• 전기화학회지
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• 제22권3호
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• pp.79-86
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• 2019

중저온 (<$200^{\circ}C$) 폐열은 중요한 청정 에너지원이다. 폐열 활용 방안 중 가장 대표적인 것은 열전기술이나, 최근 전기화학 열전지가 열전소자의 대안으로 주목받고 있다. 전기화학 열전지의 기전력은 산화/환원 전극 전위의 온도 의존성에 의해 발생하며, 출력 특성은 전기화학 반응에 수반되는 동역학과 물질 이동 과전압에 의해 결정된다. 전기화학 열전지는 열전소자보다 비용 및 설계 유연성이 장점이지만, 열전소자에 비해 낮은 열-전기 변환 효율로 인해 응용 범위가 제한되어왔다. 하지만 최근 새로운 전해질과 전극을 적용하여 전기화학 열전지의 성능을 크게 향상할 수 있음이 보고되고 있다. 이 총설은 전기화학 열전지용 산화/환원쌍, 수계/비수계 전해질과 첨가제, 전극 물질 및 전지 설계 측면에서 최근 연구 동향을 소개한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.1010-1015
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• 2012

본 연구에서 폐열 에너지를 수집하여 직접 전기로 변환하는 박막형 열전지를 제작하였다. 전도성 탄소섬유에 탄소나노튜브를 코팅함으로써 전기 전도도는 증가하였고, 다양한 곡률 반경에 대한 굽힘 실험에서 전극의 저항변화는 없었다. 열전지의 최대출력은 온도차의 제곱에 비례하여 증가하였으며, $3.4^{\circ}C$의 온도차에서 2.5 mW/kg의 전력을 생산하였다. 12시간의 방전 실험 결과, 열전지는 지속적으로 구동이 가능함을 확인하였다. 또한, 유연한 열전지를 뜨거운 유체가 흐르는 파이프에 감아 구동한 결과, 파이프의 곡률반경에 따라 내부저항은 감소하였고, 생산된 전력은 최대 30 % 상승하였다. 따라서 제작된 열전지는 다양한 곡면형 열원에 적용이 가능하다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권1호
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• pp.116-123
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• 2019

열전지의 전해질은 용융염이 주성분이라서 용융염 전지라고도 불린다. 용융염 전해질은 평소에는 전기가 흐르지 않는 고체이지만, 화약 열원에 의해 녹으면 탁월한 이온 전도체가 된다. 따라서 열전지는 일종의 화약 전지이다. 화약의 열에너지로 용융염 전해질을 녹여야만 비로소 작동하게 되기 때문이다. 열전지에 사용되는 파이로테크닉 부품은 착화기, 점화스트립, 열원이 있다. 이들 파이로테크닉 부품은 극심한 환경조건에서도 안정적으로 전원을 공급해야 하는 유도 포탄용 열전지의 신뢰도는 물론 성능에도 큰 영향을 미친다. 노치형 착화기는 열원 착화 확률이 높았고, 필름형 착화기는 안전성을 향상시키는 것으로 나타났다. 열지에 금속 산화물 첨가를 통해 연소속도를 향상시킬 수 있었고, 분사형 착화기와 병행 사용하여 착화 신뢰성을 크게 높일 수 있었다. 2단계 환원 공정을 통해 산호 모양의 고순도 Fe 입자를 안전하게 얻을 수 있었다.

• 동굴
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• 제79호
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• pp.41-46
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• 2007

지구자기장의 성인에 대하여 고찰하고 기존 학설에 대한 신 모델을 제안하였다. 지자기 성인의 가장 유력한 이론적 모델은 열전류와 열화학적 전류에 의한 자기장 형성이다. 하지만, 이 모델은 매우 한정적 조건을 바탕으로 설명하고 있으며, 동시에 지자기의 분산과 세기의 상쇄 요인을 내포하고 있기 때문에 설득력이 저하된다. 그러나 본 제안의 가설에서 주장하는 이온층 전류에 의한 지자기의 성인은 그와 같은 분산 요인이 있을 수 없으며, 그 결과로 나타나는 지자기의 새기와 방향도 일정하게 형성됨이 해석 가능하기 때문에 타당성과 설득력이 높은 완벽한 이론이다. 따라서 이온층 전류에 의한 보다 안정적인 지자기성인의 전자기학적 신 모델을 제안한다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제22권7호
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• pp.24-33
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• 2009

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.661-661
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• 2013

열전재료는 열-전기가 상호 가역적으로 변하는 재료로서, 에너지 변환소재 분야에서 널리 각광받고 있다. 열전재료의 성능은 무차원 열전성능지수(dimensionless figure of merit, $ZT={\alpha}^2{\sigma}T/{\kappa}$)로 평가된다. 여기서 ${\alpha}$는 제벡계수(Seebeck coefficient), ${\sigma}$는 전기전도도(electrical conductivity), ${\kappa}$는 열전도도(thermal conductivity), T는 Kelvin 온도를 나타낸다. 500 K에서 800 K까지의 중온 영역에서 우수한 열전특성을 보이는 $Mg_2X$ (X=Si, Ge, Sn)와 이들의 고용체는 성분원소가 독성이 없고, 매장량이 많아 친환경 열전재료로 각광받고 있다. $Mg_2X$ 고용체 중 $Mg_2Si-Mg_2Sn$ 고용체는 Si와 Sn의 큰 원자량 차이로 인해 낮은 열전도도와 높은 성능지수(ZT)를 얻을 것이라 예상되며 열전발전 소자로서의 응용이 기대된다. Sb가 도핑된 $Mg_{2+x}Si_{0.7}Sn_{0.3}Sb_y$ (x=0, 0.1, 0.2, y=0, 0.01) 고용체를 고상합성과 기계적 합금화로 합성한 후, 진공 열간압축 성형을 통해 성공적으로 제조하였다. X선 회절분석으로 상합성과 고용체 형성 여부를 확인하였고, Mg의 과잉첨가와 Sb 도핑에 따른 열전특성의 변화를 조사하였다.

• 공업화학
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• 제29권6호
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• pp.696-702
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• 2018

최근 열전지는 우주 및 국방분야에서 활용하기 위하여 고출력 및 고에너지 밀도의 새로운 전극재료가 요구되는 실정이다. 본 논문에서는 성형성과 용량의 한계를 가지는 펠릿 타입의 리튬-실리콘 합금(Li(Si)) 음극을 대체하기 위하여 고밀도를 가지는 리튬음극을 제조하고, 단위전지 및 열전지의 전기화학적 성능에 미치는 영향을 고찰하였다. 리튬음극은 $500^{\circ}C$에서 안정적인 작동을 위하여 철 분말을 바인더로 사용하였고 리튬 중량별(17, 15, 13 wt%) 단위전지 성능평가를 통해 리튬 13 wt%에서 안정적인 성능을 확인하였다. 또한 리튬음극을 사용한 단위전지의 개회로전압이 2.06 V로 Li(Si) 음극 개회로전압 1.93 V에 비해 약 0.1 V 이상 높게 나타났고, first phase에서 리튬음극의 비용량은 $1,632As{\cdot}g^{-1}$로 Li(Si) 음극의 비용량 $1,181As{\cdot}g^{-1}$에 비해 약 1.4배 정도 성능이 향상됨을 확인하였다. 리튬음극을 적용한 열전지를 상온 및 고온 성능시험 결과를 통하여 Li(Si) 음극 열전지에 비해 전압 및 작동시간 등이 탁월하며, 출력특성 및 에너지밀도가 획기적으로 향상됨을 확인하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제11권1호
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• pp.102-111
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• 2008

This paper describes the basic model and simulation results of thermal battery. Voltage and thermal analysis is a critical part of thermal-battery design because of the need to maintain the inner temperature above the electrolyte melting point. Traditionally, battery design has depended on an empirical approach, in which prototype batteries are outfitted with thermocouples and the design of subsequent batteries is refined accordingly. We have developed the basic model that allows the design engineer to configure or modify a battery, quickly conduct a thermal analysis, and efficiently review the results. Based on performance tests, the thermal-battery model was established and the effect of design parameters on battery performance was analyzed.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.98-103
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• 2010

본 연구는 화재실험에서 널리 이용되고 있는 노출비드형 열전대의 신뢰성을 평가하기 위해 화재실험을 수행하고 흡입식 열전대와 노출비드형 열전대에 의해 측정된 온도를 비교 분석한다. 화재실의 고온의 상층부에서는 노출비드형 열전대의 측정온도가 흡입식 열전대에 비해 상대적으로 낮게 나타났고 측정오차는 크지 않은 반면 저온의 하층부에서는 노출비드형 열전대의 온도가 높게 나타났으며 측정오차 또한 크게 증가하였다. 본 연구에서 측정된 노출비드형 열전대의 최대 상대오차는 최대 250% 이상까지 나타났으며 노출비드형 열전대를 이용하여 화재유동장을 정량화 할 때 측정 신뢰성 향상을 위해 적절한 보정과정이 필요함을 보여준다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.6-12
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• 1968

이 연구는 열전장치에서 펠티어 효과를 이용한 전기저항 , , 열주전력 , , 열전달도 , 인 BiTe의 n형소자 및 P형소자로 구성된 열전장치를 만들어 열전냉각 및 열전가열시험을 하였다. 진공속에서 고온부에 대한 저온부의 온도를 측정한 결과 42 degree C의 차가 되었다.