• 대한기계학회논문집B
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• 제36권9호
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• pp.931-935
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• 2012

본 연구에서는 저온형 연료전지와 고온형 연료전지의 작동 및 구성 요소 측면 단점들을 보완하기 위해 중온 영역에서 작동하는 박막 연료전지를 제작하였다. 박막 연료전지는 이트륨이 도핑된 바륨 지르코네이트(BYZ) 전해질과 백금 수소극/공기극으로 이루어져 있으며, 성능은 $350^{\circ}C$에서 측정하였다. 350nm의 두께를 가지는 백금 수소극은 다공성 기판 위에 스퍼터링 기법을 이용하여 증착하였다. BYZ전해질은 펄스레이저 기법을 이용하여 $1{\mu}m$ 증착하였고, 상부에 스퍼터링 기법을 이용하여 200nm의 두께를 가지는 백금 공기극을 증착하였다. 개회로 전압은 약 0.81V이었고, 최대 출력 성능은 11.9mW/$cm^2$이었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권9호
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• pp.909-915
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• 2003

알루미늄 전해캐패시터에서 양극산화막은 유전체로서 중요한 역할을 하는데 높은 캐패시턴스를 얻기 위하여 알루미늄 위에 ZrO$_2$ 막을 졸-겔법으로 코팅하고 양극산화시킨 후 이들이 특성을 연구하였다. 코팅과 건조를 4～10회 반복하여 제조된 막들을 300～$600^{\circ}C$에서 열처리하였으며 ZrO$_2$/Al 막을 양극산화 시킨 후 ZrO$_2$/Al-ZrO$_{x}$ /Al$_2$O$_3$의 세층이 알루미늄 기판 위에 형성되었고, $Al_2$O$_3$ 층의 두께는 열처리 온도가 증가함에 따라 ZrO$_2$ 막의 치밀화로 인해 감소하였다. ZrO$_2$ 막은 30$0^{\circ}C$에서도 미세한 결정질 구조를 가지고 성장하였으며, 열처리와 양극산화 후 나타나는 알루미늄박의 캐패시턴스는 저온에서 열처리한 박이 큰 값을 보이는데 이는 ZrO$_2$ 막 자체의 캐패시턴스가 큰 것이 기인한다. 400V로 양극산화한 후 ZrO 막을 코팅한 알루미늄박의 캐패시턴스는 코팅하지 않은 경우 보다 약 3배 정도의 큰 값을 보여 복합산화물층을 갖는 알루미늄박은 알루미늄 전해캐패시터에의 적용가능성을 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.828-836
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• 2008

To develop an engineering-model of hydrogen-fueled ultra-micro combustor for Ultra Micro Gas Turbine(UMGT), we reviewed and summarized the problems in downsizing combustors, and determined a suitable burning method. The key issue to actualize practical ultra-micro combustors is reducing heat loss from the combustor to compressor and turbine. The reduction of heat loss was discussed from 3 different viewpoints; heat-insulation material, high-space-heating-rate combustion, and combustor-insolated gas turbine structure. Use of heat-insulation material induced the heat loss reduction to the surroundings. The heat loss ratio decreased substantially in reverse proportion to space heating rate, leading the idea that it could be reduced by burning at a high space heating rate. By settling the combustor insolated from the compressor and turbine, the heat transfer from the combustor to the compressor and turbine becomes smaller. For a selection of the suitable burning method, comparison between 2 burning methods, flat-flame and swirling-flamer types, was conducted. Synthetically the flat-flame burning method was confirmed to be more suitable for ultra-micro combustors than latter one. Base on them, an engineering-model of hydrogen-fueled flat-flame ultra-micro combustor was developed. To obtain high overall heat-insulation, heat-resistant and strength, the engineering-model combustor had triple layer structure with an advanced ceramic, a heat insulation material and a stainless steel. To simplify heat transfer issue in the combustor, it was isolated from the other components. Furthermore it was designed by considering structure, size, material, velocity, pressure loss and prevention of flashback.

• 한국재료학회지
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• 제4권2호
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• pp.143-151
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• 1994

$(PbZr_{52},Ti_{48})O_{3}$인 composite ceramic target을 사용하여 R. F. 마그네트론 스퍼터링 방법으로 기판온도 $300^{\circ}C$에서 Pt/Ti/Si 기판위에 PZT 박막을 증착하였다. 페롭스 카이트 PZT박막을 얻기 위하여 PbO분위기에서 로열처리를 행하였다. 하부전극으로 Pt를 사용하였으며 Pt(205$\AA$)/Ti(500 $\AA$)/Si 및 Pt(1000$\AA$)/Ti(500$\AA$)/Si기판을 준비하여 Pt두께화 Ti층이 산소의sink로 작용함으로서 이를 가속화하였다. Ti층의 상부는 산소의 확산으로 인하여 TiOx층으로 변태하였고 하부는 in diffused Pt와 함께 실리사이드층을 형성하였다. TiOx 층의 형성은PZT층의 방향성에 영향을 주었다. 유전상수 (10kHz), 누설전류, 파괴전압, 잔류분극 및 항전계는 각각 571, 32,65$\mu A /\textrm{cm}^2$, 0.40MV/cm, 3.3$\mu C /\textrm{cm}^2$, 0.15MV/cm이었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권5호
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• pp.435-441
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• 2014

Silicon carbide-based ceramics and their composites have been studied for application to fusion and advanced fission energy systems. For fission reactors, $SiC_f$/SiC composites can be applied to core structural materials. Multilayered SiC composite fuel cladding, owing to its superior high temperature strength and low hydrogen generation under severe accident conditions, is a candidate for the replacement of zirconium alloy cladding. The SiC composite cladding has to retain its mechanical properties and original structure under the inner pressure caused by fission products; as such it can be applied as a cladding in fission reactor. A hoop strength test using an expandable polyurethane plug was designed in order to evaluate the mechanical properties of the fuel cladding. In this paper, a hoop strength test of the multilayered SiC composite tube for nuclear fuel cladding was simulated using FEA. The stress caused by the plug was distributed nonuniformly because of the friction coefficient difference between the inner surface of the tube and the plug. Hoop stress and shear stress at the tube was evaluated and the relationship between the concentrated stress at the inner layer of the tube and the fracture behavior of the tube was investigated.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권6호
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• pp.425-431
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• 2005

Line Shaped Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) with multilayered structure has been fabricated via direct-writing process. The cell is electrolyte of Ni-YSZ cermet anode, YSZ electrolyte and LSM cathode. They were processed into pastes for the direct writing process. Syringe filled with each electrode and electrolyte paste was loaded into the computer-controlled robe-dispensing machine and the paste was dispensed through cylindrical nozzle of 0.21 mm in diameter under the air pressure of 0.1 tow onto a moving plate with 1.22 mm/s. First of all, the anode paste was dispensed on the PSZ porous substrate, and then the electrolyte paste was dispensed. The anode/electrolyte and the PSZ substrate were co-fired at $1350^{\circ}C$ in air atmosphere for 3 h. The cathode layer was similarly dispensed and sintered at $1200^{\circ}C$ for 1 h. All the electrode/electrolyte lines were visually aligned during the direct writing process. The effective reaction area of fabricated SOFC was $0.03 cm^2$, and the thickness of anode, electrolyte and cathode was 20 $\mu$m, 15 $\mu$m, and 10 $\mu$m, respectively. The single line-shaped SOFC fabricated by direct-writing process exhibited OCV of 0.95 V and maximum power density of $0.35W/cm^2$ at $810^{\circ}C$.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권12호
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• pp.900-906
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• 2004

현재까지 개발되어 온 고체산화물 연료전지는 전해질로 사용되는 산소이온전도성 산화물의 저온에서의 낮은 전도도로 인해 그 사용영역이 제한되어 왔으며, 기판재료가 연료가스 확산층으로 사용되어야 한다는 점 때문에 저온작동을 위한 박막화 역시 명확한 한계를 가지고 있다. 이러한 문제점은 고도의 평활도를 갖는 균일한 나노기공성 기판재를 도입함으로써 해결될 수 있으며, 본 연구에서는 나노기공성 기판에 비정질 금속박막을 증착/산화하는 방안을 제시한다. 초박막형 성공정으로서, 산화 후 산소이온전도성 산화물을 구성하는 합금 타겟을 장착한 DC-magnetron sputter를 사용하여 $20{\sim}200nm$의 기공크기를 갖는 나노기공성 양극산화 알루미나 기판에 비정질 금속합금막을 형성하여 산화/열처리 과정을 거쳐 초박막 산화물 전해질의 제조공정을 실현하였다. 얻어진 박막의 가스투과특성, 입자/입계의 관찰, 상전이에 따른 결정구조/미세구조변화를 관찰하여 초박막 증착 및 전해질의 나노구조제어에 필요한 제반 기본물성데이터를 확보하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권2호
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• pp.85-91
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• 2006

Electron Beam Physical Vapor Deposition (EB-PVD) was applied to fabricate a thin film YSZ electrolyte with large area on the porous NiO-YSZ anode substrate. Microstructural and thermal stability of the as-deposited electrolyte film was investigated via SEM and XRD analysis. In order to obtain an optimized YSZ film with high stability, both temperature and surface roughness of substrate were varied. A structurally homogeneous YSZ film with large area of $12\times12\;cm^2$ and high thermal stability up to $900^{\circ}C$ was fabricated at the substrate temperature of $T_s/T_m$ higher than 0.4. The smoother surface was proved to give the better film quality. Precise control of heating and cooling rate of the anode substrate was necessary to obtain a very dense YSZ electrolyte with high thermal stability, which affords to survive after post heat treatment for fabrication a cathode layer on it as well as after long time operation of solid oxide fuel cell at high temperature.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권10호
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• pp.948-954
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• 2002

차세대 발전 시스템에서 사용되는 고온 가스 필터용 지지층 소재를 제조하기 위하여 용융 Si 침윤 방법으로 기공율이 32∼36%, 주기공 크기가 37∼90 ${\mu}m$ 범위를 갖는 고강도 다공질 반응소결 탄화규소(RBSC)를 개발하였다. 반응소결 탄화규소 다공체의, 최대 파괴강도는 120MPa이었으며, 용융 Si 침윤 방법으로 제조된 반응소결 탄화규소 다공체에서는 SiC 입자 사이에 SiC/Si로 이루어진 기지상이 형성되어 있기 때문에 파괴 강도 및 열충격 특성이 점토 결합 탄화규소 다공체 보다 우수하였다. 반응소결 탄화규소 다공체의 기공율 및 기공 크기는 잔류 Si의 양 및 성형체에 사용한 SiC 입자 크기에 따라 다르게 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제31권12호
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• pp.1429-1436
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• 1994

We have prepared Ba0.5Sr0.5TiO3 thin films on Si substrate without buffer layer. Deposition was carried out by off-axis rf magnetron sputtering method using Ba0.5Sr0.5TiO3 stoichiometric target. The substrate temperature was changed from 40$0^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$ during deposition. As the substrate temperature increased, relative intensity of (110) peak increased up to $600^{\circ}C$, however preferred orientation changed from (110) to (h00) beyond $650^{\circ}C$ of substrate temperature. Deposited films showed microstructures with fine grains whose diameters are less than 100 nm, and columnar structure was observed in the cross-sectional SEM micrograph. AES depth profile showed no significant diffusion at the interfacial reaction area. The effective dielectric constant of films showed maximum value at $600^{\circ}C$, and the leakage current increased with increasing substrate temperature, which may be ascribed to the crystallization of amorphous phases at grain boundary.