• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.107-114
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• 2017

터보차저는 배기가스로 구동되는 엔진 과급기를 말하며, 배기에너지를 이용하여 배기통로에 연결된 터빈의 회전력을 변화시켜, 혼합 가스의 충전효율을 높여 출력과 연비를 향상 시키는 부품이다. 이러한 목적에 따라 과급을 조절해주는 것이 중요하며, 핵심 부품 중 노즐 슬라이드 조인트가 있다. 소재는 현재 오스테나이트 계 스테인리스강으로 높은 내열성과 내식성 등의 우수한 기계적 성질을 이용하고 있다. 그러나 절삭성이 나쁘기 때문에 절삭가공에 의해 복잡한 형상의 제품을 만드는데 어려운 점이 많다. 현재 노즐 슬라이드 조인트의 가공방법은 금속분말 사출성형후 치수정밀도를 위해 절삭가공을 행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 Nitronic 60을 이용하여 터보차저 과급유량을 조절해주는 노즐 슬라이드 조인트의 제작 공정에서 절삭가공이 필요 없는 정형가공 공정을 제안하기 위하여, 기계적 특징에 영향과 연관이 있는 소결온도, 제품의 응력 및 변형률, 형상과 관련이 있는 모따기 펀치각도 및 펀치의 곡률반경을 설계변수로 선정하였다. 그에 따라 유한요소해석과 실험계획법인 다구찌법 및 SN비를 이용하여 가장 좋은 공정 조건을 제안하였다. 최종제품과 유한요소해석 결과의 상대밀도 및 정수압을 비교하여 경향이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 다구찌법을 이용한 금속분말의 성형공정 설계에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.150-156
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• 2009

플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP)이 Liquid Crystal Display(LCD) 등 다른 대형 평면 디스플레이 분야와 경쟁하기 위해선 제품의 다양성과 발광 효율의 향상, 저가격화, 고화질화 등의 기술 발전이 요구된다. 본 논문에서는 우선 기존 PDP용 녹색 형광체의 특성과 문제점, 이를 해결하기 위한 방법에 대해 개괄적으로 논의한다. 또한, 제품의 다양성을 위해 개발 진행 중인 3D-PDP의 원리와 이의 실현을 위한 형광체의 요구 특성에 대해 기술한다. 대표적인 PDP용 녹색 형광체인 $Zn_2SiO_4:Mn$ 형광체가 가진 문제점은 표면의 높은 음전하와 상대적으로 긴 잔광 시간으로 요약된다. 표면의 높은 음전하와 플라즈마의 가혹한 환경에 노출로 인한 열화 현상은 금속 산화물의 코팅을 통해 해결할 수 있음을 알 수 있었으며, 특히 $Al_2O_3$가 코팅되었을 때 가장 큰 효과를 볼 수 있음을 알 수 있었다. 상대적으로 긴 잔광 시간은 Mn 농도를 늘린 $Zn_2SiO_4:Mn$ 형광체를 사용함으로 개선할 수 있고, 부족한 휘도는 $YBO_3:Tb$ 형광체를 혼합하여 사용함으로써 개선할 수 있었다. 아울러 본 연구에서는 $YBO_3:Tb$ 형광체 대신으로 115%의 휘도를 가지는 $(Y,\;Gd)Al_3(BO_3)_4:Tb$ 형광체의 사용이 가능함을 제안하였으며, 3D-PDP에 적용하기에 적합한 1 ms 내외의 잔광 시간을 가지는 $(Mg,\;Zn)Al_2O_4:Mn$ 형광체를 제안하였다.

• 전기화학회지
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• 제6권1호
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• pp.1-5
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• 2003

[ $LiNi_{1-x}Co_xO_2\;(x=0.0,\;0.3,\;05,\;0.7,\;1.0)$ ]을 구연산법을 이용하여 합성하고, Co 치환량에 따른 결정구조와 리튬 이차전지 양극특성을 조사하였다 X-선 회절분석 결과로부터 Co치환량에 무관하게 모든 조성에서 단일상의 고용체를 형성함을 알 수 있었다. 또한 Rietveld 구조정산을 통하여 고용체의 결정구조가 Co 치환량에 따라 크게 변화함을 확인하였다. 즉, Co치환량이 적은 경우는 (x=0-0.5)는 격자상수의 비가 작은(c/a<4.98) 입방구조에 가까웠으며, Co치환량이 큰 경우(x^gt;0.7)는 격자상수의 비가 큰$(c/a\geq4.98)$ 층상구조를 보였다. 이와 같은 차이는 electrochemical voltage spectroscopy를 통하여 확인할 수 있었는데, 고용체를 형성하고 있는 Co성분은 Co치환량이 적을 경우는 $3.7V\;(vs.\;Li/Li^+)$, 그리고 치환량이 클 경우는 $3.92V\;(vs.\;Li/Li^+)$에서 충전되는 현상을 보였다.

• 한국가스학회지
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• 제15권2호
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• pp.9-14
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• 2011

CNG 저장용기 재료인 SA-372 강에 대해 수소취화 영향을 조사하기 위한 시험을 수행하였으며 대기조건과 불활성 가스인 아르곤 그리고 CNG, HCNG 및 수소가스에 대해 35 MPa로 가압된 가스분위기에서 인장시험이 이루어 졌다. 또한 인장시험 속도는 4*10^-4 /s와 4*10^-5/s로 각각 설정하였다. 분위기 가스를 고압으로 유지한 상태에서 시험하기 위해 가압형 오토크레이버가 장착된 인장시험기를 사용하였다. 시험 결과 불활성 가스와 CNG 분위기에서는 대기조건의 인장강도, 연신률 및 단면수축률과 거의 유사한 특성을 보였으며 인장속도의 변화에 대해서도 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 30% 수소가 혼합된 수소혼합가스와 100% 수소 조건에서 인장강도는 큰 차이를 나타나지 않았지만 연신율과 단면 수축률에서는 눈에 띄는 변화가 있었다. 이로부터 수소가스의 취화효과는 수소가 포함된 조건에서 확인할 수 있었으며 수소농도가 높을수록 연신율과 단면수축률 변화가 크게 나타났다. 또한 인장 속도가 느릴수록 수소취화가 더 많이 나타나는 것으로 확인되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.411-417
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• 2013

리튬 2차전지 음전극 활물질로 사용하기 위해, 실리콘(Si) 나노입자(평균입경 100 nm, 0~50 wt%)와 흑연 분말(평균입경 $15{\mu}m$)을 사용하여 볼밀링법으로 흑연-실리콘 복합체 분말을 제조하고 그 전기화학적 특성을 조사하였다. 실리콘 함량이 증가할수록 흑연은 볼밀링에 의해 입경이 작아지고 무정형 특성을 보이는 반면, 실리콘 입자는 나노결정성의 변화 없이 무정형 흑연 내에 싸여진 형태로 유지되었다. 저속 사이클릭 볼타메트리 특성상 0.2~0.35 V와 0.55~0.6 V에서 각각 흑연과 실리콘의 전형적 산화피크가 검출되었고 가역성도 우수(첫 사이클 제외)한 반면, 고속 거동에서는 사이클 반복에 따른 비가역성이 현저하게 나타났다. 또한 충방전 초기에는 큰 비가역 용량이 나타나지만 사이클 경과에 따라 감소하였으며, 특히 실리콘을 20 wt% 정도 포함하는 복합체가 50 사이클에서 약 485 mAh $g^{-1}$의 포화된 방전용량을 나타내었다. 이것은 실리콘을 싸고 있는 흑연의 무정형 상이 실리콘-리튬의 합금/탈합금에 따른 체적 변화를 안정적으로 완충할 수 있는 모폴로지가 재료의 적정 조성(흑연:실리콘=8:2 w/w)에 의해 형성되었기 때문이다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제9권2호
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• pp.39-50
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• 2013

SMPS, APS, ELPI는 실시간으로 대기 중 입자상 물질을 측정할 수 있는 장비로 많은 연구자들에 의해 사용되고 있다. 하지만 측정장비의 특성과 입자 분류 특성에 대한 충분한 이해가 없다면, 단순히 장비에 제공된 소프트웨어의 계산 결과를 여과 없이 그대로 사용할 수밖에 없다. 본 연구에서는 SMPS, APS, ELPI의 측정 메커니즘을 간단히 정리하였고, 전기적 이동도로 입자를 분리하는 SMPS와 공기역학적 거동을 이용하는 APS를 함께 사용하여 입자의 크기분포를 측정할 때 발생할 수 있는 문제점을 고찰하였다. 크기분포 측정결과를 이용해서 무게 농도를 환산하는 과정에서 대기 입자의 입경에 따른 밀도 정보를 제공하는 것이 매우 중요하다는 것을 보였다. 특히, APS 측정결과를 이용하는 경우 무게 농도의 추정 결과가 크게 영향을 받았다. ELPI의 경우 입자 밀도를 정확히 설정하지 않으면 입자의 수 농도에 오차가 크게 발생할 수 있으므로, 정확한 밀도를 설정하는 것이 중요했다. 반면에 ELPI로 대기 중입자상 물질의 무게 농도를 추정하는 경우 밀도가 실제와 다르게 설정되더라도 공기역학적 입경으로 나타내면 총 무게 농도는 수 농도에 비해 상대적으로 영향이 적었다. 향후 SMPS와 APS를 이용하여 시간에 따른 크기 분포 변화와 연간 수 농도와 무게 농도의 변화 추이를 측정하는 연구가 필요하다. 특히, 국내 대기 중입자의 입경에 따른 평균 밀도 혹은 유효 밀도를 측정하여 크기분포와 총 수 농도 혹은 PM2.5나 PM1에 해당하는 무게 농도를 정확하게 계산할 수 있는 데이터 환산 프로그램의 개발도 필요하다. 이와 같은 연구로 시간경과에 따라 변화하는 대기 입자의 오염원에 대한 영향을 규명하는 기초 자료를 얻을 수 있을 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.69-76
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• 2008

2005년부터 최근까지 국내의 CNG버스 사고가 3건 보고되었다. 1차와 2차 사고의 원인은 용기 결함 및 관리 결함으로 밝혀졌고 3차 사고는 가스 누출에 의한 화재로 판명되었다. 3건의 사고의 근본원인을 분석하여 CNG 버스의 안전성을 확보하는 방안을 제안하였다. 또한 용기폭발의 파괴력을 이론적으로 계산하고, 피해결과 예측 프로그램(PHAST)의 결과와 비교 고찰하였다. 이론적으로는 120 l, 20MPa의 메탄용기가 폭발할 경우 최대 1.2 kg의 TNT 폭발에 해당하였으며 과압의 크기를 비교해 보면 피해결과예측 프로그램이 이론적인 계산보다 더 큰 값을 산정하는 것으로 나타났다. 그러나 실제 용기폭발의 피해는 이론적인 계산보다도 작았다. 성능기반설계 개념에 의해 설계된 CNG용기는 출고 후 성능시험이 기준대로 이루어졌는지 확인할 수 없는 단점이 있다. 용기의 인성 확보가 제대로 이루어지지 않으면 겨울철 새벽 운행시에 취성파괴에 취약할 수 있으며, 자긴 처리 압력이 적절하지 않으면 사용중 반복 충전에 의한 피로손상에 의해 균열이 발생할 가능성이 있다. 기존 사고의 CNG 저장용기의 파열에서 주는 중요한 교훈은 용기 폭발 직후에 화재로 전이되지 않았다는 점이다. 이는 천연가스의 확산이 매우 빨라 점화가 용이치 않기 때문으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.706-713
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• 2019

본 연구에서는 미세유체 시스템 제작에 적합한 3D 프린팅 방식 및 소재 별 표면특성 분석을 통해 각 응용 사례에 적합한 프린터 및 소재 선정에 가이드라인을 줄 수 있는 기초 연구를 수행하였다. 가장 보편적으로 사용되는 적층 방식과 해상도가 상대적으로 높은 광경화 방식에 대해 프린팅 방식과 소재에 따른 표면 특성을 살펴보았다. 적층 방식의 프린트물은 소재에 무관하게 후처리 전에는 친수성 특성을 보이나 아세톤 증기에 의한 후처리 후에는 소수성 특성을 보임을 확인할 수 있었다. SEM을 이용한 표면 조도 관찰을 통해 이러한 접촉각의 변화가 후처리에 의한 표면의 결 구조의 제거에 기인한 것임을 확인하였다. 광경화식 프린트물은 적층식 대비 친수성의 특성을 보였으나 소수성 코팅을 이용해 표면 개질이 가능함을 실험적으로 확인하였다. 두 프린팅 방식 중 투명한 재질이 요구되는 경우, 적층 방식은 투명한 시편을 만드는 것이 불가능함을 확인하였으며 광경화 방식의 경우 충분한 투명도가 확보됨을 확인하였다. 액적 접촉충전 현상에 기반한 디지털 전기천공 시스템의 electroporation chip을 광경화 방식으로 제작하였으며 성공적으로 전기천공을 시연함으로써 미세유체 시스템에 직접 적용이 가능함 또한 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.471-478
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• 2022

본 논문은 한국항공대학교에서 연구 및 개발한 태양광 무인기 KAU-SPUAV에 관한 내용으로, 2020년 6월 32시간 19분 장기체공 비행에 성공한 주익 4.2m 태양광 무인기의 설계 과정에 관하여 기술하였다. 태양광 무인기의 장기체공 능력을 향상시키기 위해 항력을 줄이기 위한 원형 단면의 동체를 설계하였고, 유리섬유 복합재를 사용한 모노코크 구조를 적용하여 가볍고 튼튼한 동체를 제작하였다. 또한 4.2m 태양광 무인기의 날개 형상에 최적화된 태양광 모듈을 구성하여 배열하였고, 23[in] × 23[in] 프로펠러를 적용한 추진시스템을 구성하여 충전 및 비행 효율을 향상시켰다. 개발된 태양광 무인기는 순항할 때 평균 55W를 소비하고, 주간에 최대 165W 에너지를 공급받을 수 있으며 비행실험을 통해 장기체공 성능을 검증하였다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제17권2호
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• pp.21-27
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• 2021

We developed non-metallic electrodes that can replace metallic electrodes of the electrostatic precipitator(ESP) for the purpose of light weight, corrosion resistance, cost reduction. We manufactured three types of collection electrodes made of stainless steel (M), Carbon ink coating layer-Plastic sheet-Carbon ink coating layer (CPC), and Plastic sheet-Carbon ink coating layer-Plastic sheet (PCP). We studied the collection efficiency of a two-stage ESP using oil mist particles with and without collection stage by changing the flow rate, the material of collection electrode, and the applied voltage of the pre-charger module and the collection module. Here we measured concentrations of particles at diameters of 0.45 ㎛ (CMD; count median diameter) and 3.0 ㎛ (MMD : mass median diameter), as well as PM_2.5 and PM₁₀. As a result of the experiment, two-stage ESP had 22~25% higher collection efficiency in PM_2.5 than one-stage ESP at the same applied voltage. The difference in collection efficiency by varying the materials of collection electrodes was less than 5%. The weight of the non-metallic electrode was only one eighth the weight of the metal electrode. CPC electrode had a thickness of 0.27 mm, which was 1.5 times thinner than a thickness of PCP electrode, so when the flow rate increased, the CPC electrodes couldn't be kept at equal intervals due to the fluttering unlike PCP electrodes. In addition, the PCP-CPC collection module of the present experiment followed the theoretical efficiency based on Deutsch equation and Cochet's charging theory.