• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.369-377
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• 2013

현재 전기자동차와 신재생에너지전원의 출력안정화에 필수적인 2차전지가 개발되고 있고, 2차전지의 효율적인 운용을 위하여 상태감시 기술과 수명예측 기술이 요구되고 있다. 기존의 2차전지 상태감시 방법으로는 전압과 비중에 의한 충전상태평가 방법 등이 있으나, 이 방법은 온도에 따라 변화되는 전압과 비중의 특성을 고려할 수 없는 한계점을 가지고 있다. 즉, 2차전지의 SOC를 평가하기 위해서는 전지 케이스 내부의 전해액 온도에 따라 달라지는 비중 값을 측정해야 하지만, 대부분의 2차전지는 밀폐형으로 보급되고 있어서 전해액의 상태를 파악하기 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 전지내부의 온도를 보정하는 열전달식을 유도함으로 정확한 SOC평가 알고리즘을 제시하였다. 또한 2차전지의 수명 예측 방법으로는 내부저항 측정 또는 잔존 용량 측정 등의 수명 예측 방법들이 있으나, 충 방전상태와 충전 후 방치시간, 사용 환경 등 여러 가지 요인에 의해 2차전지의 수명을 정확하게 판단하기 어렵다. 따라서 상기의 문제점을 해결하기 위해 $20^{\circ}C$로 환산된 비중 값에 대하여 전지의 충 방전에 대한 비중누적 값을 계산함으로 충 방전 사이클을 판정하는 수명예측 알고리즘을 제시하였다. 상기에서 제시한 알고리즘을 바탕으로 시험 장치를 제작하여 다양한 시뮬레이션을 수행한 결과, 기존의 방법에 비하여 본 논문에서 제안한 알고리즘이 정확한 연축전지의 상태감시 및 수명예측에 대한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제22권4호
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• pp.139-147
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• 2019

고에너지밀도 대용량 리튬이온전지를 채용한 전기자동차 및 에너지저장시스템에서 발생하고 있는 발화사고로 인해, 고안전성 전고체 리튬이차전지(All-solid-state Lithium Secondary Battery, ALSB)에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 하지만, 단순히 액체전해질을 고체전해질로만 바꾸는 것이 아니라, 이로 인해 수반되는 전극 및 전지 설계와 해석이 크게 달라진다는 점에서 해결해야 될 이슈들이 산재해 있다. 특히, 전지는 전극 설계에 따라 그 성능이 굉장히 상이함에도 불구하고, 실질적인 전고체 전지 실험 구현의 어려움으로 전고체 전극(All-solid-state Electrode, ASSE) 설계에 따른 성능 차이를 체계적으로 비교 분석하여 최적화하는 연구는 매우 제한적이다. 이를 극복하기 위한 방안으로, 가상의 3차원 전고체 전극 구조체를 형성하고, 형성된 구조체를 바탕으로 다양한 성능 결정 파라미터를 도출하며, 더불어 분석 전극을 포함한 전지의 성능까지 예측할 수 있는 기술을 개발하는 연구가 주목을 받기 시작했다. 본 총설에서는 3차원 전고체 전극 구조체 형성부터 전고체 리튬이차전지의 성능을 예측하는 기술까지 각각의 기술들이 갖고 있는 장단점을 폭넓게 다룰 것이며, 나아가 본 기술이 나아갈 최종적인 목표까지 간략히 기술하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.659-677
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• 2022

수소는 차세대 에너지원으로 부각되고 있으며, 수소차(FCEV)개발 및 보급이 급속도로 이루어질 것으로 예상된다. 이에 수소차 사고에 대응하기 위한 대책이 요구되고 있으며, 수소차의 안전성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 실험 및 연구자료에 대한 분석을 통해 도로터널에서 수소차 안전성 평가를 위하여 국내 실정에 맞는 수소차 사고시나리오를 개발하였으며, 수소차 사고시나리오의 사고결과에 대한 위험거리를 분석·제시하였다. 수소차 사고시나리오에 따른 사고결과는 경미한 사고, 일반화재, 제트화염, 폭발로 구분되며, 각각의 발생확률을 93.06%, 1.83%, 2.25%, 2.31%로 예측된다. 표준단면(72 m²)의 도로터널에서 국내에서 시판되는 수소차량의 수소탱크제원을 적용하는 경우, 사고결과에 따른 위험 거리는 폭발의 경우 약 17.6 m (폭발압력 16.5 kPa기준), 제트화염은 약 6 m, 파이어볼 형성에 따른 위험거리는 최대 35 m로 분석되었다.

• 감성과학
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• 제23권4호
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• pp.33-40
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• 2020

자동차 고급화 추세에 따라 소비자의 차량 실내 환경에 대한 관심이 증가함에 따라 자동차의 기본적 성능뿐만아니라 실내 쾌적성 향상에 관심이 증대되고 있다. 또한 자동차 실내 쾌적성에 대한 연구는 운전자에게 만족을 제공하는데 그치지 않고, 운전자의 불쾌지수 및 스트레스를 낮추어서 교통사고의 위험을 줄이는데 기여할 수 있기 때문에 매우 중요한 연구 주제이다. 따라서 본 연구에서는 운전자의 뇌파측정을 통해 통풍시트의 온도변화에 따른 쾌적감 변화와 쾌적온도를 알아보고, 온도변화에 따른 남녀간 쾌적감에 대한 차이를 탐색하고자 하였다. 연구결과 첫째 통풍시 트의 온도가 22℃, 25℃, 28℃에서 각각의 실험군을 비교한 결과 28℃보다 25℃에서 통계적으로 유의하게 쾌적감이 더 높게 나타났다. 둘째 통풍시트 온도 변화에 따른 남녀간 쾌적감에 대한 실험결과 남성과 여성이 온도에 따라 느끼는 쾌적감은 통계적으로 유의한 차가 없는 것으로 나타났다. 향후 자동차의 실내온도와 통풍시트의 온도 변화에 따른 운전자의 쾌적감 변화를 파악하여 상관관계를 분석한다면, 운전자의 쾌적성을 확보하여 휴먼에러로 인한 교통사고를 낮출수 있을 뿐만 아니라 자동차의 전기에너지의 사용량을 줄일 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.439-449
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• 2021

최근 온실가스 저감과 더불어 저탄소배출 정책 등 환경오염에 관심이 증대되고 있다. 이에 따라 탄소배출을 저감할 수 있는 수소전지자동차를 비롯한 친환경 자동차의 보급률이 증가하고 있어 이에 대한 방재 및 안전관련 대책에 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 지하주차장의 장소에 국한하여 환기조건에 따라 수소연료자동차의 방출 시 수소의 농도 분포에 대한 위험정도를 수치해석을 통해 분석하였다. 그 결과, 수소탱크가 1개만 방출 될 경우 지하주차장 내 수소의 가연체적비는 최대 8.6%로 나타났으며, 환기가 지속적으로 이루어짐에 따라 연소가능한 수소의 체적비율은 150초 이후 1% 미만으로 감소되는 것으로 분석되어 기계적인 환기가 필수적인 것으로 분석되었다. 수소탱크 3개가 동시방출 또는 단계방출의 경우 최종적인 수소의 가연체적비율은 유사하지만 단계적으로 지연 방출함에 따라 방출 초기 수소의 가연체적비율의 증가폭이 낮은 것으로 나타났으며, 이에 따른 수소탱크 방출 시나리오의 추가적인 연구가 필요한 것으로 예상된다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권1호
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• pp.44-51
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• 2019

The paper presents the rotordynamic performance measurements and model predictions of a fuel cell electric vehicle (FCEV) air compressor supported on gas foil bearings (GFBs). The rotor has an impeller on one end and a thrust runner on the other end. The front (impeller side) and rear (thrust side) gas foil journal bearings (GFJBs) are located between the impeller and thrust runner to support the radial loads, and a pair of gas foil thrust bearings are located on both sides of the thrust runner to support the axial loads. The test GFJBs have a partial arc shim foil installed between the top foil and bump strip layers to enhance hydrodynamic pressure generation. During the rotordynamic performance tests, two sets of orthogonally installed eddy-current displacement sensors measure the rotor radial motions at the rotor impeller and thrust ends. A series of speed-up and coast-down tests to 100k rpm demonstrates the dominant synchronous (1X) rotor responses to imbalance masses without noticeable subsynchronous motions, which indicates a rotordynamically stable rotor-GFB system. Finite element analysis of the rotor determines the rotor free-free (bending) natural modes and frequencies well beyond the maximum rotating frequency. The predicted damped natural frequencies and damping ratios of the rotor-GFB system reveal rotordynamic stability over the speeds of interest. The imbalance response predictions show that the predicted critical speeds and rotor amplitudes strongly agree with the test measurements, thus validating the developed rotordynamic model.

• 기술혁신학회지
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• 제21권3호
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• pp.1155-1178
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• 2018

미래의 자동차는 친환경 자율주행이 가능한 이동형 생활공간으로 진화하고 있다. 차량내 각종 정보를 전기적으로 처리, 제어하고 명령하는 역할이 필수적으로 작용하며 자율주행, 친환경 자동차와 같은 미래 자동차는 차량용 반도체가 핵심 역할을 할 것으로 기대된다. 차량용 반도체 산업 육성을 위해서는 기술 트렌드를 파악하고 요구사항을 반영한 기술과 품질을 사전에 확보해야, 산업 경쟁력을 갖추고 기술혁신을 이룰 수 있다. 하지만, 현재까지 기술 트렌드의 체계적인 분석이 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 특허분석과 토픽모델을 활용하여 차량용 반도체 기술 추세를 분석하였고, 전기차, 운전보조, 디지털 제조와 같은 주요기술을 확인하였다. 기술 트렌드는 정부규제, 시장니즈, 기술융합 등에 따라 요소기술, 기술특성 등이 변화한다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 차량용 반도체 산업의 R&D 정책수립과 산업계의 기술전략 수립을 위한 의사결정에 도움을 줄 것으로 기대된다. 또한 기술의 세부 요소기술 분류와 트렌드 분석결과를 제공하여 향후 세부적인 연구개발 방향과 특허전략 수립에 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.175-181
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• 2019

수소연료전지차(FCEV)의 수소연료 공급시스템에서 대용량 감압에 사용되는 기존의 1단 감압 구조 레귤레이터(Regulator)의 경우 높은 감압에 따른 맥동과 느린 응답, 수소 취성, 누설, 고중량, 고비용 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점은 2번에 걸친 감압 메커니즘(2단 구조)을 가지는 2단 레귤레이터 개발을 통해 극복될 수 있으며, 2번째 감압시점에 전자식 솔레노이드 밸브를 적용한다면 폭넓은 출구압력의 제어가 가능하다. 이에 따라 2단 전자식 솔레노이드 밸브를 가지는 레귤레이터의 출구압력 정밀도 향상과 누설방지, 내구성, 경량화, 가격저감 등의 기술개발이 필요한 실정이다. 이중에서도 레귤레이터의 필수적인 성능인 출구압력 정밀도 향상과 누설 방지를 위해 감압 전과 감압 후의 구조부분을 나누어 각각의 초기 내압 적용 후 Valve part가 닫힌 상태(Open Ratio : 0 %)로 가정하여 해석 연구를 진행하였다. 1차감압부의 기밀성과 관련하여 Aluminum Alloy 소재의 사용은 부적절하다고 판단되었고, 서로 다른 금속으로 구성되었을 때는 응력의 변화와 함께 변위 또한 같이 증가하므로 이종 소재를 사용하는 접촉부 구성은 부적절하다고 판단되었다. 2차 감압부의 기밀성과 관련된 변위 측면에서는 Young's Modulus 값이 큰 TPU(Thermoplastic Polyurethane)를 사용하는 것이 비교적 변위량이 작으므로 적절하다고 판단하였고, 기밀성에 대한 기준으로 Case 분석을 진행한 결과 최적 형상을 설계할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.59-66
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• 2022

리튬이온 배터리는 휴대폰 시장과 함께 크게 확대되었고 전기 자동차 사업이 본격적으로 활성화됨에 따라, 이후에도 많은 사람의 관심을 끌게 될 분야이다. 지금까지는 리튬이온 배터리 내부에 있는 유가금속에 대한 회수에 많은 사람이 관심을 끌고 있지만, 음극재로서 주로 활용되는 흑연 또한 재활용가치는 충분하다. 따라서 순도 높은 흑연의 회수와 유가금속의 회수를 함께 하기 위해, 폐 리튬이온 배터리로부터 흑연의 정제 및 분리, 흑연의 전기적 특성을 회복하는 재생과정을 통해 다시금 이차전지의 음극재로써 활용할 수 있는 흑연을 만들어 내는 과정을 가지게 할 것이다. 본 논문에서는 폐 흑연을 재생 흑연으로 바꾸는 과정과 재생 흑연이 가져오는 경제적 효과를 기술한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.109-116
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• 2021

본 연구에서는 제철소에서 발생되는 전기로 산화슬래그로써 제철 슬래그 골재를 사용한 SMA 혼합물에 대한 역학적 특성을 평가하였다. 실험 변수는 일반골재와 제철 슬래그 골재 10mm 및 13mm이다. 슬래그 골재의 기본 물성과 품질(비중, 흡수율등)은 KS기준을 만족하였다. 아스팔트콘크리트 혼합물의 역학적 실험을 수행한 결과, 슬래그 골재 혼합물은 최적아스팔트 함량이 일반 골재 혼합물 대비 낮게 도출되었으나 다른 품질 기준은 모두 만족하였다. 제철 슬래그 골재 혼합물이 일반 골재 혼합물 대비 다소 높은 값으로 측정되었고, 모든 시편에서 동적안정도 시험은 2,000pass/mm 기준을 만족하였다. 또한, 제철 슬래그 골재 혼합물의 회복탄성계수는 일반 골재를 사용한 혼합물에 비해 개선된 값을 나타내었다. 이에, 하중 재하 이후 회복하는 속도가 향상되어 차량의 반복적 통행하중에 따른 공용성능 개선 효과가 있을 것으로 판단된다.