• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.19 no.6
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• pp.28-33
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• 2015

In this study, a dual fuel engine fueled with natural gas and diesel was tested to investigate the effects of heating value variation of CNG fuel. CNG substitution rate which is defined as the ratio of CNG and diesel supplied in a heating value basis was fixed at 80%. The higher heating value was varied from $10,400kcal/Nm^3$ to $9,400kcal/Nm^3$ by mixing nitrogen gas with pure CNG and diesel fuel was injected at a fixed injection timing. The engine test results showed that thermal efficiency and power output were decreased as the heating value of mixed CNG fuel was decreased. And the peak cylinder pressure was also decreased but the ignition delay time and the combustion duration and timing were almost same.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.204-206
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• 2014

석탄 화력발전소에는 연소가스의 질소산화물(NOx) 저감을 위한 SCR(selective catalytic reduction)설비가 운전되고 있으며, SCR은 환원제인 암모니아($NH_3$)를 이용하여 연소가스 내에 질소산화물을 물과 질소로 분해하는 역할을 한다. 그러나, 연소가스 중의 일부 삼산화황($SO_3$)과 미반응 암모니아가 결합하여 황산암모늄염(Ammonium bisulfate; $NH_4HSO_4$)을 생성하며, 이는 후단 APH(air preheater)의 열소자에 점착된 후 분진들과 함께 성장하여 막힘을 야기한다. 막힘이 발생된 APH는 연소가스의 흐름을 방해하기 때문에 차압을 증가시키며, 이는 발전효율의 감소뿐만 아니라 급전정지를 초래한다. 이를 해결하기 위하여 $CO_2$ 드라이아이스 세정 방법을 적용하였으며, pilot-scale plant에서 실험을 수행하였다. 또한, 드라이아이스 공정변수인 분사압력과 분사시간을 제어하여 pilot-scale plant의 APH 열소자 표면에 생성되어있는 오염물질들의 제거효율을 관찰한 결과 95 %의 높은 제거효율을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.541-544
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• 2009

$SF_6$는 이산화탄소의 23,900배의 지구온난화지수를 가지는 온실가스로서 절연성이 뛰어나 산업 분야에 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 질소+$SF_6$로 구성된 혼합기체로 부터 $SF_6$를 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 하이드레이트 형성을 이용한 방법을 제안하였다. 본 실험은 275-290 K의 온도범위와 3-30 bar의 압력범위에서 질소 + $SF_6$ (10, 30, 50, 70%)의 혼합기체를 사용하여 각 조성에 따른 하이드레이트(H)-물(LW)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 또한, 고체의 하이드레이트 내부에 포집된 혼합기체의 조성과 포집되지 않은 기상의 조성을 분석함으로써 하이드레이트 형성을 이용한 공정에서의 기체분리효율을 파악할 수 있었다. 또한, 하이드레이트 생성반응 동안 시간에 따른 혼합기체의 조성변화를 측정하였다. 276.15 K에서 50%의 $SF_6$가 포함된 혼합기체가 하이드레이트를 형성을 경우 하이드레이트상에는 85%의 $SF_6$가 포집다는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 얻어진 결과는 하이드레이트를 이용한 $SF_6$ 분리 공정의 중요한 기초 자료가 되며 다른 혼합 기체의 분리 공정에도 응용될 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.18 no.1
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• pp.28-35
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• 2004

$N_2$ has been one of the most useful gases in industrial application, for example, plasma ashing, surface cleaning and decomposition of pollution gases. In order to clarify $N_2$ plasma properties and increase practical applications, many experimental and theoretical investigations have been carried out until now on. In this papa, we examined the characteristics of $N_2$ RF Plasmas using one-dimensional fluid model. $N_2$ plasmas showed a double-layer structure in both sheath regions as the power source voltage becomes higher. Generally, a double-layer structure should be showed in electro-negative plasmas, but not in electro-postive plasmas such as $N_2$ discharge. However, most electrons in $N_2$ plasmas lost their energy by many excitation reactions in the near of both electrodes where electron collisions were actively executed and such continuous reactions during an RF period made this structure strong with increase of the power source voltage. The dependence of $N_2$ plasma properties on pressure was also discussed.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.10 no.3 s.32
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• pp.60-64
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• 2006

Explosion range and explosion characteristics of by product gas from carbon black manufacturing process were studied. About 75% of the by product gas were composed with water vapour and nitrogen. And the combustible component in the gas were hydrogen, methane, acetylene and carbon mono-oxide. Because of the combustible components in the by product gas there are explosion hazards in the gas handling process. Explosion range of the gas by experiment was from 17.1% to 70.7% and the value has considerable difference with the calculated value from Lechatelier law. Explosion pressure of the gas was $5.4kg/cm^2$ and the average explosion pressure rise rate was $39.2kg/cm^2/s$. Based on the experimental result we can expect that a explosion or fire accident during the handling the gas can make a severe loss, therefore there should be a explosion prevention or protection measures in the gas handling process.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.12
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• pp.1047-1051
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• 1997

CH$_{4}$와 H$_{2}$의 혼합가스에 미량의 질소와 산소를 첨가하여 rf-플라즈마 CVD법으로 DLC막을 합성하였다. 이 때 챔버내 압력은 430mtorr, 기판에 인가된 전력은 80W였으며, H$_{2}$와 CH$_{4}$의 비율은 1:1이었다. 이 시편들에 대해 가시광선 영역과 자외선 영역에서의 투과도를 비교하였으며, 결합구조의 변화를 알아보기 위하여 FTIR 분석을 실시하였다. 질소의 경우 첨가량이 6.3%에서 17.4%으로 증가됨에 따라 전체적인 투과도값이 증가하였으며, FRIR 분석결과 wavenumber 3500 $cm^{-1}$ /의 위치에 N-H stretching band가 나타나고 2300$cm^{-1}$ /에는 nitrile의 피크가 나타났다. 이 피크들의 존재는 질소의 첨가에 의하여 interlink를 감소시킴으로써 막의 잔류응력을 현저히 감소시킬 수 있음을 의미한다. 2% $O_{2}$를 첨가한 경우 막의 투과도는 질소를 첨가한 경우보다 월등히 더 향상되었다. 질소첨가량을 증가시킴에 따라 optical band gap또한 증가되는 경향을 보였으며, 2% $O_{2}$를 첨가하였을 때 막의 optical band gap은 0.5까지 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.05a
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• pp.111-114
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• 2008

The performance evaluation of a micro monopropellant thruster is described in this paper. The platinum which has stable physical and chemical properties is used as a catalyst. The ceramic form, named Isolite is chosen as a catalyst bed. Hydrogen peroxide whose concentration is up to 90wt% is supplied into thruster by direct pressurization with nitrogen gas. The $c^*$ efficient is calculated to evaluate the performance of a thruster. The pressure rise time, pressure decent time and reaction delay are synthetically considered.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.58 no.3
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• pp.356-361
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• 2020

Propylene is widely used in petrochemical manufacturing at over 200 ℃. However, since propylene is a flammable gas with fire and explosion risks, inert nitrogen is injected to prevent them. In this study, experiments were conducted using propylene-nitrogen-oxygen upon pressure changes at 200 ℃. At 21% oxygen, as pressure increased from 0.10 MPa to 0.25 MPa, lower explosion limit (LEL) decreased from 2.2% to 1.9% while upper explosion limit (UEL) increased from 14.8% to 17.6%. In addition, minimum oxygen concentration (MOC) decreased from 10.3% to 10.0%, indicating higher risks with the expanded explosive range as pressure increased. With increase of pressure from 0.10 MPa to 0.25 MPa, explosion pressure increased from 1.84 MPa to 6.04 MPa, and the rate of rise of maximum explosion pressure increased drastically from 90 MPa/s to 298 MPa/s. It is hoped that these results can be used as basic data to prevent accidents in factories using propylene.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.93-93
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• 2017

고전력 펄스 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(high-power impulse magnetron sputtering; HiPIMS)과 직류(direct current; DC) 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(DC 스퍼터링)을 이용하여 제조한 티타늄 질화물(titanium nitride; TiN) 박막의 특성을 비교하였다. HiPIMS와 DC 스퍼터링 공정 중에 빗각증착을 적용하여 TiN 박막의 미세구조와 기계적 특성의 변화를 확인하였다. TiN 박막을 코팅하기 위한 기판으로 스테인리스 강판(SUS304)과 초경(cemented carbide; WC-10wt.%Co)을 사용하였다. 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 처리를 실시하여 기판 표면의 불순물을 제거하였다. 기판 청정 후 진공용기 내부의 기판홀더에 기판을 장착하고 $2.0{\times}10^{-5}torr$의 기본 압력까지 진공배기를 실시하였다. 진공 용기의 압력이 기본 압력에 도달하면 아르곤(Ar) 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-2}torr$의 압력으로 주입하고 기판홀더에 라디오 주파수(radio frequency; rf) 전원공급장치를 이용하여 - 800 V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시켜 30 분간 기판 표면의 산화막을 제거하는 기판청정을 실시하였다. 기판청정이 완료되면 기본 압력까지 진공배기를 실시하고 Ar과 질소($N_2$)의 혼합 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-3}torr$의 압력으로 주입하여 HiPIMS와 DC 스퍼터링으로 TiN 박막 제조를 실시하였다. 빗각의 크기는 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$이었다. 제조된 TiN 박막은 주사전자 현미경, 비커스 경도 측정기 그리고 X-선 회절 분석기를 이용하여 특성을 분석하였다. HiPIMS로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않아도 색상이 노란색을 보이지만, DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않으면 노란색을 보이지 않고 어두운 갈색에 가까운 색을 보였다. TiN 박막의 경도는 HiPIMS로 제조한 TiN 박막이 DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막보다 높았다. 이러한 TiN 박막의 특성 차이는 DC 스퍼터링과 비교하여 높은 HiPIMS의 이온화율에 의한 결과로 판단된다. 빗각을 적용한 TiN 박막은 미세구조 변화를 보였으며 이러한 미세구조 변화는 TiN 박막의 특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.278.2-278.2
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• 2013

그래핀은 우수한 전기적, 기계적, 광학적 특성들로 인하여 전자소자, 센서, 에너지 재료 등으로의 응용이 가능하다고 알려진 단 원자층의 탄소나노재료이다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 캐리어 농도, 전하 이동도, 밴드갭 등의 전기적 특성을 향상시키거나 제어하는 것이 요구되며, 에너지 소재로의 응용을 위해서는 높은 전기전도도와 함께 기능화를 통한 촉매작용을 부여하여 효율을 향상시키는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑의 방법으로 질소, 수소, 산소 등 다양한 이종원소를 열처리 또는 플라즈마 처리함으로써 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 흡착시켜 기능화 처리된 그래핀을 얻는 방법들이 제시되었다. 이중 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 처리가 가능하고, 처리시간, 공정압력, 인가전압 등 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 비교적 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법으로 합성된 그래핀을 직류 플라즈마로 처리함으로써 효율적인질소도핑 조건을 도출하고자 하였다. 그래핀의 합성은 200 nm 두께의 니켈 박막이 증착된 몰리브덴 호일을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 그래핀의 질소 도핑은 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 암모니아($NH_3$) 플라즈마로 처리하였으며, 플라즈마 파워와 처리시간을 변수로 최적의 도핑조건 도출 및 도핑 정도를 제어하였다. 그래핀의 질소 도핑 정도는 라만 스펙트럼의 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. NH3 플라즈마 처리 후 G밴드의 위치가 장파장 방향으로 이동하며, 반치폭은 감소하는 것을 통해 그래핀의 질소도핑을 확인하였다.