• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.2
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• pp.5-12
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• 2000

Uncooled metallic thin-film thermopile infrared detectors have been fabricated, and the figures of merit for the detectors were examined. The hot junctions of a thermopile were prepared on a $Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$-membrane which acts as a thermal isolation layer, the cold junctions on the membrane supported with the silicon rim which functions as a heat sink, and Au-black was used as an infrared absorber. Infrared absorbance of Au-black, which strongly depends on the chamber pressure during Au-evaporation and its mass per area, was found to be about 90 ％ in the wavelength range from 3${\mu}{\textrm}{m}$ to 14${\mu}{\textrm}{m}$. Voltage responsivity, noise equivalent power, and specific detectivity of Bi-Sb thermopile infrared detector at 5 Hz-chopping frequency were about 10.5V/W, 2.3 nW/Hz$^{1/2}$, 및 $1.9\times10^{7}$ cm.Hz$^{1/2}$/w at room temperature in air, respectively.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.62-62
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• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.1
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• pp.85-90
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• 2010

Friction welding is a common practice to join axially symmetrical parts for automobile industry applications. The shaft for automobile reverse idle gear is generally produced by forging steel, SF 45. This method is not so good because of high cost of material and production. In this study, in order to investigate the possibility of application of SM 45C to SF 45 dissimilar friction welding, the dissimilar friction welded joints were performed using 20 mm diameter solid bar in forging steel(SF 45) to carbon steel(SM 45C). The optimal friction welding parameters were selected to ensure reliable quality welds on the basis of visual examination, tensile test, micro-Virkers hardness surveys of the bond of area and optical microstructure investigations for welded joint parts. Finally, post weld heat treatment(PWHT) of the high-frequency induction hardening was performed for the friction welded specimens under the optimal welding conditions. And then, the mechanical properties were compared for as-welded and PWHT in SM 45C to SF 45.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.12 no.4
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• pp.329-334
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• 2009

This study is to develop a fuel cell system applicable to an in situ NMR (Nuclear magnetic resonance) diagnosis. The in situ NMR can be used in real time monitoring of various reactions occurring in the fuel cell, such as oxidation of fuel, reduction of oxygen, transport phenomena, and component degradation. The fuel cell for this purpose is, however, to be operated in a specifically designed tubular shape toroid cavity detector (TCD), which constrains the fuel cell to have a tubular shape. This may cause difficulties in effective mass transport of reactants/products and uniform distribution of assembly pressure. Therefore, a new flow field designed in a particular way is necessary to enhance the mass transport in the tubular fuel cell. In this study, a tubular-shaped close-type flow field made of non-magnetic material is developed. With this flow field, oxygen is effectively delivered to the cathode surface and the produced water is readily removed from the membrane-electrode assembly to prevent flooding. The resulting DMFC (direct methanol fuel cell) outperforms the open-type flow field and exhibits $36\;mW/cm^2$ even at room temperature.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.10
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• pp.379-385
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• 2020

This paper presents a design for preventing coolant leaks in the core part of a heater mounted in a combat vehicle. The heater is a device that makes heated coolant flow through the heater core in the crew room. A problem with coolant leaks in the heater core area during the operation of a combat vehicle was identified. This problem is caused mainly by high pressure at the junction of the tank and tube due to the vulnerability of this area. To solve this problem, an improved core was made by improving the welding method and changing the end region of the heater core to a structure that can withstand high pressure. When pressure was applied sequentially to the existing core and improved core, a leak occurred at 7.0 kgf/㎠ in the existing core while the improved core maintained its structure up to 17.0 kgf/㎠, highlighting the improvement. Finally, performance tests and environment tests were conducted to demonstrate the suitability of the improved structure. The improved heater will be applied to combat vehicles. This paper is expected to serve as a reference for improving defense capabilities by securing reliability as well as the design and analysis of failures of similar equipment.nse capabilities through securing reliability as well as the design and analysis of failures of similar equipment.

• Journal of Energy Engineering
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• v.29 no.2
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• pp.1-9
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• 2020

In recent days, fuel cell has received attention from the world as an alternative power source to hydrocarbon used in automobile engines. With the industrial advances of fuel cell, There have been a lot of researches actively conducted to find a way of generating hydrogen. Among many hydrogen production methods, Solid Oxide Electrolysis Cell(SOEC) is not only a basic way but also environment-friendly method to produce hydrogen gas. Solid Oxide Electrolysis Cell has lower electrical energy demands and high thermal efficiency since it is possible to operate under high temperature and high pressure conditions. For these reasons, experimental researches as well as studies on numerical modeling for Solid Oxide Electrolysis Cell have been under way. However, studies on numerical modeling are relatively less enough than experimental accomplishments and have limited performance prediction, which mostly is considered as a result from inadequate effects of electrochemical properties by temperature and pressure. In this study, various experimental studies of commercial Membrane Electrode Assembly (MEA) composed of Ni-YSZ (40wt%, Ni-60 wt% YSZ)/8-YSZ (TOSOH, TZ8Y)/LSM (La_0.9Sr_0.1MnO₃) was utilized for improving effectiveness of SOEC model. After numerically analyzing effects of electrochemical properties according to operating temperature, causing the largest deviation between experiments and simulation are that Charge Transfer Coefficient (CTC), exchange current density, diffusion coefficient, electrical conductivity in SOEC. Analyzing temperature effect on parameter used in overpotential model is conducted for modeling of SOEC. cross-validation method is adopted for application of various MEA and evaluating feasibility of model. As a result, the study confirm that the numerical model of SOEC based on structured process of effectiveness evaluation makes performance prediction better.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.10
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• pp.966-978
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• 2011

Transpiration cooling is the most effective cooling technique for the high-performance liquid rockets and air-breathing engines operating in aggressive environments with higher pressures and temperatures. When applying transpiration cooling, combustor liners and turbine blades/vanes are cooled by the coolant(air or fuel) passing through their porous walls and also the exit coolant acting as an insulating film. Practical implementation of the cooling technique has been hampered by the limitations of available porous materials. But advances in metal-joining techniques have led to the development of multi-laminate porous structures such as Lamilloy$^{(R)}$ fabricated from several diffusion-bonded, etched metal thin sheets. And also with the availability of lightweight, ceramic matrix composites(CMC), transpiration cooling now seems to be a promising technique for high-performance engine cooling. This paper reviews recent research activities of transpiration cooling and its applications to gas turbines, liquid rockets, and the engines for hypersonic vehicles.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.40.2-40.2
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• 2011

초경합금은 경도가 높은 재료를 말하며 일반적으로는 탄화텅스텐(WC)계 재료를 말한다. 국내 현재 초경합금 동향은 반도체 산업, 내마모성 공구, 절삭공구, 금형 등 많은 분야에 사용되어지고 있다. 또한 최근 들어 FSW (Friction Stir Welding, FSW)기술이 발전함에 따라 접합기술개발이 다양화되면서 FSW Tool의 고성능의 초경 재료가 요구되어지며 장수명의 Tool개발이 되어야 한다. 국내에서는 초경 합금 재료로 사용되어지고 있는 텅스텐 카바이드(WC)와 코발트(Co)를 이용하여 많은 연구가 진행되었다. 본 실험에서는 텅스텐 카바이드와 코발트 및 몰르브덴 카바이드를 혼합하여 소결체를 제조하였다. 실험에 사용된 텅스텐 카바이드는 높은 경도를 가지고 강한 취성을 나타내며, 소결에 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 코발트와 몰리브덴 카바이드를 첨가하여 소결온도를 낮춰주는 역할과 액상 소결시 텅스텐카바이드 입자사이에 침투하여 액상소결에 의한 치밀화가 가능하게 해주며 인성이 향상되어 고인성 재료를 만들 수 있었다. 본 실험에서는 합성과 치밀화가 동시에 진행되는 SPS (Spark Plasma Sintering:SPS) 장비를 이용하여 실험을 진행하였다. 이 방법은 방전플라즈마 소결 공법으로, 기존의 연소법과 열간 가압기술(Hot-press, HIP)을 결합한 방식으로 단 시간, 단일공정으로 치밀한 소결체를 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WC-5Mo_2C$-5wt%Co 소결체 제조를 위해 원소 분말을 Horizontal ball milling 혼합하였다. 균일하게 혼합된 분말을 흑연다이에 충진하여 펄스전류와 기계적 압력을 동시에 가하여 $WC-5Mo_2C-5Co$ 복합재료를 제조하고 소결체의 밀도, 순도, 상변태, 미세조직 등을 분석 및 평가하였다. SPS공정 조건은 고진공하에서 $1,200^{\circ}C$-60MPa, 펄스비 12:1 조건으로 수행하였으며, 얻어진 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체의 상대 밀도는 98%이상 이였다. 또한, 결정립 크기는 약 400 nm였으며, 경도는 $2,453kg/mm^2$를 나타내었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.62-62
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• 2003

고밀도 유도결합 플라즈마(high density inductively coupled plasma) 식각은 GaAs 이종접합 양극성 트랜지스터(HBTs)와 고속전자 이동도 트랜지스터(HEMTs)와 같은 GaAs 기반 반도체의 정교한 패턴을 형성하는데 더욱 많이 이용되고 있다 본 연구는 고밀도 플라즈마 소스(source)인 평판형(planar) 고밀도 유도결합 플라즈마 식각장치를 이용하여 $BCl_3$ 와 $BCl_3/Ar$ 가스에 따른 GaAs 식각결과를 비교 분석하였다. 공정변수는 ICP 소스 파워를 0-500W, RIE 척(chuck) 파워를 0-150W, 공정압력을 0-15 mTorr 이었다. 그리고 가스 유량은 20sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 고정시킨 상태에서 Ar 첨가 비율에 따른 GaAs의 식각결과를 관찰하였다. 공정 결과는 식각률(etch rate), GaAs 대 PR의 선택도(selectivity), 표면 거칠기(roughness)와 식각후 표면에 남아 있는 잔류 가스등을 분석하였다. 20 $BCl_3$ 플라즈마를 이용한 GaAs 식각률 보다 Ar이 첨가된 (20-x) $BC1_3/x Ar$ 플라즈마의 식각률이 더 우수하다는 것을 알 수 있었다. 식각률 증가는 Ar 가스의 첨가로 인한 GaAs 반도체와 Ar 플라즈마의 충돌로 나타난 결과로 예측된다. $BCl_3$ 와 $BC1_3/Ar$ 플라즈마에 노출된 GaAs 반도체 모두 표면이 평탄하였고 수직 측벽도 또한 우수하였다. 그리고 표면에 잔류하는 성분은 Ga와 As 이외에 $Cl_2$ 계열의 불순물이 거의 발견되지 않아 매우 깨끗함을 확인하였다. 이번 발표에서는 $BCl_3$ 와 $BCl_3/Ar$ 플라즈마를 이용한 GaAs의 건식식각 비교에 대해 상세하게 보고 할 것이다.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.3 no.2
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• pp.18-24
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• 2000

A two-dimensional numerical method for inviscid two-fluid flows with a significant entrainment into both directions is established, and the oil leakage from a non-pressurized underwater pipe is studied. The interface between two fluids is modeled at a vortex sheet. The flow field and the subsequent interface evolution are solved by using the vortex-in-cell method. For longer flow simulation with a realistic two fluids interaction, an efficient merging scheme is introduced. In the Boussinesq limit, the speed of the external fluid intrusion into the pipe is very close to the existing mathematical models, and the lock exchange is observed in spite of a significant roll-up of the interface and entrainments. It is believed that the developed method can be utilized effectively for further detailed studies on various two-fluid flows which are encountered in many different marine oil spill problems.