요인들은 시추공 간 이격거리, 대수층의 수리 전도도, 주입/양수량 등이 있다. 따라서 이 연구에서는 지하수-지열 거동 모델링을 통하여 열 간섭이 일어나는 현상과 열 간섭이 시스템 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 모델링 결과로부터 이격거리는 작을수록 그리고 대수층의 수리전도도와 주입/양수량은 클수록 열 간섭이 잘 일어나는 것을 확인하였고, 열 간섭 계수가 1일 때는 시스템 효율이 상대적으로 크게 낮아지고, 열 간섭 계수가 1 미만일 때는 변화가 미미한 것을 확인하였다. ATES 를 이용한 냉난방 시스템을 시공 하고 있는 안성 연구지역에 대한 장기 예측 모델링을 수행 하였다. 모델링 결과 이격거리가 80 m 이고, 주입/양수량이 100 $m^3/day$ 일 때, 시스템 가동 7년경과 뒤 여름철과 겨울철에 계산된 시스템 효율은 각각 36 RT 와 31 RT 로 나타났다. 따라서 주입/양수량을 100 $m^3/day$로 했을 때, 냉난방 대상건물의 필요 부하인 20 RT 를 충분히 충족할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.524-524
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• 2012

Thermal Barrier Coating (TBC)은 미사일, 로켓발사체와 같이 고온에 노출되는 장비를 열로부터 보호하기 위한 코팅이다. 일반적인 Thermal Barrier Coating (TBC)은 모재와 코팅층간의 낮은 접합력과 높은 열충격으로 인한 박리가 많이 나타난다. 그래서 접합력을 높이고, 열충격을 줄이기 위해 모재와 코팅층 사이에 본드코팅층을 만든 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)이 개발되었다. 그러나 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)은 금속재료인 본드코팅층과 세라믹재료인 탑코팅층 사이에서 박리가 많이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 두 가지 분말을 동시에 코팅하여 본드코팅과 탑코팅의 경계가 없는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 열충격 특성에 미치는 진공 플라즈마 용사 조건의 영향을 조사하였다. Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)는 진공 플라즈마 용사장치를 사용하여 Cu-Cr 합금위에 코팅하였다. 거리, Carrier gas flow, 그리고 챔버 내부의 압력을 달리하여 제조하였다. 사용한 분말은 본드코팅용으로 Amdry 962와 내열 세라믹코팅을 위해 204NS를 사용하였고, 각각 분말 공급조건을 조절하여 두 분말의 비율을 달리하였다. 제조한 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC) 코팅은 전기로에서 50분간 가열한 후, 수조에서 10분간 냉각하는 열충격 실험을 통해 열차폐 성능을 평가 하였다. 이러한 과정에서 진공 플라즈마 용사 조건 및 FGM 조성과 비율이 내열충격 특성에 미치는 영향을 미세조직학적 관점에서 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.137-138
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• 2012

박막태양전지의 경우 기판재와 태양전지를 구성하는 반도체 층간의 열팽창 거동 차이가 태양전지의 변형을 야기한다. 이러한 열변형은 태양전지의 효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 그러므로 태양전지를 구성하는 반도체 층과 열팽창 거동이 유사한 기판재의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 연성 CIGS 태양전지를 구성하는 기판과 박막층의 두께변화가 열공정 중 발생하는 잔류응력에 미치는 영향을 전산해석 하고자 하였다. 전산해석 결과 Fe-52wt%Ni 기판재의 두께가 증가함에 따라 CIGS 박막층 내부의 잔류응력은 감소하였다. SiO2 절연층의 두께가 증가하면 CIGS 박막층의 잔류응력이 증가하였다. Mo 후면전극층이 얇아지면 잔류응력이 감소하였으나 CIGS층의 두께변화는 CIGS층의 잔류응력에 큰 영향을 미치지 않았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.92.1-92.1
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• 2015

열전소재의 열전성능을 평가하기 위해서는 샘플 내 상하부 온도구배가 필요하다. 하지만 진공챔버 내에서는 대류효과가 제한되어, 1 mm 이하 두께의 얇은 샘플은 상하부 방향으로 온도 구배를 조성하기 어렵다. 온도 구배를 조성하기 위해서는 샘플의 두께 방향을 관통하는 열유속이 필요하며, 진공 분위기에서 열유속을 조성하기 위해서는 히터뿐만 아니라 별도의 열배출기가 요구된다. 본 연구에서는 열전특성 측정 장비 내 수냉식 열배출기의 설계를 위해, 열배출기의 층수를 달리하며 열전달거동을 수치해석적인 방법으로 연구하였다. 열배출기의 층수에 따른 영향을 평가하기 위해서 동일한 채널길이를 유지시키면서 층수를 달리하는 기하학적인 구조들을 설계하였다. 수치해석을 용이하게 진행하기 위해, 열배출기의 형태는 단순한 bar 형태를 가진 1-5층의 다층 구조 로 설계하였다. 열배출기들 각각의 열전달 효율을 평가하기 위해, 수냉식 열배출기의 열배출량에 가장 큰 영향을 미치는 질량유량을 0.1-1 g/s로 변화 시키면서 열전달 거동을 확인하였다. 또한 냉각수의 기화 현상을 방지하기 위해 발열체의 온도를 290-370 K로 바꿔 가며 열전달 거동을 확인하였다. 수치 해석결과, 5층의 열배출기가 최대 120 W/cm2 로 높은 단위면적당 열배출량을 가지는 것을 확인하였으나, 열배출기 전체의 열배출량을 기준으로하는 열배출효율은 0.6 정도로 낮은 효율을 가짐을 확인하였다. 반면에 3층의 열배출기의 경우, 열배출 효율이 0.8에 달하며, 2층의 열배출기 보다 열배출 효율이 좋다는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.4 no.2
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• pp.25-31
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• 1979

본연구는 건조에 필요한 열과 공기를 열원으로부터의 자연대류만에 의존하는 간역화력건조기의 성능향상을 도모하기 위하여 실시되었으며 옥수수를 대상으로 모형실험을 통하여 분석한 결과는 다음과 같이 요약된다. 1. 건조기 화구의 공기열입구의 크기는 송풍량에 영향을 미치며 공기의 유입속도가 16m/min 이하가 되도록 충분히 만들어야 한다. 2. 곡물층을 통과하는 송풍량은 곡물층의 두께가 클수록 증가하며 송풍량과 곡물층 두께와의 관계는다음식으로 나타났다. $q=CD^{-k}$ 3. 송풍량은 실험범위내에서는 열원으로부터 곡물층의 높이와 가열공기의 온도상승에 따라 각각 직선적으로 증가하였다. 4. 송풍량은 곡물층의 두께, 열원으로부터의 곡물의 높이 및 가열공기의 온도상승에 의하여 옥수수층의 경우 다음과 같이 추정될 수 있다. $ q=0.00265H(\Delta T) D^{-0.76}$ 5. 바람이 송풍량에 미치는 영향은 매우 커서 8km/hr의 풍속을 가진 바람이 유입구측으로부터 볼 때 송풍량은 바람이 없을 때보다 무려 5배나 증가하였다. 6. 건조실의 전후방간의 가열공기의 온도차이는 열원으로부터 곡물층의 높이가 낮을수록 증가하였으며 이 현상은 바람이 불 때 더욱 현저하게 나타났다. 7. 건조기의 벽면을 통한 열손실은 열원으로부터 곡물층의 높이와 가열공기의 온도상승에 따라 각각 직선적으로 증가하였다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.10
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• pp.710-716
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• 2013

New and renewable energy sources have drawn attention because of climate change. Many studies have been carried out in waste-to-energy field. Fast pyrolysis of waste lignocelluosic biomass is one of the waste-to-energy technologies. Bubbling fluidized bed (BFB) reactor is widely used for fast pyrolysis of the biomass. In BFB pyrolyzer, bubble behavior influences on the chemical reaction. Accordingly, in the present study, hydrodynamic characteristics and fast pyrolysis reaction of waste lignocellulosic biomass occurring in a BFB pyrolyzer are scrutinized. The computational fluid dynamics (CFD) simulation of the fast pyrolysis reactor is carried out by using Eulerian-Granular approach. And two-stage semi-global kinetics is applied for modeling the fast pyrolysis reaction of waste lignocellulosic biomass. To summarize, generation and ascendant motion of bubbles in the bed affect particle behavior. Thus biomass particles are well mixed with hot sand and consequent rapid heat transfer occurs from sand to biomass particles. As a result, primary reaction is observed throughout the bed. And reaction rate of tar formation is the highest. Consequently, tar accounts for 66wt.% of the product gas. However, secondary reaction occurs mostly in the freeboard. Therefore, it is considered that bubble behavior and particle motions hardly influences on the secondary reaction.

• 월간 기계설비
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• s.35
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• pp.84-96
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• 1993

본 연구는 '초고층 아파트 최적 설비시스템 개발'의 제2차년도 연구로서 아직까지 국내에서 확립되어 있지 않은 초고층 아파트 급수설비 시스템 및 수격방지 시스템의 모델정립과 연돌효과에 의한 열손실 추정 및 적정 설계 지침 설정에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 이론 해석 및 현장실험을 수행하였고, 결과분석을 통하여 최적화 설계방안도 아울러 도출하였다. 급수설비 분야에서는 각종 급수 시스템의 해석 및 비교를 통한 효율적인 시스템의 설계 및 선정방법을 제시 하였고, 실제 초고층 아파트에 대한 수격현상 해석 및 실험을 통하여 수격작용의 영향을 감소시킬 수 있는 설계방안을 검토하였다. 또 입주중인 초고층 아파트 현장에서의 실측을 통하여 건물의 높이에 따라 불균일한 틈새가 있는 일반적인 경우에 대한 모델을 정립하였고, 수치해석을 통한 수직통로 내의 실제 열유동 현상을 정량화하고 설계지침을 제시하였다. 결과로서 각종 급수시스템의 해석을 위한 프로그램을 개발하였고, 수격의 발생을 억제하기 위한 최적 밸브 폐쇄형태를 제시하였으며, 초고층 건물의 내외부에 형성되는 압력차와 유인풍량 및 열손실량 사이의 관계식을 얻었다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.11a
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• pp.344-346
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• 2007

본 논문은 유동층반응기에서 메탄의 열분해에 의한 수소 생산과 탄소 생성에 대한 연구를 수행하였다. 환경에 대한 영향을 최소화한 상태에서 메탄의 전환반응을 메탄 분해촉매활성에 영향을 미치는 인자에 대하여 연구하였다. 측정된 압력요동특성치의 해석을 통하여 유동층 열분해촉매의 유동화현상을 측정하였으며, 유동화특성에 따른 메탄열분해능을 측정하였다. 메탄의 분해는 생성되는 수소를 이용하였다. 유동층의 이동성, $U-U_{mf}$, 마모, 비산유출 유동화가스의 효율밀도에 따른 영향을 연구하였다.