• 기계와재료
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• 제22권3호
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• pp.96-109
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• 2010

자동차는 다양한 형상과 기능을 가진 부품소재의 집합체라 할 수 있다. 자동차의 고출력화에 의한 연비향상과 각국의 환경규제 강화 요건을 충족시키기 위해 자동차 엔진의 작동온도와 이에 따른 배기가스의 온도가 꾸준히 높아지는 추세이다. 따라서 고온재료의 선택과 사용이 보다 중요해 지고 있다. 자동차에 사용되는 고온 부품은 설계사양에 맞추어 그리고 경제적인 측면을 고려하여 내열재료를 사용하는 방법과 표면처리를 하는 두 가지 방법이 주로 채택되고 있다. 내열재료를 사용하는 대표적인 부품은 엔진을 구성하는 부품과 연소실로부터 나오는 고온 고압의 배기가스가 이동하는 배기계 부품이다. 엔진을 구성하는 부품 중에는 냉각수에 의해 온도가 제어되는 부분은 경제적인 소재가 사용되나 밸브와 같은 부품은 고온재료가 채용된다. 가장 높은 온도에서 사용되는 배기계 부품에는 경제성이 감안되면서도 높은 열적, 기계적 안정성이 동시에 요구되고 있다. 전통적으로 배기부품에는 구상흑연주철이 널리 사용되어 왔고 현재에도 원가 측면의 강점을 이용해 대부분의 차량에 적용되고 있으나 일부 고출력, 고배기량 엔진의 경우에는 주철의 한계온도 이상의 배기온도가 요구되어 스테인리스 강을 도입하고 있다. 또한 내열 타이타늄 합금, 금속간화합물과 같은 고온재료가 개발됨에 따라 고가의 차종에는 신재료가 이들 부품으로 채용되고 있다. 이 글에서는 배기계 부품의 설계적인 요소에 의한 열적, 기계적 측면의 내구 특성을 살펴보고, 이들 부품에 보편적으로 적용되는 고온 금속재료의 종류 및 기계적 특성을 소개하였다. 아울러 미래의 환경친화적 자동차용 고온 부품을 개발하기 위하여 연구되고 있는 Super Si+MO, 스테인리스 강, TiAl, 고온 타이타늄 합금 등과 같은 자동차 내열 부품으로 사용되는 신소재의 연구개발 동향에 관하여 기술하였다.

• 전자통신동향분석
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• 제13권4호통권52호
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• pp.86-96
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• 1998

점차적으로 고발열화되고 있는 국내 전화국사의 교환기실을 효율적으로 냉각할 수 있는 새로운 국내 교환기실의 급배기 방식의 개발에 이용하고자, 실제 국내 교환기실의 모델을 대상으로 한 수치적인 연구방법으로써 각 급배기 방식에 따른 속도 분포 및 교환기 내의 전자부품 온도 분포 등 각 급배기 방식에 따른 냉각 특성을 조사 비교하였다. 본 연구에서 제시한 결과들은 고발열화되는 국내 교환기실의 새로운 급배기 방식 설정을 결정하기 위해 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.15-20
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• 2018

본 논문은 자동차 열전발전용 열교환기에서 배기가스의 유량과 온도 변화에 따른 발열량 특성을 수치적으로 연구하였다. 자동차 열전발전용 열교환기는 내부에 핀을 설치하여 자동차 배기가스에서 나오는 열에너지를 열전소자로 최대 값을 전달할 수 있도록 하였으며, 상용 프로그램인 CAD를 이용하여 설계하였다. 그리고 배기가스의 유량과 온도 변화에 따른 열교환기 발열량 특성을 분석하기 위하여 상용 프로그램인 ANSYS CFX v17.0을 이용하여 배기가스 유량은 0.01, 0.02, 0.03 kg/s로 변화시키고, 배기가스 온도는 400, 450, 500, 550, $600^{\circ}C$로 변화시켜 수치해석 하였다. 결론적으로 열교환기의 입구 측과 출구 측 배기가스 압력 차는 배기가스의 유량에 따라 결정된다. 배기가스 유량이 증가하면 열교환기 입구 측과 출구 측 압력차는 증가하지만, 열교환기 입구 측과 출구 측 배기가스 압력차는 배기가스 온도에 따라 변하지 않는다. 따라서 열교환기 표면 온도를 최대 값으로 얻기 위해서는 배기가스 유량은 낮추고, 배기가스 온도는 높여야 한다는 결론을 도출하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제40권6호
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• pp.681-686
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• 2002

산업 현장에서 이론적인 건조방법이 실제와는 차이가 많고 또한 배기가스의 재순환이 폐열을 이용하는 목적으로 열원의 절감에는 경제적이지만 이들 파라미터에 따른 요소수지 성형화에 미치는 영향을 연구한바가 없다. 따라서 요소 수지 성형재료의 경화 특성을 건조와 성형 공정 중의 건조온도와 시간, 배기가스 재 순환률 및 성형온도에 따라 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 성형재료의 수분함량은 건조 시간과 건조 온도가 증가함에 감소하고, 건조속도는 배기가스 재 순환률이 증가하면 감소한다. 특히 경화유동도는 배기가스의 재 순환량, 건조온도 및 성형온도가 증가하면 감소한다. 또한 건조온도, 건조시간, 배기가스의 재 순환량 및 성형온도에 따라 수분함량과 경화유동도에 대한 상관식을 구하여 재현성있는 최적의 조건을 구명하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.822-828
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• 2013

고체산화물형 연료전지는 운전온도가 고온이기 때문에 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 열관리 문제가 중요하다. 본 연구에서는 선박 배기가스의 폐열을 선박 전원용 500kW급 SOFC 시스템으로 공급되는 연료, 가스 및 물을 가열하는 열원으로 활용한 경우에 연료전지 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도특성에 관하여 검토하였다. 본 연구에서 제안한 연료전지 시스템에서는 선박의 배기가스를 활용하지 않고 연료전지에서 배출되는 배기가스만으로 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 가열원으로 활용한 경우의 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도가 963K로 가장 높음을 알 수 있었다. 또한 엔진의 출력(배기가스의 유량)은 연료전지 스택으로 공급되는 가스의 온도에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.167-167
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• 2011

한국표준과학연구원에서는 국제표준화기구에서 제정한 국제규격(ISO, PNEUROP, DIN, JIS, AVS 등)에 기반을 둔 터보분자펌프의 특성평가시스템을 자체적으로 설계/제작 하였고, 터보분자펌프 1,000 L/s 급의 Database를 구축하였다. 이것을 토대로 특성평가시스템의 신뢰성 확인과 Feedback을 통한 시제품 개발 및 평가지원을 위해 터보분자펌프 2,500L/s 급의 Database를 구축한다. 터보분자펌프의 배기성능을 나타내는 가장 중요한 항목인 배기속도는 분자류 영역에 따라 상이한 가스($N_2$, He)를 사용하여 Throughput method와 Orifice method 두 가지 방법을 병행하여 측정한다. 측정함에 있어서 측정게이지, 유량계 및 Orifice conductance의 불확도에 의하여 배기 속도에 많은 측정오차를 포함하고 있다. 측정 오차를 줄이기 위하여 1% 이상의 안정성과 4%의 오차만을 허용하는 자전 회전자게이지(SRG)와 $10^{-3}$ mbar-L/s 영역까지의 유량 주입범위를 가지는 불확도 ${\pm}$3%의 정적형 유량시스템(CVFM)을 사용하였다. Orifice method의 경우 고진공영역으로 진입할수록 커질 수밖에 없는 배기속도 측정 불확도를 최소화하기 위해 검증된 유량을 이용한 Conductance 값을 제시하여 두 방법에서 얻은 배기속도의 불연속적인 문제를 해결한다. 본 연구에서는 2,500 L/s 급 터보분자펌프는 무거운 기체 $N_2$와 가벼운 기체 He을 사용하여 압축비의 변화와 분자류 영역에 따른 배기속도 변화를 연구하고, 2,500 L/s 급 터보분자펌프의 측정능력을 검증한다. 차후에 배기속도뿐만 아니라 소비전력, 소음, 진동, 온도 등의 특성평가의 전반적인 사항을 평가하여 터보분자펌프 2,500 L/s 급의 database를 완비해간다. 터보분자펌프 특성평가시스템을 사용한 1,000 L/s 급과 2,500 L/s 급 특성 Data를 비교, 분석하여 신뢰성 파악 및 표준화 방안을 개발하고, 고진공펌프 개발 주체와의 feedback 지원 기능의 infra를 구축한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.46-52
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• 2011

Homogeneous charge compression ignition (HCCI) is the best concept able to provide low NOx and PM in diesel engine emissions. This new alternative combustion process is mainly controlled by chemical kinetics in comparison with the conventional combustion in internal combustion engine. However, HCCI engine's operation have an excessive rate of pressure rising during the combustion process. In this study, stratification condition of EGR exhaust gases was used to reduce the pressure rising during the combustion process in HCCI engine. Also, combustion characteristics and emissions characteristics were investigated using the detailed diesel surrogate reaction mechanism.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.695-701
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• 2018

엔진에서 배기폐열을 회수하여 엔진의 열효율을 향상시키고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 모터사이클용 엔진의 배기 폐열 회수용 열전발전 시스템의 성능 해석을 수행하였다. Gamma Tech.의 GT-SUITE 소프트웨어를 사용하여 엔진모사 모델과 열전발전 시스템 모델을 구성하였다. 첫째, 엔진 속도 1000~7000 rpm, 엔진 부하 0~100% 조건에서 엔진의 출력, 연비 등 성능 특성과 배기가스량, 배기가스 온도 등 배기가스 특성을 파악하였다. 연료의 화학에너지 대비 배기가스로 배출되는 에너지의 비율은 엔진 속도 및 부하에 따라 40~60% 수준으로 확인되었다. 둘째, 배기폐열회수용 열전발전 시스템 모델을 구성하였다. 엔진 모델과 열전발전 시스템 모델을 통합 해석하여, 열전소자에서 발생하는 전압, 전류, 회수 전력 특성 등을 분석하였다. 열전소자의 발전 특성은 시스템을 통과하는 배기가스의 온도 분포에 지배적인 영향을 받았다. 현재 구성된 배기폐열회수용 열전발전 시스템의 열전발전량은 배기폐열 에너지 중 최대 2.2% 수준을 회수할 수 있음을 확인하였다. 향후 연구에서는 열전발전 시스템의 설계에 따른 열전발전량 특성을 파악하고, 열전발전 시스템 설계 최적화를 수행할 예정이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.153-153
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• 2014

건식 진공펌프(dry vacuum pump)는 기계적 저진공펌프 중 펌프 내부의 기체 배기통로에 오일을 전혀 사용하지 않는 펌프의 통칭으로써, 대개 비접촉형으로 여러 형태의 회전자가 고속으로 회전하면서 흡기구로부터 들어온 기체를 압축해 배기를 한다. 비접촉형에는 루츠(roots)형, 클로(claw)형, 스크류(screw)형, 스크롤(scroll)형 등이 있다. 그 중 스크류형 펌프는 큰 배기속도를 갖는 펌프의 설계에 유리하고 높은 운용온도가 가능하여 다수공정에 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 1단 펌프 구성을 갖게 됨에 따라 루츠형 대비 높은 소비전력 특성을 보이는 약점을 가지고 있다. 본 논문에서는 건식 진공펌프 중의 하나인 스크류형 진공펌프에 대하여, 기본적인 1단 펌프 구성에 스크류 리드(lead)의 변화를 주어 기존의 똑같은 리드의 스크류 진공펌프에 대한 소비전력 및 배기구 온도 등 스크류 형상에 대한 성능평가 연구를 진행 하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.366-366
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• 2011

냉중성자원은 하나로 반사체탱크에 위치한 수직공에 설치되어 노심에서 발생하는 열중성자를 감속재인 액체수소층을 통과시켜 냉중성자를 생산하는 설비로 수소가를 충전하고 있는 수소계통이 있으며, 21K의 극저온 액체수소/기체수소 2상(ttwo-phase)을 유지하기 위해 외부에서 유입되는 열침입을 최소화하기 위해 진공계통이 설치되어 있다. 진공계통은 수조내기기 집합체(In-Pool Assembly : IPA)의 액체수소 열사이펀, 감속재 용기 등의 냉중성자원 극저온 부풀들의 단열을 위하여 진공용기 내부진공도를 공정진공도 이하로 유지하기 위한 계통으로 고진공펌프, 진공배기탱크 및 저진공펌프의 조합으로 두 개의 진공펌프시스템과 진공박스, 배기수집탱크 및 밸브박스를 포함한 연결배관으로 설계되었다. 저진공펌프를 이용하여 대기압에서 고진공펌프 작동압력까지 도달한 후 고진공펌프를 가동하여 공정진공도 이하의 진공도를 확보하고, 고진공펌프로부터 배기되는 배출가스는 고진공펌프 후단에 설치된 진공배기탱크에 포집되며, 필요 시 저진공펌프레 의하여 배기수집탱크로 배출된다. 진공펌프시스템은 진공용기 내부의 압력이 공정진동고 이하로 유지되도록 연속적으로 가동되어 진공단열이 가능하다. 본 논문은 감속재인 수소를 액화상태로 유지하며, 공정진공도 이하로 충분히 유지되어 운전되는 진공계통의 특성을 원자로 운전 주기별로 소개하고자 한다.