• Title/Summary/Keyword: 평균 다공도

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Development of Numerical Technique to Analyze the Flow Characteristics of Porous Media Using Lattice Boltzmann Method (격자볼쯔만법을 이용한 다공체의 유동특성 분석방법 개발에 관한 연구)

  • Kim, Hyung Min
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.40 no.11
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    • pp.689-695
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    • 2016
  • The performance of proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) is strongly related to the water flow and accumulation in the gas diffusion layer (GDL) and catalyst layer. Understanding the behavior of fluid from the characteristics of the media is crucial for the improvement of the performance and design of the GDL. In this paper, a numerical method is proposed to calculate the design parameters of the GDL, i.e., permeability, tortuosity, and effective diffusivity. The fluid flow in a channel filled with randomly packed hard spheres is simulated to validate the method. The flow simulation was performed by lattice Boltzmann method with bounce back condition for the solid volume fraction in the porous media, with different values of porosities. Permeability, which affects the flow, was calculated from the average pressure drop and the velocity in the porous media. Tortuosity, calculated by the ratio the average path length of the randomly injected massless particles to the thickness of the porous media, and the resultant effective diffusivity were in good agreement with the theoretical model. The suggested method can be used to calculate the parameters of real GDL accurately without any modification.

Disintegration Mechanism of a Coaxial Porous Injector (동축형 다공성재 분사기의 분열 메커니즘)

  • Lee, Keonwoong;Kim, Dohun;Son, Min;Koo, Jaye
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.20 no.2
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    • pp.39-45
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    • 2016
  • In a coaxial porous injector, a gas propellant is injected through the porous cylinder surface to the liquid jet which is encircled by a porous cylinder. In this study, to observe the differences in disintegration mechanisms between a shear coaxial injector and a coaxial porous injector, cold-flow tests and 2-D axisymmetric numerical analysis have been carried out. The shadowgraph images and Sauter mean diameters were compared in similar experimental conditions, and the effects of velocity distributions at the inner injector region on the disintegration of liquid jet were investigated through the numerical calculations. As a result, in high air mass flow rate condition, the disintegration performance of coaxial porous injector is better than shear coaxial injector, in spite of a lower velocity at the inner injector region.

Anodic Oxide Membrane Formation of Hexagonal Pore Arrarys on Aluminium (다공성 알루미나 박막의 나노 스케일 구조 제어)

  • Jung, Kyung-Han;Shin, Hoon-Kyu;Kwon, Young-Soo
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2002.07b
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    • pp.830-833
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    • 2002
  • 최근 나노 구조 (nano structure)를 만들기 위한 시도 중 하나로서 스스로 조직화(self organization)하여 나노 구조를 형성하는 물질을 나노 소자 제작을 위한 형틀 (template)로 이용하려는 시도가 활발히 진행되고 있다. 이러한 물질로서 주목을 받고있는 것 중 하나가 전해질 용액에서 알루미늄을 양극산화(anodization) 시켰을 때 형성되는 다공성 알루미나 박막이다. 본 연구에서는 고 순도 알루미늄을 기계적으로 연마(mechanical polishing)하고 공기 분위기에서 어닐링 (annealing)하여 알루미늄을 재결정화(recrystallization) 시키고 인가 전압이 40 V인 정 전압하에서 0.3 M의 수산(oxalic acid)을 전해질로 사용하면서 양극산화를 수행하여 평균 직경이 65 nm인 고도로 배열된 육방밀집구조의 나노 다공성 박막을 제작하였다. 또한 같은 방향의 육방밀집 배열은 크기가 수 ${\mu}m$인 영역(grain)을 형성하고 있었으며, 평균적인 pore의 밀도는 $1.1{\times}10^{10}/cm^2$였다.

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SOLIDIFICATION OF AQUEOUS BINARY SOLUTIONS SA TURA TED PACKED BED FROM ABOVE (다공성물질이 충전된 수용성 혼합용액의 동결거동에 관한 실험 연구)

  • 최주열;김병철
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.16 no.3
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    • pp.42-50
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    • 1992
  • 다공성 물질이 충전된 밀폐용기 내에서 수용성 이원혼합용액($H_2O{+}NaCl$)이 수평한 상부전열면으로 부터 동결될 때 혼합용액의 초기농도, 액체의 과열 및 다공성물질의 입자직경 크기가 온도와 농도분포에 미치는 영향을 실험하였으며, 동결이 진행됨에 따라 이동하는 고액상 혼합영역의 계명위치를 측정하였다. 다공성물질은 평균직경이 2.85mm, 6mm인 구형의 유리구슬을 이용하였다. 수용성 혼합용액의 초기농도는 공융농도도 이하로 하였으며 상부 전열면은 공융온도 이하로, 하부전열면은 액상선온도 이상으로 유지하여 동결 실험한 결과 상부 전열면으로 부터 고체 영역, 고액상혼합영역, 액체영역으로 구분되었다. 액체의 초기농도가 5%인 경우 과냉현상이 관찰되었으나 10%, 15%인 경우 액체온도는 액상선 온도보다 더 높았다. 용액의 초기농도를 감소시킬수록 고체와 고액상혼합영역의 범위는 증대되었으며 고액상혼합영역과 고체영역의 계면은 더욱 강해진 자연대류에 의하여 2차원성이 증가된 형상을 보였다. 용액의 자연대류는 다공성물질의 직경이 클수록 증가되었으며 계면에서의 제융해현상은 관찰되지 않았다.

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Cost-down Antireflection Coating using Anodization for Multicrystalline Silicon Solar Cells (양극산화과정으로 형성된 저가 고효율 다결정 실리콘 태양전지 반사 방지막에 대한 연구)

  • Kwon, J.H.;Kim, D.S.;Lee, S.H.
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2004.07b
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    • pp.977-980
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    • 2004
  • 본 논문에서는 저가 고효율 태양전지를 제작하기 위하여 p형 다결정 실리콘 기판을 사용하여 수산화 칼륨(KOH)이 포함된 용액에 Saw damage 과정 후 불산이 함유된 용액에 전기화학적 양극산화 과정으로 실리콘 웨이퍼 표면에 요철을 형성하여 다공성 실리콘을 형성 하였다. 본 논문은 전기화학적 에칭방법으로 기존의 진공장비로 제작된 반사방지막의 반사율만큼 감소된 다공성 실리콘 반사방지막을 형성하였다. 전자빔 증착기(e-beam evaporator)로 단층으로 형성된 $TiO_2$의 반사방지막은 400-1000 nm의 파장 범위에서 4.1 %의 평균 반사율을 가졌으며, 양극산화과정으로 형성된 다공성 실리콘은 400-1000 nm의 파장의 범위에서 4.4 %의 평균 반사율을 가졌다. 본 연구는 태양전지의 반사방지막 형성을 기존의 제작 방법보다 간단하고 저렴한 방법으로 접근하여 태양전지의 변환효율을 상승하는데 목적을 두었다.

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Fabrication and Characterization of Porous PLLA Scaffolds with Gentamicin Sulfate Release System (겐타마이신 설페이트를 서방화한 다공성 PLLA 지지체의 제조와 물성평가)

  • 최명규;강길선;이일우;이종문;이해방
    • Polymer(Korea)
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    • v.25 no.3
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    • pp.318-326
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    • 2001
  • PLLA scaffold loaded with gentamicin sulfate (GS) was prepared by emulsion freeze-drying method for the prevention of infection and the improvement of wettability. i.e., the cell- and tissue-compatibility. GS-loaded PLLA scaffolds were characterized by scanning electron microscopy (SEM), mercury porosimetry and blue dye intrusion, and the GS release pattern was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC). GS-loaded PLLA scaffolds with porosity above 50%, medium pore size ranging from 30 to 57 ${\mu}{\textrm}{m}$ (with larger pore diameters greater than 150 ${\mu}{\textrm}{m}$), and specific pore area in the range of 35 to 75($m^2$ /g )were manufactured by varying processing parameter as GS concentration. It was observed that GS-loaded PLLA scaffolds were highly porous with good interconnections between pores for allowing cell adhesion and growth. These scaffolds may be applicable for scaffold as structures that facilitate either tissue regeneration or repair during reconstructive operations.

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Evaluation of Pore Size of Porous Support using Modified Gas Permeation Method (수정된 기체투과법을 이용한 다공성 지지체의 기공크기 평가)

  • 박재구;김현중
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.38 no.6
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    • pp.568-574
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    • 2001
  • 수정된 기체투과법을 이용하여 다공성 지지체의 기공크기를 평가하였다. 본 연구에서의 수정된 기체투과법은 기공 내에서 유체흐름이 Hagen-Poiseiulle 법칙이 성립하는 영역으로 압력을 조절하여 투과유량을 측정하는 방법을 말한다. 수정된 기체투과법의 적합성 여부는 유체의 Reynolds number 및 기체분자의 평균자유행로를 통해 검토하였다. 다공성 지지체의 유량의 시간변화로부터 대표치를 결정하여 기공크기로 환산하였다. 본 방법에 의해 평가된 다공성 지지체의 기공크기는 30$\mu\textrm{m}$~80$\mu\textrm{m}$ 이었으며, 평균치는 50$\mu\textrm{m}$로 평가되었다. 한편 화상해석법과 비교.분석한 결과 수정된 기체투과법을 통해 평가된 기공은 내부채널의 가장 작은 부분을 나타내는 것으로 확인되었다.

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Preparation of porous silica gel powders from sodium silicates

  • 장감용;전영관;임광일;이광희
    • Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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    • 1996.06b
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    • pp.29-53
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    • 1996
  • 다공성 실리카 게 분말은 저밀도, 고비표면적의 특성을 가지며 물리적, 화학적 성질이 우수하여 필름의 점착방지제, 페인트의 소광제, 맥주의 흡착제, 촉매의 담지체등 산업전반에 걸쳐 여러용도로 사용되고 있다. 이러한 다공성 실리카 겔 분말은 고상법, 기상법, 액상법등으로 제조할 수 있으며, 이 중에서 sodium silicate를 원료로 하는 액상공정은 다공성의 제어가 용이하고, 공정이 간단하며, 고순도의 균질한 실리카를 얻을 수 있는 방법으로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 액상법(sol-gel method)를 사용하여 점착방지제, 소광제 등으로 사용되는 다공성 실리카 겔 미분말의 개발에 초점을 두어 연구하였다. 그리고, 겔 분말의 다공성 제어를 위하여 공정 각 단계에서의 겔 내부의 구조의 변화에 대한 연구와 함께 수화겔의 숙성이 기공특성에 미치는 영향, 건조조건의 기공특성에 대한 영향 등을 살펴보았다. 다공성 실리카 겔 미분말은 다음과 같은 공정에 의해 제조되었다. sodium silicate를 황산과 반응시켜 겔화하고 추가의 황산을 투입하여 미반응분의 Na를 제거한 후 pH 7이상의 알카리 영역에서 숙성하여 다공성을 지닌 실리카 수화겔을 제조하였다. 수화겔의 탈수, 세척, 건조 공정을 거쳐 건조겔을 제조하고, 1-20$\mu\textrm{m}$의 크기로 분쇄하여 최종 제품을 얻을 수 있었다. 최종 다공성 실리카 겔 분말은 비표면적 200-700$m^2$/g, 기공부피 0.5-2.5cc/g, 평균 입경 3-5$\mu\textrm{m}$, 백색도 95% 이상의 물성을 보였다. sodium silicate와 황산의 겔화 반응에 의해 생성된 수화겔은 수 nm크기의 일차입자들의 연속적인 network로이루어져 있으며, 일차입자크기가 너무 작기 때문에 내부의 기공들은 별로 존재하지 않는 상태이다. 2차 주가황산 투입에 의해 미반응의 알카리 이온들을 중화, 제거시킬 수 있으며, 겔의 다공성을 좌우하는 숙성단계에서 숙성 pH, 온도, 시간등의 인자에 의해 수화겔의 기공특성을 제어할 수 있다. pH 7이상에서 실리카의 용해도가 크고, 용해도의 입자크기 의존성이 크므로, 일자입자는 Ostwald-ripening에 의해 계속 성장할 수 있으며, 이때, 입자의 성장은 숙성 온도와 시간에 의존한다. 탈수, 세척공정에 의해 가용성 염인 Na2SO4를 제거하고, 건조조건을 변화시킴으로써 기공부피를 증가시키는 것이 가능하였으며, Fast drying을 사용하여 점착방지제에 적합한 기공부피를 갖는 실리카 건조겔을 제조할 수 있었다.

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An experimental study on the correlation of hydraulic mean radius and hydrodispersive parameters in rockfill porous media (자갈 다공성매질에서 수리평균반경과 수리분산 매개변수의 상관성에 관한 실험적 연구)

  • Han, Ilyeong;Lee, Jaejoung;Kim, Gyoo Bum
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.54 no.11
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    • pp.863-873
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    • 2021
  • The mechanical dispersion which dominates solute transport in porous media is caused by the difference in flow velocity within pores. Longitudinal dispersion coefficient and longitudinal dispersivity that are hydro-dispersive parameters of advection-dispersion equation can only be obtained by experiment. Hydraulic mean radius that represents the amount and intensity of flowing water within pores can be obtained by the formula using the factors for physical properties. A slug injection test was conducted and a power type empirical formula for obtaining a longitudinal dispersivity using a hydraulic mean radius in rockfill porous media was derived. It is possible to obtain the longitudinal dispersivity depending on transport distance because it contains a formula for a scale constant, and expected to be applicable to waterways filled with homogeneous gravel and small flow rate.

Adsorption of Chromium by Heat-treated Microporous Carbon (열처리 다공성탄소를 통한 크롬(Cr+6)흡착)

  • You, Sang-Hee;Kim, Hak-Soo;Kim, Hak-Hee
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.8 no.4
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    • pp.631-636
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    • 1997
  • This study was conducted to increase the adorption capacity of microporous carbon which is widely used as an adsorbent. After increasing the adsorption capacity of microporous carbon by heat-treatment, chromium($Cr^{+6}$) solution, which is the one of hazardous heavy metals, was selectively adsorbed on microporous carbon. Optimum temperature range for the heat-treatment of microporous carbon was $340{\sim}350^{\circ}C$, and the average specific surface area was measured as $1380m^2/g$ by BET (Brunauer-Emmett-Teller) method. The weight loss was about 10 percents during the heating to optimum temperature. However, It became a qualitative adsorbent due to a larger specific surface area. Removal of chromium($Cr^{+6}$) in solution by heat-treated microporous carbon was successfully carried out.

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