• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.439-446
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• 2023

In this study, the computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted to verify the cooling capacity of the cryocooler used for pre-cooling of hydrogen gas. Based on the experimental results, the effect of the flow rate on a copper pipe attached to the bottom of the cryocooler was investigated. In this study, the temperature data was calculated through the change of boundary condition for heat flux in the copper pipe. In addition, the cooling capacity of the cryocooler for pre-cooling hydrogen gas was considered by calculating the cooling temperature according to the flow rate in the certified operating range. Consequently the pre-cooing system for hydrogen gas was validated with a reasonable accuracy through CFD simulations.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2298-2314
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• 1996

Electric field effect on boiling of refrigerants R11, R113, and FC72 has been investigated experimentally. One purpose of the experimental investigation is to determine the effects of the electrode arrangements on electrohydrodynamic boiling of the above mentioned liquids. The test equipment employed in the experiment consists of a shell and tube heat exchanger with six or six and twelve rows of electrode wires around the tube. It has been found that the applied voltage promotes the boiling heat transfer coefficient except FC72. Boiling heat transfer enhancement obtained is about 230% for R11, 280% for R113. It has also been observed that bubbles detached from the tube aggregate at the place where the electrical gradient force balances with the buoyancy one. These aggregated bubbles force to decrease the boiling heat transfer coefficient as well as to reduce the voltage needed to the dielectric breakdown.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.71-71
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• 2017

플라즈마를 이용하는 건식 식각 또는 박막 증착 장비(PECVD)의 경우 웨이퍼에 rf bias를 인가하여 이온의 에너지와 입사각을 조절한다. 종래에는 웨이퍼의 가장 자리 3 mm영역을 공정 대상에서 제외하는 exclusion area로 지정하였으나 점차 공정 기술의 발달로 2 mm 이내로 감소하고 있다. 따라서 웨이퍼의 가장 자리에서 발생하는 전기장의 방향 및 크기 변화를 조절할 수 있는 기술의 개발이 필요하게 되었으며 그중 핵심적인 부품이 Si 또는 SiC로 제작되는 edge ring이다. Focus ring이라고도 불리는 이 부품은 웨이퍼 상에서 반경 방향으로 흐르는 가스의 유속이 가장 자리에 근접하면 빨라지는 현상과 이에 의해 식각/증착 화학 반응 속도가 증가하는 문제를 완화하기 위한 것과 적절한 전기 전도도를 부여함으로써 가장 자리의 전기장 분포를 최적화 할 수 있는 새로운 설계 변수로 활용할 수 있다. 스퍼터링의 경우에도 웨이퍼 중앙과 주변 부는 마그네트론 음극의 회전 링과의 입체각이 차이가 나므로 가장 자리의 경우 트렌치나 홀의 내측이 외측에 비해서 증착막의 두께가 얇아지는 문제가 있으며 건식 식각의 경우 홀의 형상이 수직에서 벗어나는 경향이 발생할 수 있다. 또한 사용 시간에 비례해서 edge ring의 형상이 변화하는데 상대적으로 고가품이어서 교체 주기를 설정하는 보다 합리적 기준이 필요하다. 본 연구에서는 전산 유체 역학 모델을 사용하는 ESI사의 CFD-ACE+를 활용하여 edge ring의 형상과 재질이 갖는 영향을 전산 모사하기 위한 기초 작업을 그림 1과 같이 진행하였다. 2D-CCP model에 Ar 가스를 가정하고 비유 전율 10내외 전도도 $0.1/Ohm{\cdot}m$정도의 재질에 대한 용량성 결합 플라즈마에 대해서 계산을 하고 이 때 기판에 인가되는 고주파 전력에 의한 이온의 입사 에너지 분포 및 각도 분포를 Monte Carlo 방법으로 처리하여 계산하였다.

• 전기화학회지
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• 제3권1호
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• pp.49-56
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• 2000

정상상태 회전원판전극(RDE)방법과 유체역학적 요동에 의한 전기화학적(EHD) 임피던스방법을 이용하여 금(Au)회전 원판전극(rotating disk electrode)표면에 형성된 PVC(polyvinyl chloride)피막내 산소확산계수의 온도의존성에 대한 연구를 수행하였다. PVC 피막내에서의 산소확산속도(산소확산계수와 피막두께의 비) $D_f/\delta_f$는 한계전류 대 전극회전각속도의 변화로부터 측정하였고, 확산시간상수(diffusion time constant) $\delta_f^2/D_f$측정된 임피던스 값을 $\ulcorner$비전도성, 다공성 피막을 통한 물질이동$\lrcorner$에 대한 확산방정식으로부터 계산된 값에 피팅(fitting)하여 얻었다. 이 측정된 확산속도와 확산시간상수로부터 상온에서 PVC피막의 두께 $\delta_f$와 피막내에서의 산소확산계수(diffusivity) $D_f$를 각각 결정하였다. 온도가 증가함에 따라 측정된 PVC내에서의 산소확산계수가 용액에서의 산소확산계수 $D_s$보다 더 빠르게 증가하였다. 이는 온도가 증가함에 따라 PVC피막내 공공이 성장하고, 이 공공들이 피막내에서 유효한 확산경로로 작용한다는 것을 의미한다. 본 정상상태 및 유체역학적 요동상태 실험방법을 이용하여 금속표면에 존재하는 비전도성 다공질피막의 두께와 피막내 산소확산계수를 동시에 측정할 수 있었으며, 피막의 다공도를 정량적으로 계산할 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.285-290
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• 2004

Electro-active polymer, one of smart materials, is a new alternative technology, which can get an ultra precision movements and bio-compatibilty. This paper presents the relationship between elastic modulus and maximum deflection as a key property of maxwell stress effects and also presents the relationship between dielectric constant and maximum deflection as a key property of electro-striction effects in disc-type actuators using segmented PU. To induce equation about distributed load of a disc, we use boundary condition of fully clamped circular plate and to obtain design parameters of a micro-fluidics system, CFD simulation is performed.

• 한국기계가공학회지
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• 제10권5호
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• pp.38-43
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• 2011

This study was carried out to evaluate the structural stability of hybrid type fan heater. The evaluation of structural safety of hybrid fan heater was conducted by using Ansys Workbench and CFX-11 under the design condition. The hybrid fan heater was operated by heat transfer for heat source supplied from electric heater and combustion gas. According to result of structural analysis, the maximum equivalent stress of hybrid fan heater was 150MPa when the temperature of heat transfer fluids was $150^{\circ}C$. It was found that the hybrid fan was structurally safe because the value of maximum equivalent stress was smaller than that of yield stress of the material.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.59-62
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• 2007

연료전지는 수소를 이용하여 전기를 생산하는 발전 시스템으로 운전 중 수소 누출과 폭발의 위험성을 항상 수반하고 있다. 따라서 안전성의 확보를 위해 연료전지 시스템 내부에서 수소 누출 시 유e동 특성으로 인한 특정 부근 농도 정체와 환기의 영향을 파악하는 것이 필요하다. 실험 장치와 전산유체역학 프로그램을 사용하여 챔버 내 수소의 유통 특성과 환기구에 따른 환기의 영향을 확인하였다. 수소의 누출 속도와 양에 따라 유동장의 형태는 크게 변하였으며 환기구의 위치와 크기는 특정 부근의 농도정체와 챔버 내 전체적인 수소 농도에 영향을 미침으로서 안정성을 확보하는 중요한 인자임을 알 수 있었다. 예측 결과를 실제 실험 모델과 비교하여 그 타당성을 검토하였으며 차후 가정용 연료전지 모듈의 환기구 설계에 적용할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.133-136
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• 2007

In this work, 3-dimensional, non-isothermal numerical simulation was performed to analyse the effects of contact resistance and electric conductivity of GDL on the fuel cell performance. For numerical simulation contact resistance of Carbon and Stainless steel was measured. The simulation results reveal that 10 times change of electric conductivity leads only 6.5% decrease of PEMFC performance. But stainless steel which has high contact resistance decrease fuel cell performance over 25% at a high current density region than carbon. This results show that suitable Surface treatment technology is needed for metal bipolar plate, especially stainless steel.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.789-792
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• 2007

이 연구는 Sentaurus Device를 이용하여 여러 가지 캐리어 전송 모델에 대한 반도체의 구조적, 전기적, 열적 작용의 변화를 조절함으로써 공정과 설계를 보다 쉽게 개발하는데 도움이 되리라 본다. 즉, 여러 가지 캐리어 전송 모델들은 밀도구배 모델을 기반으로 확산작용과 유체역학, Monto Carlo 전송 모델로 각기 분류할 수 있다. 각각의 모델들은 필수적인 요소에 의존하여 서로 다른 형태로 나타내어 질 수 있다. 이 연구에서는 Sentaurus Device simulation을 통하여 여러 가지 형태의 캐리어 전송 모델의 변화를 시각적으로 관찰할 것이다.

• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.188-194
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• 2010

DCFC는 가스 터빈이나 엔진과 달리 탄소를 사용하여 전기화학반응을 통해 직접 전기를 생산하는 연료전지이며, 주요 특징으로 기존의 발전설비 보다 높은 효율과 낮은 배기 배출물을 발생한다. 본 연구에서는 간단한 열역학 평형 해석을 통해 CO와 $CO_2$가 이론 기전력에 미치는 영향을 확인하였으며, 2차원 CFD 해석 방법을 이용하여 온도에 따른 반응 생성물 변화를 살펴보았다. 그 결과, CO 생성 반응(Boudouard 반응)을 동시에 고려한 이론 기전력 값은 $CO_2$ 생성 반응만 고려한 값(약 1.02 V)보다 크며, 특히 온도가 증가할수록 그 값이 증가함을 보여주었다. 2차원 수치해석 결과를 통하여서 Boudouard 반응이 고온으로 갈수록 중요하며, 비활성 기체로 인하여 Boudouard 반응이 지연됨을 확인하였다.