• 제목/요약/키워드: Direct Cooling Type

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소형 로봇용 연료 전지 스택 설계 사양 최적화 (Optimization of a Fuel Cell Stack for Small Robot Systems)

  • 황순욱;최경호;박용헌;;;이상철;권오성;이동하
    • 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.211-216
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    • 2012
  • Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) are the most appropriate for energy source of small robot applications. PEMFC has superior in power density and thermodynamic efficiency as compared with the Direct Methaol Fuel Cell (DMFC). Furthermore, PEMFC has lighter weight and smaller size than DMFC which are very important factors as small robot power system. The most significant factor of mobile robots is weight which relates closely with energy consumption and robot operation. This research tried to find optimum specifications in terms of type, number of cell, active area, cooling method, weight, and size. In order to find optimum 500W PEMFC, six options are designed in this paper and studied to reduce total stack weight by applying new materials and design innovations. However, still remaining problems are thermal management, robot space for energy sources, and so on. For a thermal management, design options need to analysis of Computational Fluid Dynamics (CFD) for determining which option has the improved performance and durability.

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초미세입자 제거를 위한 나노세라믹 필터의 성능 평가 (Performance of Nano Ceramic Filter for the Removal of Ultra Fine Particles)

  • 김종원;안영철;이병권;정현재
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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    • pp.751-756
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    • 2009
  • In the perspective of saving energy in buildings, the high performance of insulation and air tightness for improving the heating and the cooling efficiency, has brought economically positive effects. However, these building energy saving technologies cause the lack of ventilation, which is the direct cause of increasing the indoor contaminants, and is also very harmful to the residents, because they spend over 90% of their time indoors. Therefore, the ventilation is important to keep the indoor environment clean and it can also save the energy consumption. In this study, a HEPA type nano ceramic filter is designed as a passive ventilation system to collect airborne particles and to supply fresh outdoor air. The double layer filter, which has $30{\mu}m$ in diameter at the conditions of 10wt% of concentration and 3kV/cm of the electric intensity, is produced by electrospinning. The filtration coating technology is confirmed in the solution with $SiO_2$ nano particles using polymer nano fibers. Also double layer filters are coated with $SiO_2$ nano particles and finally the porous construction materials are made by sintering in the electric furnace at $200{\sim}1400^{\circ}C$. The efficiency is measured 96.67% at the particle size of $0.31{\mu}m$, which is slightly lower than HEPA filter. However the efficiency is turned out to be sufficient.

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GPS 기반의 초소형 무인선박을 위한 자율항법 알고리즘 개발 (Development of Autonomous Navigation Algorithm for Very Small Unmanned Surface Vehicle based on GPS)

  • 김효일;전승환
    • 한국항해항만학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.303-308
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    • 2009
  • 최근 항공기, 자동차, 선박을 포함하여 다양한 분야에서 무인시스템에 관한 연구 개발이 이루어지고 있다. 우리나라에서도 IT 기술의 발달과 함께 무인시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있지만 아직 개발 실적은 미미한 수준이다. 이 연구에서는 바지(barge)선형의 초소형자율 무인선박(USV)을 개발하고자 하였다. 자율항법 알고리즘 개발에 GPS센서의 위치 정보를 기반으로 대권항법 계산식을 적용하였으며, 프로그래밍은 NI사의 LabVIEW 8.2를 이용하였다. 조타제어는 펄스진폭변조 방식으로 하였다. 또한, 엔진시스템은 전동모터 및 전자 변속기로 구성하였고, 엔진시스템 냉각방식으로 DC모터펌프를 이용한 해수 직접냉각방식을 채용하였다. 무인선박을 자체 설계 제작하고, 해상실험을 통해 자율운항 알고리즘의 유효성을 검증하였다.

에어러솔 대기에서 단파 영역에서의 복사전달모델들의 상호비교 (Intercomparison of Shortwave Radiative Transfer Models for Aerosol-laden Atmospheres)

  • 유정문;정명재;이규태;김준;이주은;허영민;김보미;이윤곤;이재화;윤종민;이원학
    • 한국지구과학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.128-139
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    • 2008
  • 본 연구에서는 에어러솔 대기 상태에서 국내 COMS 연구자들이 사용하는 세 개의 단파 복사전달모델에서 산출된 복사속 성분을 비교분석하였으며, 대기 복사 수지에서 에어러솔 역할도 분석하였다. 국내 모델들의 평가를 위하여, 15개 모델값을 평균한 Halthore et al.(2005) 결과를 기준값으로 사용하였다. 두 종류 에어러솔 농도(AOT=0.08, 0.24)에서 조사된 열대 또는 한대 대기의 에어러솔 강제력은 지표에서의 하향 일사 및 상향 산란, 대기 상부의 상향 산란, 그리고 대기 흡수도의 복사 성분들에 있어서 국외 연구에 비하여 국내 결과들에서 체계적으로 약하게 나타났다. 에어러솔 강제력은 지표에서의 하향 일사에 대하여 $-10{\sim}-40Wm^{-2}$ 이었으며, 지표 및 대기 상부의 상향 산란의 경우에 상대적으로 큰 태양천정각과 고농도 에어러솔 상태에서 컸다. 두 종류 에어러솔 조건에서 지표에서의 하향 및 상향 산란값들은 대기 종류보다는 태양천정각에 더 민감하였다. 하향 산란은 상대적으로 작은 태양천정각과 고농도 에어러솔 조건에서 컸다. 에어러솔 농도 증가는 하향 산란 증가에도 불구하고 하향 직달 일사의 감소가 이를 초과함으로써 지표 냉각을 유도하는 것으로 조사되었다. 동일한 에어러솔 농도 및 태양천정각 조건에서 직달일사 소산은 열대 대기에서는 주로 수증기, 그리고 한대 대기에서는 수증기뿐만 아니라 오존에도 기인하는 것으로 조사되었다. 특히 열대 대기에서는 수증기의 역할이 오존에 비하여 $3{\sim}4$배 컸다. 저농도 및 고농도 에어러솔 대기에서 대기 흡수도는 국내외 연구간에 ${\pm}10%$ 내에서 일치하였다.

자기 공명영상 시스템의 수소원자 공명 주파수법을 이용한 생체 내 열 전달 관찰 (In-Vivo Heat Transfer Measurement using Proton Resonance Frequency Method of Magnetic Resonance Imaging)

  • 조지연;조종운;이현용;신운재;은충기;문치웅
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제40권3호
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    • pp.172-180
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    • 2003
  • 본 연구에서는 자기공명영상(MRI)에서 수소 원자핵의 공명주파수(PRF) 방법을 기반으로 인체 종아리 근육 외부의 열원에 의해 근육 내부로 열원이 전달되는 과정을 비침습적으로 관찰하는 방법을 제시한다. 열전달과정을 온도 변화로 측정하였는데 온도 영상의 안정성 및 보정 실험은 phantom을 이용하였고 온도의 변화는 phantom과 인체 모두에서 측정하였다. Phantom 실험은 agarose gel을 중탕하여 약 50℃까지 가열시킨 후 1시간의 냉각과정 동안 매 3분마다 데이터를 획득하였다. 인체 실험에서는 지원자의 종아리(the calf)에 hot pack을 이용하여 열을 전달하였다. Hot pack을 발열시키기 전에 기준 데이터를 1번 획득하고, 발열시킨 후부터 매 2분마다 30분 동안 데이터를 획득하였다. 획득된 영상 데이터는 위상차 영상으로 재구성된 다음 각 ROI에서의 평균 위상차를 관측하였다. 온도를 34.2∼50.2℃의 범위에서 변화시켰을 때 phantom의 위상차는 온도 변화에 대해 선형적으로 변하였다. 이 범위에서 측정된 온도의 해상도는 0.0457 radian/℃(0.0038 ppm/℃)였다. 인체 실험에서는 각 영상에서 hot pack과 가까운 위치의 평균 위상차가 hot pack과 먼 위치의 평균 위상차보다 작은 값을 나타냈다 이를 통해 같은 영상 단면에서도 열원(heat source)과의 거리에 따라서 온도 변화가 다르게 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 본 연구를 통해 PRF방법을 이용하여 MRI에서도 비침습적으로 인체 내부의 열전달과정을 관측하였고 이로서 온열치료 시 MRI가 임상적 이용 가능성이 있음을 확인하였다.

A facile synthesis of transfer-free graphene by Ni-C co-deposition

  • An, Sehoon;Lee, Geun-Hyuk;Jang, Seong Woo;Hwang, Sehoon;Yoon, Jung Hyeon;Lim, Sang-Ho;Han, Seunghee
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.129-129
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    • 2016
  • Graphene, as a single layer of $sp^2$-bonded carbon atoms packed into a 2D honeycomb crystal lattice, has attracted much attention due to its outstanding properties. In order to synthesize high quality graphene, transition metals, such as nickel and copper, have been widely employed as catalysts, which needs transfer to desired substrates for various applications. However, the transfer steps are not only complicated but also inevitably induce defects, impurities, wrinkles, and cracks of graphene. Furthermore, the direct synthesis of graphene on dielectric surfaces has still been a premature field for practical applications. Therefore, cost effective and concise methods for transfer-free graphene are essentially required for commercialization. Here, we report a facile transfer-free graphene synthesis method through nickel and carbon co-deposited layer. In order to fabricate 100 nm thick NiC layer on the top of $SiO_2/Si$ substrates, DC reactive magnetron sputtering was performed at a gas pressure of 2 mTorr with various Ar : $CH_4$ gas flow ratio and the 200 W DC input power was applied to a Ni target at room temperature. Then, the sample was annealed under 200 sccm Ar flow and pressure of 1 Torr at $1000^{\circ}C$ for 4 min employing a rapid thermal annealing (RTA) equipment. During the RTA process, the carbon atoms diffused through the NiC layer and deposited on both sides of the NiC layer to form graphene upon cooling. The remained NiC layer was removed by using a 0.5 M $FeCl_3$ aqueous solution, and graphene was then directly obtained on $SiO_2/Si$ without any transfer process. In order to confirm the quality of resulted graphene layer, Raman spectroscopy was implemented. Raman mapping revealed that the resulted graphene was at high quality with low degree of $sp^3$-type structural defects. Additionally, sheet resistance and transmittance of the produced graphene were analyzed by a four-point probe method and UV-vis spectroscopy, respectively. This facile non-transfer process would consequently facilitate the future graphene research and industrial applications.

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Catecholamines에 관(關)하여 -제4편(第四編) : 심실전동발생(心室顫動發生)에 있어서의 catecholamines의 의의(意義)- (Role of Catecholamines in Ventricular Fibrillation)

  • 이우주
    • 대한약리학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.15-35
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    • 1983
  • Although it has been well known that ventricular fibrillation is the most important complication during hypothermia, much investigation has failed to show the exact nature of the etiology of ventricular fibrillation. Recently, there has been considerable research on the relationship between sympathetic activity and ventricular fibrillation under hypothermia. Cardiac muscle normally contains a certain amount of norepinephrine and the dramatic effect of this catecholamines on the cardiac muscle is well documented. It is, therefore, conceivable that cardiac catecholamines might exert an influence on the susceptibility of heart muscle to tachycardia, ventricular fibrillation and arrhythmia, under hypothermia. Hypothermia itself is stress enough to increase tonus of sympatheticoadrenal system. The normal heart is supplied by an autonomic innervation and is subjected to action of circulating catecholamines which may be released from the heart. If the reaction of the heart associated with a variable amount of cardiac catecholamines is. permitted to occur in the induction of hypothermia, the action of this agent on the heart has not to be differentiated from the direct effects of cooling. The studies presented in this paper were designed to provide further information about the cardio-physiological effects of reduced body temperature, with special reference to the role of catecholamines in ventricular fibrillation. Healthy cats, weighing about 3 kg, were anesthetized with pentobarbital(30 mg/kg) intraperitoneally. The trachea was intubated and the endotracheal tube was connected to a C.F. Palmer type A.C. respirator. Hypothermia was induced by immersing the cat into a ice water tub and the rate of body temperature lowering was $1^{\circ}C$ per 5 to 8 min. Esophageal temperature and ECG (Lead II) were simultaneously monitored. In some cases the blood pH and serum sodium and potassium were estimated before the experiment. After the experiment the animals were killed and the hearts were excised. The catecholamines content of the cardiac muscle was measured by the method of Shore and Olin (1958). The results obtained are summarized as follows. 1) In control animal the heart rate was slowed as the temperature fell and the average pulse rates of eight animals were read 94/min at $31^{\circ}C$, 70/min at $27^{\circ}C$ and 43/min at $23^{\circ}C$ if esophageal temperature. Ventricular fibrillation was occurred with no exception at a mean temperature of $20.3^{\circ}C(21-l9^{\circ}C)$. The electrocardiogram revealed abnormal P waves in each progressive cooling of the heart. there was, ultimately, a marked delay in the P-R interval, QRS complex and Q-T interval. Inversion of the T waves was characteristic of all animals. The catecholamines content of the heart muscle excised immediately after the occurrence of ventricular fibrillation was about thirty percent lower than that of the pre-hypothermic heart, that is, $1.0\;{\mu}g/g$ wet weight compared to the prehypothermic value of $1.41\;{\mu}g/g$ wet weight. The changes of blood pH, serum sodium and potassium concentration were not remarkable. 2) By the adrenergic receptor blocking agent, DCI(2-3 mg/kg), given intramuscularly thirty minutes before hypothermia, ventricular fibrillation did not occur in one of five animals when their body temperature was reduced even to $16^{\circ}C$. These animals succumbed at that low temperature, and the changes of heart rate and loss of myocardial catecholamines after hypothermia were similar to those of normal animals. The actual effect of DCI preventing the ventricular fibrillation is not predictable. 3) Administration of reserpine(1 mg/kg, i.m.) 24 hours Prior to hypothermia disclosed reduced incidence of ventricular fibrillation, that is, six of the nine animals went into fibrillation at an average temperature of $19.6^{\circ}C$. By reserpine myocardial catecholamines content dropped to $0.045\;{\mu}g/g$ wet weight. 4) Bretylium pretreatment(20 mg/kg, i.m.), which blocks the release of catecholamines, Prevented the ventricular fibrillation under hypothermia in four of the eight cats. The pulse rate, however, was approximately the same as control and in some cases was rather slower. 5) Six cats treated with norepinephrine(2 mg/kg, i.m.) or DOPA(50 mg/kg) and tranylcypromine(10 mg/kg), which tab teen proved to cause significant increase in the catecholamines content of the heart muscle, showed ventricular fibrillation in all animals under hypothermia at average temperature of $21.6^{\circ}C$ and the pulse rate increased remarkably as compared with that of normal. Catecholamines content of cardiac muscle of these animals markedly decreased after hypothermia but higher than control animals. 6) The functional refractory periods of isolated rabbit atria, determined by the paired stimulus technique, was markedly shortened by administration of epinephrine, norepinephrine and isoproterenol. 7) Adrenergic beta-blocking agents, such as pronethalol, propranolol and sotalol(MJ-1999), inhibited completely the shortening of refractory period induced by norepinephrine. 8) Pretreatment with either phenoxftenbamine or phentolamine, an adrenergic alphatlocking agent, did not modify the decrease in refractory period induced by norepinephrine. From the above experiment it is possible to conclude that catecholamines play an important role in producing ventricular fibrillation under hypothermia. The shortening of the refractorf period of cardiac muscle induced by catecholamines mar be considered as a partial factor in producing ventriculr fibrillaton and to be mediated by beta-adrenergic receptor.

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시설상추 농가를 대상으로 하는 bottom-up 방식 LCA 방법론의 농업적 적용 (Application of LCA on Lettuce Cropping System by Bottom-up Methodology in Protected Cultivation)

  • 유종희;김계훈;김건엽;소규호;강기경
    • 한국토양비료학회지
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    • 제44권6호
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    • pp.1195-1206
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    • 2011
  • 남양주의 실제 상추재배 농가를 대상으로 전과정평가를 적용하여 bottom-up 방식의 사례분석을 수행하였다. 사례분석을 위하여 현장을 방문하여 청취 조사를 하였고, 대상 농가는 유기농가 2곳, 무농약 인증 농가 1곳, 관행농가 2곳이었다. 현장자료 수집과 산정에서 데이터 값의 오차범위가 넓어지는 것을 고려하여 추가의 냉난방이 없는 가을 1 작기를 기준으로 평가하였고, 민감도 분석과 시나리오 분석을 추가하였다. 전과정 목록분석과 영향평가는 'PASS(4.1.3)' 소프트웨어를 사용하였다. GTG 목록작성 결과 상추 1 kg 생산하는데 투입되는 물질 중 비료와 에너지 투입이 가장 높은 비중을 차지하였고, 농약이 가장 작은 값을 나타냈다. 특히 육묘단계가 없었던 농가 1을 제외한 모든 농가에서 전기의 투입량이 가장 높게 나타났다. 상추 1 kg 생산하는데 영농작업으로 말미암아 포장에서 직접 배출되는 $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$는 각각 6.79E-03 (농가 1), 8.10E-03 (농가 2), 1.82E-02 (농가 3), 7.51E-02 (농가 4), 1.61E-02 (농가 5) kg $kg^{-1}$ lettuce이었다. 전과정 목록분석 결과 시설 상추 1 kg 생산하는데 발생하는 온실가스 발생량은 $CO_2$가 배출량 대부분을 차지하였고, 그 다음이 $N_2O$, $CH_4$ 순으로 나타났다. 농가별 $CO_2$ 배출량은 각각 2.92E-01 (농가 1), 3.76E-01 (농가 2), 4.11E-01 (농가 3), 9.40E-01 (농가 4), $5.37E-01kg\;CO_2\;kg^{-1}\;lettuce$ (농가 5)이었다. 공정별 온실가스 발생량을 분석한 결과, $CO_2$는 에너지생산 과정에서 발생하는 양이 가장 많았다. 관행농은 에너지생산에 의한 배출 비중이 유기농보다 적었고 대신 복비 생산에 의한 $CO_2$ 배출 비중이 그 차이만큼 늘었다. 또한, 무기질 비료 투입이 많아질수록 아산화질소 발생에서 상추재배 공정이 차지하는 비중이 높게 나타났는데 농가 1, 2는 87%, 농가 3은 64%를 나타냈다. 시설 상추 생산체계의 탄소성적 값은 농가별로 각각 3.40E-01 (농가 1), 4.31E-01 (농가 2), 5.32E-01 (농가 3), 1.08E+00 (농가 4), 6.14E-01 (농가 5) kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ lettuce였다. 민감도 분석 결과 유기질 비료 민감도가 무기질 비료 민감도 보다 높았고, 이 중 유박의 민감도가 가장 높았고, 복합비료의 민감도가 가장 낮았다. 또한, 온실가스 변화량 중 아산화질소 발생량이 가장 민감하게 변화하였다. 전기 사용량 변화에 따른 민감도 분석은 이산화탄소의 민감도가 가장 높았고, 다음이 메탄이었고, 아산화질소는 민감도가 0에 가까웠다. 따라서 시설재배 상추생산에서 탄소배출량 감소를 위하여 질소비료 종류와 시비방법 및 시설내 전기사용에 대한 합리적 영농법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단되었다. 상추 재배에서 여름 작기에 대한 탄소 성적 시나리오 분석결과 생산량이 봄이나 가을에 비하여 약 1/2~1/3정도 작았고, 이에 따라 탄소성적도 30~40배 높은 값을 보였다.