• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-11
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• 2010

Current distribution measurement technique based on a segmented bipolar plate (BP) has been widely adopted to visualize the distribution of current density in a polymer electrolyte membrane. However, a concern is raised how closely the current density of a segmented BP can approach that of a corresponding non-segmented membrane. Therefore, in this paper, the accuracy of the measurement technique is numerically evaluated by applying a three-dimensional, two-phase fuel cell model to a $100\;cm^2$ area fuel cell geometry in which segmented BPs and non-segmented membrane are combined together. The simulation results reveal that the errors between the current densities of the segmented BPs and non-segmented membrane indeed exist, predicting the maximum relative error of 33% near the U-turn regions of the flow-field. The numerical study further illustrates that the erroneous result originates from the BPs segmented non-symmetrically based on the flow channels that allows some currents bypassing flow channels to flow into its neighboring segment. Finally, this paper suggests the optimal way for bipolar plate segmentation that can minimize the deviation of current measured in a segmented BP from that of a corresponding membrane region.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.256-259
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• 2008

Ejector system is a device to transport a low-pressure secondary flow by using a high-pressure primary flow. Ejector system is, in general, composed of a primary nozzle, a mixing section, a casing part for suction of secondary flow and a diffuser. It can induce the secondary flow or affect the secondary chamber pressure by both shear stress and pressure drop which are generated in the primary jet boundary. Ejector system is simple in construction and has no moving parts, so it can not only compress and transport a massive capacity of fluid without trouble, but also has little need for maintenance. Ejectors are widely used in a range of applications such as a turbine-based combined-cycle propulsion system and a high altitude test facility for rocket engine, pressure recovery system, desalination plant and ejector ramjet etc. The primary interest of this study is to set up an applicable model and operating conditions for an ejector in the condition of sonic and subsonic, which can be extended to the hydrogen fuel cell vehicle. Experimental and theoretical investigation on the sonic and subsonic ejectors with a converging-diverging diffuser was carried out. Optimization technique and numerical simulation was adopted for an optimal geometry design and satisfying the required performance at design point of ejector for hydrogen recirculation. Also, some ejectors with a various of nozzle throat and mixing chamber diameter were manufactured precisely and tested for the comparison with the calculation results.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제19권3호
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• pp.157-164
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• 2007

Microencapsulation of cells within microfluidic devices enables explicit control of the membrane thickness or cell density, resulting in improved viability of the transplanted cells within an aggressive immune system. In this study, living cells (3T3 and L929 fibroblast cells) are encapsulated within a semi-permeable membrane (calcium crosslinked alginate gel) in two different device designs, a flow focusing and a core-annular flow focusing geometry. These two device designs produce a bead and a long microfibre, respectively. For the alginate bead, an alginate aqueous solution incorporating cells flows through a flow focusing channel and an alginate droplet is formed from the balance of interfacial forces and viscous drag forces resulting from the continuous (oil) phase flowing past the alginate solution. It immediately reacts with an adjacent $CaCl_2$ drop that is extruded into the main flow channel by another flow focusing channel downstream of the site of alginate drop creation. Depending on the flow conditions, monodisperse microbeads of sizes ranging from $50-200\;{\mu}m$ can be produced. In the case of the microfibre, the alginate solution with cells is extruded into a continuous phase of $CaCl_2$ solution. The diameter of alginate fibres produced via this technique can be tightly controlled by changing both flow rates. Cell viability in both forms of alginate encapsulant was confirmed by a LIVE/DEAD cell assay for periods of up to 24 hours post encapsulation.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권6호
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• pp.1950-1958
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• 2024

For the pressurized water reactor two-step calculation, the traditional assembly homogenization and two-group neutron diffusion calculation have been widely used. When it comes to the core pin-by-pin simulation, many models and techniques are different and unsettled. In this paper, the homogenization methods based on the pin discontinuity factors and super homogenization factors are used to get the pin-cell homogenized parameters. The heterogeneous leakage model is applied to modify the infinite flux spectrum of the single assembly with reflective boundary condition and to determine the diffusion coefficients for the SP3 solver which is used in the core simulation. To reduce the environment effect of the single-assembly reflective boundary condition, the online method for the SPH factors updating is applied in this paper, and the functionalization of SPH factors based on the least-squares method will be pre-made alone with the table of the group constants. The fitting function will be used to update the thermal-group SPH factors with a whole-core pin-by-pin homogeneous solution online. The three-dimensional Watts Bar Nuclear Unit 1 (WBN1) problem was utilized to test the performance of pin-by-pin calculation. And numerical results have demonstrated that PWR pin-by-pin core calculation has more accurate results compared with the traditional assembly-homogenization scheme.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.161-170
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• 2012

고분자 전해질 연료전지에서 물 관리는 연료 전지성능에 영향을 미치는 중요한 요인이다. 공급되는 수분의 양이 적을 경우 수소이온의 이동을 담당하는 전해질의 건조현상으로, 수분의 양이 과다할 경우 반응이 일어나는 촉매층과 전해질 삼상 계면에서의 홍수현상으로 성능을 감소시키거나 동작을 멈추게 하므로 이 부분에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 연료전지 수분에 영향을 주는 요소 중, 연료극과 공기극에 공급되는 상대습도를 100%로, 동작온도를 $80^{\circ}C$로 설정한 후, 입구 측에 압력을 변화하면서, 다중물리응용 수치해석을 포함하고 유한요소를 통하여 비선형 편미분 방정식이 결부된 상용코드를 이용하여 전체적인 전기화학반응 및 성능에 대한 해석을 수행하고 공기극 측의 가스 확산층에 각 위치별 전류밀도 분포와 수분포화의 분포, 압력차에 의한 동작물질의 속도 등을 분석하여 보았다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 연료전지의 성능은 압력의 세기에 따라 달라지며 압력이 높을수록 성능과 위치별 최대 전류밀도가 높게 나타났으며, 공기극의 가스 확산층에서의 수분함량은 높은 압력에서보다 낮은 압력에서 수분함량이 많은 것으로 나타났으며 특히 전극의 바로 아래 부분에서의 수분이 더 많이 응축되어 나타났으며 공기극 가스 확산층에서의 동작물질의 속도는 동작물질의 입구방향에서 출구측으로 진행할수록 그 변동 폭이 크게 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권3호
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• pp.244-260
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• 2018

Issues in the electrical characterization of semiconducting photoanodes in a photoelectrochemical (PEC) cell, such as the cell geometry dependence, scan rate dependence in DC measurements, and the frequency dependence in AC measurements, are addressed, using the example of a $TiO_2$ photoanode. Contrary to conventional constant phase element (CPE) modeling, the capacitive behavior associated with Mott-Schottky (MS) response was successfully modeled by a Havriliak-Negami (HN) capacitance function-which allowed the determination of frequency-independent Schottky capacitance parameters to be explained by a trapping mechanism. Additional polarization can be successfully described by the parallel connection of a Bisquert transmission line (TL) model for the diffusion-recombination process in the nanostructured $TiO_2$ electrode. Instead of shunt CPEs generally employed for the non-ideal TL feature, TL models with ideal shunt capacitors can describe the experimental data in the presence of an infinite-length Warburg element as internal interfacial impedance - a characteristic suggested to be a generic feature of many electrochemical cells. Fully parametrized impedance spectra finally allow in-depth physicochemical interpretations.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제51권5호
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• pp.242-248
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• 2002

It is important to develop new effective technologies to increase the interruption capacity and to reduce the size of a UB(Gas Circuit Breakers). Major design parameters such as nozzle geometries and interrupting chamber dimensions affect the cooling of the arc and the breaking performance. But it is not easy to test real GCB model in practice as in theory. Therefore, a simulation tool based on a computational fluid dynamics(CFD) algorithm has been developed to facilitate an optimization of the interrupter. Special attention has been paid to the supersonic flow phenomena between contacts and the observation of hat-gas flow for estimating the breaking performance. However, there are many difficult problems in calculating the flow characteristics in a GCB such as shock wave and complex geometries, which may be either static or in relative motion. Although a number of mesh generation techniques are now available, the generation of meshes around complicated, multi-component geometries like a GCB is still a tedious and difficult task for the computational fluid dynamics. This paper presents the CFD program using CFB-CAD integration technique based on Cartesian cut-cell method, which could reduce researcher's efforts to generate the mesh and achieve the accurate representation of the geometry designed by a CAD tools.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.941-948
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• 2016

직물 복합재료는 높은 비강성과 비강도를 가지며 일방향 복합재료에 비해 면외 방향 특성과 충격 및 층간분리에 대한 특성이 우수하여 항공우주 구조물의 주재료로 적용되고 있다. 본 논문에서는 2차원 평직 복합재료의 반복단위격자에 대한 기하학적 모델을 정의하고 유효강성을 예측하였다. 반복단위격자의 기하학적 형상은 다양한 프리폼 제작변수에 의해 결정될 수 있으며, Naik의 모델을 바탕으로 섬유다발간의 간극을 추가적으로 고려하는 수정된 기하학적 모델을 제시하였다. 평직 복합재료의 유효 강성은 반복단위격자에 대한 섬유다발 이산화 기법과 등변형률 가정 기반의 응력 평균화 기법을 사용하여 예측되었다. 또한 섬유다발간의 간극의 크기에 따른 강성의 변화를 평가하였으며, 기존 모델과 시편 시험 데이터와의 비교를 통해 강성 예측 결과를 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제41권4호
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• pp.17-24
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• 2004

본 논문은 WLAN의 AP(access point)가 연동된 CDMA 시스템에서 기지국과 AP의 영역에 따른 스트리밍 데이터 서비스의 호 차단확률을 분석하고 queuing을 모델링한다. 이러한 이중 모드 시스템은 WLAN 사이의 핸드오프를 가능하게 한다. 호 차단확률은 기지국과 AP 사이즈 율과 위치, 그리고 queue의 버퍼 수에 따라 계산된다. 결과적으로 호 차단확률은 기지국과 AP의 위치에 따라서는 영향을 받지 않고 주로 기지국과 AP의 사이즈 율에 따라 영향을 받는다. CDMA 시스템 기지국 영역 R이 100m, queue의 buffer 수가 5, NR(Noise Rise)가 7㏈일 때 WLAN hot spot AP 영역 r이 20m인 경우는 60m인 경우와 비교하면 호 차단확률 1%에서 0.6Erlang을 더 수용할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.331-338
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• 2020

본 논문에서는 열린 셀 구조의 3차원 마이크로 엮임 재료에 대해서 다양한 전산 시뮬레이션을 수행하고 재료의 특성을 수치적으로 분석하였다. 엮임 재료에 대한 수치 해석의 정확도를 높이기 위해서 각 축 방향별 와이어 사이의 간격을 6개의 변수로 매개화 하였으며, 기존의 정육면체 대신에 사면체의 요소로 바꾸어 엮임 재료의 기하학적 형상을 더 사실적으로 구현하였다. 개선된 수치모델에 대해서 상용 프로그램을 이용해 기계적, 열역학적, 유체역학적 해석을 수행하였으며, 그 정확도를 검증하기 위해서 기존의 실험 결과와 비교하였다. 또한 x 및 y 방향으로 와이어 간격을 변화시켜 가며, 3차원 엮임 재료의 여러 물성치에 대한 파라메트릭 테스트를 수행하였으며, 물성치의 변화 경향 및 민감도를 살펴보았다. 이를 통해서 3차원 엮임 재료의 물성치 사이의 상관관계를 애슈비 차트와 함께 살펴보았으며, 기존의 벌크 형태의 금속 재료와는 다른 재료 특성들로 인해 그 활용도가 높을 것으로 기대한다.