• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.15 no.5
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• pp.175-181
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• 2005

Ingots of rutile single crystals were grown by the skull melting method, and their characteristics were compared in terms of melt-dwelling time for each melt. The method is based on direct inductive heating of an electrically conducted melt by an alternating RF field, and the heating is performed by absorption of RF energy. $TiO_2$ is an insulator at room temperature but its electric conductivity increases elevated temperature. Therefore, titanium metal ring(outside diameter : 6cm, inside diameter : 4cm, thickness 0.2cm) was embedded into $TiO_2$, powder (anatase phase, CERAC, 3N) for initial RF induction heating. Important factors of the skull melting method are electric resistivity of materials at their melting point, working frequency of RF generator and cold crucible size. In this study, electric resitivity of $TiO_2$, $(10^{-2}\~10^{-1}\;{\Omega}{\cdot}m)$ at its melting point was estimated by compairing the electric resitivities of alumina and zirconia. Inner diameter and height of the cold crucible was 11 and 14cm, respectively, which were determined by considering of the Penetration depth $(0.36\~1.13cm)$ and the frequency of RF generator.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1998.05a
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• pp.21-21
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• 1998

새로운 에너지원으로 각광받고 있는 연료전지는 우주선 동력윈으로서의 이용이래, 보다 실용적인 발전 시스템을 목적으로 많은 연구개발이 시도되고 있다. 이러한 연료전지는 사용하는 전해질의 특성으로 인하여 저온형($<300^{\circ}C$) 과 고온형($500^{\circ}C<$)으로 구분된 수 있는데, 저온형 연료전지의 경우는 전극반응 특성상 귀금속 촉매가 필요한 데 비해, 고온형 연료전지는 이러한 귀금속 촉매가 필요없다는 점등에서 다양한 장점을 가지게 된다. 즉, 저온형에 비해 다양한 연료가 가능하고, 대형화에 유리함며, 고온 페열을 이용할 수 있는 점 등을 들 수 있다. 용융탄산염형 연료전지(MFCFC)는 이러한 고온형 연료진지의 장점을 배경으로 현재 대규모의 개발이 진행되고 있다. 그러나 여기에 주로 사용되는 Li-K, Li-Na와 같은 용융탄신엽은 고부식성 전해질로서 대부분의 금속이 산화물을 형성하는 것으로 알려져 있다. MCFC의 분리판은 셀간을 전기적으로 이어주는 역할, 가스의 유로제공 및 가스 Sealing의 역할을 담당하는 부분으로서, 분리판의 부식은 이러한 특성의 저하 및 전해질의 소모를 유발시켜 MCFC의 내구성에 커다란 영향 을 미치는 요인으로 생각되고 있다. 이러한 배경으로부터 Uchida 그룹은 MCFC의 분라판 재료 의 부식거동을 계동적으로 검토하였다. 먼저 Fe에 Ni 과 Cr을 첨가한 재료를 산화성가스 분위기하에서 $(Li+K)CO_3$에 대하여 검토한 결과, Ni과 Cr 둘다 20wt%이상 첨가시, 내식성융 가지는 결 과를 보고하였다2) 이 경우 보호피막으로서 NiO 와 $LiCrO_2$가 작용하는데, $LiCrO_2$가 용융탄산염 중에서 보다 안정한 것으로 부터, Cr의 첨가가 내식성에 기여하는 것으로 판단하였다. 다음 단계 로서 Fe/Cr재료에 용-융탄산염 중에서 안정한 산화물을 형성하는 Al의 첨가효과를 검토하였다. Al의 첨가는 더욱 내식성을 향상시키는 것이 발견되었고, 약 4wt%의 첨가로 충분한 내식성을 가지 는 것을 보고 하였다. 그러나 이러한 안정한 산화물에 의한 내식성 향상은 전기진도도의 희생을 바탕으로 한 것으로서, 다읍 단계로서 Ti산화물의 반도체적인 특성을 이용하고자 제 4의 원소로서 Ti첨가를 시도하였다. 그러나 Fe/Cr/AVTi재료가 뛰어난 내식성을 가지는 것은 관찰되었으나, 전도도 향상에는 기여하지 못하는 것이 보고되었다. 현재 MCFC는 실용화를 위한 고성능화의 하나로서 가압하에서의 운전을 시도하고 있다. 이 러한 가압하에서의 운전은 기전력의 향상 및 전극반응의 촉진 등으로 출력의 향상을 가져오나. 현재 문제로 되고 있는 Cathode극인 NiO의 용해/석출 현상을 가속화하는 결과를 초래해, 이에대 한 대책으로서 Li-K보다 NiO의 용해가 적은 Li-Na탄산염으로의 전환이 진행되고 있다. 이러한 배경으로부터 Uchida그룹에서 개발한 FeiCr/AVTi재료와 현재 분리판 재료로 사용증인 SUS 310, S SUS 316재료에 대해. 산화성 분위기의 5기압까지의 가압하에서, Li-K, Li-Na탄산염에 대하여 부 식거동을 검토한 결과, 가압하에서 내식성이 향상되는 것이 발견되었다. 이유로서는 가압하에서 용융탄산엽의 증가된 산화력으로 보다 치밀한 내식성 산화물 피막이 형성되기 때문으로 생각되고 있다. 또한 Li-K, Li-Na탄산염에서의 부식의 정도에는 차이가 거의 없었으나, SUS 316의 경우 탄산염에 젖은 부분에서 내식성 피막이 형성되지 않는 이상부식현상이 관찰되었다. 재료간의 내식성 정도에서는 Fe/Cr/Al/Ti이 가장 내식성이 뛰어났으며, SUS 310 또한 뛰어난 내식성을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.133-133
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• 2009

연료전지는 연료의 화학적 에너지를 전기화학 반응을 통하여 직접 전기로 변환하기 때문에 에너지 전환효율이 높고 공해물질을 배출하지 않는 환경친화적인 고효율 발전방식으로, 특히 용융탄산염 연료전지(MCFC) 및 고체산화물 연료전지(SOFC)같은 고온형 연료전지의 경우 분산전원이나 중앙집중발전 같은 발전용에 적합한 연료전지로 평가받고 있다. 현재 MCFC 및 SOFC등의 발전용 연료전지 시스템의 효율은 약 50% 정도이며, 시스템의 발전효율을 높이기 위한 여러 연구가 진행되고 있다. 그 중에서 고온의 배열을 이용하여 연료전지 발전시스템의 효율을 향상시키기 위해 FuelCell Energy, Ansaldo Fuel Cells 및 Simens Westinghouse 등에서 수백 kW급의 fuel cell - gas turbine hybrid system에 대한 상용화 수준의 실증연구가 진행되었다. 본 연구에서는 발전용 연료전지 시스템의 발전효율을 높이기 위한 방안 중 하나로 배열을 이용하여 steam을 발생시켜 air amplifier에 사용함으로써 연료전지 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Plant)중 전력을 소비하는 air blower를 대체하여, 시스템 효율을 향상시키고 시스템의 가용성을 높일 수 있는 설계안에 대하여 논하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.163.1-163.1
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• 2010

2030년까지 신재생에너지발전 비중을 11%로 높이겠다는 정책목표 달성을 위한 정부의 지원방안이 현행 발전차액지원제도(FIT)에서 2012년부터는 신재생에너지의무할당제(RPS)로 전환된다. 전원별로 정해진 발전량에 대해 정부가 일정한 가격으로 구매해주는 현행 제도 하에서 신재생에너지발전사업자는 중장기 가격을 보장받음으로써 수익성을 초기에 확정할 수 있는 장점이 있는 반면 정부 입장에서는 보급이 확대될수록 막대한 재정부담이 발생하고 경쟁을 통해 생산 비용을 낮추기 위한 유인이 부족한 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 도입되는 의무할당제는 일정 설비규모 이상의 발전사업자에게 신재생에너지발전 의무량을 부과하고 의무대상자가 의무이행의 수단으로 공급인증서(REC)를 발급받거나 구매하여 의무를 이행토록 하는 제도로서 공급인증서 가격 결정을 시장기능에 맡김으로써 신재생에너지 사업자간 경쟁을 촉진시켜 생산비용을 절감하고 정부의 재정부담을 완화하는 장점이 있는 반면 신재생에너지발전사업자 입장에서는 수익성 분석이 복잡해지고 리스크가 증가하는 문제점이 있다. 특히 발전용 연료전지를 활용한 발전사업의 경우 다른 신재생에너지원과 달리 설비투자비용(CAPEX) 외에 가스요금 및 핵심부품의 주기적인 교체 등을 위한 운영비용(OPEX)의 비중이 작지 않기 때문에 더욱 정밀한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 신재생에너지발전사업자 입장에서 비용과 편익에 영향을 미치는 각 요소와 그 영향을 파악함으로써 발전용 연료전지의 경제성 분석을 시도해 보았다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.18 no.2
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• pp.28-34
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• 2014

In the natural gas pressure regulation station, high pressure natural gas is decompressing using pressure regulation valves. Waste pressure occurred in the pressure regulation process can be recovered through adopting turbo expanders. However, in the waste pressure recovery process, Joule Thompson effect causes below $0^{\circ}C$ and this low temperature freezes outside land of pipeline or generates methane hydrate in the pipeline which can block the pipeline. Therefore, turbo expander systems are accompanying with a boiler for preheating natural gas. Molten carbonate fuel cell (MCFC), one of the high temperature fuel cell, can use natural gas as a direct fuel and is also exhausting low emission gas and generating electricity. In this paper, a thermodynamic analysis on the hybrid MCFC-turbo expander system is conducted. The fuel cell system is analyzed for the base load of the hybrid system.

• Journal of IKEEE
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• v.26 no.4
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• pp.537-544
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• 2022

This paper analyzes the occurrence and cause of bond wires fusing used in the manufacture of pulsed high power amplifiers. Recently GaN HEMT has been spotlight in the fields of electronic warfare, radar, base station and satellite communication. In order to produce the maximum output power, which is the main performance of the high-power amplifier, optimal impedance matching is required. And the material, diameter and number of bond wires must be determined in consideration of not only the rated current but also the heat generated by the transient current. In particular, it was confirmed that compound semiconductor with a wide energy band gap such as GaN trigger fusing of the bond wire due to an increase in thermal resistance when the design efficiency is low or the heat dissipation is insufficient. This data has been simulated for exothermic conditions, and it is expected to be used as a reference for applications using GaN devices as verified through IR microscope.

• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.35 no.3
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• pp.173-182
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• 2022

Dongsuak crater, located in the mid-mountainous region of Jeju Island, is located at an altitude of about 700 m, and the newly discovered Dongsuak spinel peridotites was enclosed in Dongsuak alkaline basalt. The Dongsuak spinel peridotites are composed of olivine, orthopyroxene, clinopyroxene, and spinel with porphyroclastic texture under the an equilibrium state. The variations of mineral major and trace compositions indicates that the Dongsuak spinel peridotites originate at depth from 66 to 88 km under an equilibrium temperature of about 960℃~1068℃. The Dongsuak spinel peridotites have been undergone about 1~3% fractional melting. The LREE-enriched characteristics indicate that the Dongsuak spinel peridotites have been undergone cryptic metasomatism by silicate melt without new minerals.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.13 no.1
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• pp.24-33
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• 2002

기존 Ni-10w/o Cr 연료극과 성능은 대등하면서 creep 저항성이 뛰어난 연료극을 제조하기 위하여 Ni-5w/o Al 합금 연료극의 제조 공정을 연구하였다. 소성 분위기에 따라 완전산화 방법과 부분산화 방법으로 나누어 제조된 전극들의 미세구조 변화를 관찰하였으며, 실험 결과 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극이 가장 우수한 소결 및 creep 저항성을 나타내었다. 이는 연료극이 산화물 분산강화 구조를 갖기 때문으로 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극을 장착한 단전지의 경우 기계적 안정성 및 전극 안정성이 향상되었다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.20 no.3
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• pp.202-207
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• 2009

A 75kW MCFC stack with the reactive area of 9,600cm$^2$ has been operated and validated in Boryeong thermal power plant. The 75kW MCFC stack was installed at the end of November 28, 2008 and started initial operation on December 23, 2008 after pretreated for about 20 days. At initial load operation, the stack showed the Open Circuit Voltage of 137V, which approaches the theoretical value. At the early stage of rated power operation, the stack displayed the voltage of 104V at the current of 754A and reached the maximum generating power of 78.5kW DC. This stack has been operated for 2,890 hours until April, 2009. In addition, the operation time of rated power records 1890 hours. This Operating result is scheduled to be reflected the design of l25kW stack.

• Journal of Energy Engineering
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• v.13 no.1
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• pp.82-91
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• 2004

In order to utilize inorganic components in coal and wastewater sludge as an environmentally stable material, slag-forming is considered as one of the suitable methods better than producing as an ash. Coal slag that was produced by gasification as well as the slag made from wastewater sludge by incineration or melting process have been analyzed with the viewpoint of recyclability. Slags produced by water quenching exhibited a cracked shape that has a size of few millimeters with sharp edges. Slags contain the unburned carbon content below 0.15％ and expose mostly amorphous structural characteristics. Analysis results in the extraction of heavy metal compounds demonstrate that both slags from coal and wastewater sludge could be utilized as a safe recycle material even with a Japanese environmental regulation that is ten times more stringent than the current Korean standard. Slags from coal and wastewater sludge show significant differences in contents of each heavy metal compound. Since the future trend of environmental regulation shifts to the control of total content for each heavy metal compound, proper mixing of slags that contain different heavy metal contents might be an option for manufacturing recycle materials.