• 제목/요약/키워드: High Power density

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미세균열의 간격 분포를 이용한 결의 평가(IV) (Evaluation for Rock Cleavage Using Distribution of Microcrack Spacings (IV))

  • 박덕원
    • 암석학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.127-141
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    • 2017
  • 거창지역의 쥬라기 화강암에 대하여 결의 특성에 대한 분석을 실시하였다. 박편의 확대사진(${\times}6.7$) 및 간격-누적빈도 도표에서 도출한 미세균열의 간격과 관련된 파라미터를 통하여 여섯 방향의 결에 대한 다기준 평가를 실시하였다. 결에 대한 이들 간격의 파라미터의 대표 값에 대한 분석 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째로, 여섯 도표 사이의 배열순을 지시하는 주요 파라미터의 도출을 위한 분석을 수행하였다. 위의 분석을 위하여 여섯 방향의 결에 대한 5개 파라미터의 값에 대하여 증가 또는 감소하는 순으로 배열하였다. 주요 파라미터(평균 간격-중앙 간격, $S_{mean}-S_{median}$) 및 평균 간격의 값이 감소하는 순은 H1, H2, G1, G2, R1 그리고 R2 방향의 순과 상호 부합한다. 여섯 방향의 결의 이러한 순차적인 배열은 간격과 관련된 여섯 도표의 순차적인 배열에 대한 근거를 제공할 수 있다. 둘째로, 위의 주요 파라미터 그리고 다양한 파라미터 사이의 9개 상관도를 상관계수($R^2$)가 감소하는 순으로 배열하였다. 이들 관련도는 공통적으로 멱법칙함수의 높은 상관성을 보여 준다. 평균 간격, 밀도 및 선 oa의 길이의 값은 주요 파라미터의 값과 정비례하지만, 반면에 상수(a), 지수(${\lambda}$), 간격의 빈도수(N), 선 oa'의 길이, 지수 직선의 기울기(${\theta}$) 및 총 길이($1mm{\geq}$)는 반비례한다. 셋째로, 3개 면에 대한 파라미터의 값 그리고 3개 결에 대한 파라미터의 값 사이의 상관성 분석의 결과는 다음과 같다. 3개 면 및 3개 결에 대한 빈도수, 총 간격, 상수, 지수, 기울기, 선 oa' 길이의 값은 R' < G' < H' 및 H < G < R의 순을 각각 보여 준다. 반면에, 3개 면 및 3개 결에 대한 평균 간격, (평균 간격 - 중앙 간격), 밀도 및 선 oa의 길이의 값은 H' < G' < R' 및 R < G < H의 순을 각각 보여 준다. 3개 결 및 3개 면 사이의 파라미터의 값의 상호 역순의 상관성이 도출될 수 있다. 이러한 유형의 상관성 분석은 3개 채석면의 판별에 유용하다.

메탄올 내부개질형 용융탄산염 연료전지의 성능 (Performance of a Molten Carbonate Fuel Cell With Direct Internal Reforming of Methanol)

  • 하명주;윤성필;한종희;임태훈;김우식;남석우
    • 청정기술
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    • 제26권4호
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    • pp.329-335
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    • 2020
  • 재생에너지로부터 수전해를 통하여 생산된 수소와 포집된 CO2를 활용하여 메탄올을 합성하는 power-to-methanol 기술이 재생에너지를 대용량으로 저장하는 방안으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 메탄올을 수소 및 전력 생산에 활용함에 있어 더욱 효율적인 방법으로 연료전지 내부에서 메탄올 수증기개질 반응이 일어나는 내부개질형 용융탄산염 연료전지에 대해 성능 분석을 실시하였다. 용융탄산염 연료전지의 연료극으로 사용되는 다공성 Ni-10 wt%Cr을 촉매로 메탄올 수증기개질 반응을 수행한 결과 연료전지 운전 조건에서 연료극은 메탄올 수증기개질 반응에 충분한 활성을 나타내었다. 메탄올 수용액을 직접 용융탄산염 연료전지의 연료극으로 공급한 결과 연료전지의 성능은 외부 개질기를 통하여 생산된 개질가스를 공급하는 경우에 비해 다소 성능이 낮게 나타났으며, 메탄올 공급유량이 비교적 낮은 경우 고 전류밀도에서 불안정한 성능을 나타내었다. 연료극으로부터 생성된 가스를 재순환시킴으로써 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있었으며, 메탄올 전환율도 90% 이상 얻을 수 있었다. 물질수지를 통하여 연료극에서 일어나는 반응을 분석한 결과 전류밀도 및 가스 재순환 유량이 증가함에 따라 메탄올 수증기개질 반응속도가 증가함을 확인하였다. 이상의 결과로부터 별도의 촉매층을 설치할 필요 없이 연료극 만으로도 용융탄산염 연료전지 내에서 메탄올 수증기개질 반응이 가능하며, 메탄올 내부개질형 용융탄산염 연료전지를 통하여 전력과 합성가스를 동시에 생산할 수 있음을 확인하였다.

Deep Neural Network와 Convolutional Neural Network 모델을 이용한 산사태 취약성 매핑 (Landslide Susceptibility Mapping Using Deep Neural Network and Convolutional Neural Network)

  • 공성현;백원경;정형섭
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_2호
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    • pp.1723-1735
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    • 2022
  • 산사태는 가장 널리 퍼진 자연재해 중 하나로 인명 및 재산피해 뿐만 아니라 범 국가적 차원의 피해를 유발할 수 있기 때문에 효과적인 예측 및 예방이 필수적이다. 높은 정확도를 갖는 산사태 취약성도를 제작하려는 연구는 꾸준히 진행되고 있으며 다양한 모델이 산사태 취약성 분석에 적용되어 왔다. 빈도비 모델, logistic regression 모델, ensembles 모델, 인공신경망 등의 모델과 같이 픽셀기반 머신러닝 모델들이 주로 적용되어 왔고 최근 연구에서는 커널기반의 합성곱신경망 기법이 효과적이라는 사실과 함께 입력자료의 공간적 특성이 산사태 취약성 매핑의 정확도에 중요한 영향을 미친다는 사실이 알려졌다. 이러한 이유로 본 연구에서는 픽셀기반 deep neural network (DNN) 모델과 패치기반 convolutional neural network (CNN) 모델을 이용하여 산사태 취약성을 분석하는 것을 목적으로 한다. 연구지역은 산사태 발생 빈도가 높고 피해가 큰 인제, 강릉, 평창을 포함한 강원도 지역으로 설정하였고, 산사태 관련인자로는 경사도, 곡률, 하천강도지수, 지형습윤지수, 지형위치 지수, 임상경급, 임상영급, 암상, 토지이용, 유효토심, 토양모재, 선구조 밀도, 단층 밀도, 정규식생지수, 정규수분지수의 15개 데이터를 이용하였다. 데이터 전처리 과정을 통해 산사태관련인자를 공간데이터베이스로 구축하였으며 DNN, CNN 모델을 이용하여 산사태 취약성도를 작성하였다. 정량적인 지표를 통해 모델과 산사태 취약성도에 대한 검증을 진행하였으며 검증결과 패치기반의 CNN 모델에서 픽셀기반의 DNN 모델에 비해 3.4% 향상된 성능을 보였다. 본 연구의 결과는 산사태를 예측하는데 사용될 수 있고 토지 이용 정책 및 산사태 관리에 관한 정책 수립에 있어 기초자료 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

Stellite bearings for liquid Zn-/Al-Systems with advanced chemical and physical properties by Mechanical Alloying and Standard-PM-Route

  • Zoz, H.;Benz, H.U.;Huettebraeucker, K.;Furken, L.;Ren, H.;Reichardt, R.
    • 한국분말야금학회:학술대회논문집
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    • 한국분말야금학회 2000년도 춘계학술강연 및 발표대회 강연 및 발표논문 초록집
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    • pp.9-10
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    • 2000
  • An important business-field of world-wide steel-industry is the coating of thin metal-sheets with zinc, zinc-aluminum and aluminum based materials. These products mostly go into automotive industry. in particular for the car-body. into building and construction industry as well as household appliances. Due to mass-production, the processing is done in large continuously operating plants where the mostly cold-rolled metal-strip as the substrate is handled in coils up to 40 tons unwind before and rolled up again after passing the processing plant which includes cleaning, annealing, hot-dip galvanizing / aluminizing and chemical treatment. In the liquid Zn, Zn-AI, AI-Zn and AI-Si bathes a combined action of corrosion and wear under high temperature and high stress onto the transfer components (rolls) accounts for major economic losses. Most critical here are the bearing systems of these rolls operating in the liquid system. Rolls in liquid system can not be avoided as they are needed to transfer the steel-strip into and out of the crucible. Since several years, ceramic roller bearings are tested here [1.2], however, in particular due to uncontrollable Slag-impurities within the hot bath [3], slide bearings are still expected to be of a higher potential [4]. The today's state of the art is the application of slide bearings based on Stellite\ulcorneragainst Stellite which is in general a 50-60 wt% Co-matrix with incorporated Cr- and W-carbides and other composites. Indeed Stellite is used as the bearing-material as of it's chemical properties (does not go into solution), the physical properties in particular with poor lubricating properties are not satisfying at all. To increase the Sliding behavior in the bearing system, about 0.15-0.2 wt% of lead has been added into the hot-bath in the past. Due to environmental regulations. this had to be reduced dramatically_ This together with the heavily increasing production rates expressed by increased velocity of the substrate-steel-band up to 200 m/min and increased tractate power up to 10 tons in modern plants. leads to life times of the bearings of a few up to several days only. To improve this situation. the Mechanical Alloying (MA) TeChnique [5.6.7.8] is used to prOduce advanced Stellite-based bearing materials. A lubricating phase is introduced into Stellite-powder-material by MA, the composite-powder-particles are coated by High Energy Milling (HEM) in order to produce bearing-bushes of approximately 12 kg by Sintering, Liquid Phase Sintering (LPS) and Hot Isostatic Pressing (HIP). The chemical and physical behavior of samples as well as the bearing systems in the hot galvanizing / aluminizing plant are discussed. DependenCies like lubricant material and composite, LPS-binder and composite, particle shape and PM-route with respect to achievable density. (temperature--) shock-reSistibility and corrosive-wear behavior will be described. The materials are characterized by particle size analysis (laser diffraction), scanning electron microscopy and X-ray diffraction. corrosive-wear behavior is determined using a special cylinder-in-bush apparatus (CIBA) as well as field-test in real production condition. Part I of this work describes the initial testing phase where different sample materials are produced, characterized, consolidated and tested in the CIBA under a common AI-Zn-system. The results are discussed and the material-system for the large components to be produced for the field test in real production condition is decided. Outlook: Part II of this work will describe the field test in a hot-dip-galvanizing/aluminizing plant of the mechanically alloyed bearing bushes under aluminum-rich liquid metal. Alter testing, the bushes will be characterized and obtained results with respect to wear. expected lifetime, surface roughness and infiltration will be discussed. Part III of this project will describe a second initial testing phase where the won results of part 1+11 will be transferred to the AI-Si system. Part IV of this project will describe the field test in a hot-dip-aluminizing plant of the mechanically alloyed bearing bushes under aluminum liquid metal. After testing. the bushes will be characterized and obtained results with respect to wear. expected lifetime, surface roughness and infiltration will be discussed.

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시장 환경이 인터넷 경로를 포함한 다중 경로 관리에 미치는 영향에 관한 연구: 게임 이론적 접근방법 (The Impact of Market Environments on Optimal Channel Strategy Involving an Internet Channel: A Game Theoretic Approach)

  • 유원상
    • 한국유통학회지:유통연구
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    • 제16권2호
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    • pp.119-138
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    • 2011
  • 지난 십년동안 인터넷을 통한 전자상거래는 빠른 속도로 성장해 왔다. 이러한 인터넷의 발달은 기업들의 사업방식에 많은 변화를 유도했으며, 그 중에서도 마케팅경로의 구조와 경로 구성원들 사이의 관계에 중요한 변화를 초래하고 있다. 각 기업이 처한 시장환경은 다양하며 이 다양한 시장 환경은 인터넷 경로가 각 시장에 미치는 효과를 조절하는 역할을 한다. 이러한 시장의 다양성에도 불구하고 지금까지의 선행연구들은 각기 특정한 하나의 시장상황(unique setting)을 상정하여 인터넷경로 도입이 그 시장에 미치는 영향을 분석하는데 그쳐왔다. 이러한 기존 연구의 공백을 채우기 위해 본 연구는 시장의 다양성을 소비자의 지리적 분포, 시장의 인터넷 수용도의 측면에서 살펴보고 이러한 시장 환경이 인터넷 경로 도입 효과에 미치는 영향에 관하여 조사해 보고자 한다. 이를 위해 본 연구는 다양한 소비자들의 지리적 분포, 경쟁강도, 소비자의 인터넷 상거래에 대한 수용도 등을 포함한 다양한 시장 환경을 수요모형에 반영시켜 그 영향력 분석을 가능하도록 하였다. 그러나, 다양한 시장 요소를 모형에 반영하는 과정에서 수요모형이 복잡한 구조를 가지게 되었다. 이 문제를 극복하고 게임이론의 균형해를 도출하기 위해 Newton-Raphson algorithm을 사용한 numerical search 방법을 사용하였다. 분석결과 두 종류의 경로에 대한 소비자선호의 분포에 따라 생산자의 가격차별정도, 생산자와 독립소매상 간의 경로이윤 배분율, 그리고 인터넷경로 도입이 각 경로주체의 이윤 향상에 도움이 되는지의 여부, 소비자잉여 등이 달라질 수 있음을 발견하였다. 끝으로 연구의 학술적, 실무적 시사점과 한계점 및 향후 연구방향도 논의되었다.

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농축단호박 분말을 대체한 하드롤 빵의 품질 특성 (Quality Characteristics of Hard Roll Bread with Concentrated Sweet Pumpkin Powder)

  • 이찬호;전순실;김문용
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제37권7호
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    • pp.914-920
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    • 2008
  • 농축단호박 분말을 3, 6, 9, 12, 15%로 대체한 하드롤 반죽의 pH, 총산도 및 발효 팽창력, 하드롤 빵의 품질 특성인 pH, 총산도, 비용적, 굽기 손실률, 수분함량, 색도, 조직감, 외부와 내부 표면 관찰 및 관능검사는 다음과 같았다. 반죽의 pH는 농축단호박 분말 대체량이 증가할수록 유의적으로 감소하고, 총산도는 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 발효시간에 따른 발효 팽창력은 발효시간이 길어 질수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 빵의 pH와 총산도는 농축단호박 분말 대체량이 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 비용적과 굽기 손실률은 농축단호박 분말 대체량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(p<0.05). 수분함량은 농축단호박 분말 대체량이 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 명도(L값)는 농축단호박 분말 대체량이 증가 할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(p<0.05). 적색도(a값)는 농축단호박 분말 대체량이 증가할수록 녹색도가 감소하고 적색도가 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 황색도(b값)는 농축단호박 분말 대체군들이 대조군보다 높게 나타났다(p<0.05). 견고성, 응집성, 점착성, 씹힘성, 복원성은 농축단호박 분말 대체군들이 대조군보다 높게 나타났다(p<0.05). 부서짐성은 대조군과 농축단호박 분말 대체군들간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 부착성은 농축단호박 분말 12% 대체군이 $-3.124\;g{\cdot}s$로 가장 높았고, 6% 대체군이 $-1.469\;g\;g{\cdot}s$로 가장 낮았다(p<0.05). 탄력성은 농축단호박 분말 대체량이 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 빵속살의 색상과 경도는 농축단호박 분말대체량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(p<0.05). 기공의 밀도는 12% 대체군을 제외하고 대조군보다 농축단호박분말 대체군들이 낮게 나타났다(p<0.05). 기공의 균일성, 빵속살의 탄력성은 농축단호박 분말 대체군들이 대조군보다 높게 나타났다(p<0.05). 단호박 향, 단맛, 구수한 맛은 농축단호박 분말 대체량이 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 입촉감과 종합적인 기호도는 대조군보다 농축단호박 분말 대체군들이 낮은 경향을 보였지만 평균 이상의 높은 점수를 나타내었다(p<0.05). 이상의 결과를 종합해 보면, 대조군이 종합적인 기호도에서 가장 좋은 점수를 나타내었고, 농축단호박 분말 대체군들이 다소 낮은 점수를 나타내었지만, 전체적인 품질특성을 고려해 보면 $6{\sim}9%$ 대체는 농축단호박 분말의 생리기능성을 고려할 때 하드롤 빵의 품질 특성에 좋은 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다.

헤미셀룰라아제를 첨가한 백련차 식빵의 품질 특성 (Quality Characteristics of Nelumbo nucifera G. Tea White Bread with Hemicellulase)

  • 김영숙;김문용;전순실
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제37권10호
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    • pp.1294-1300
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    • 2008
  • 헤미셀룰라아제를 0.01, 0.02, 0.03, 0.04%로 첨가하여 제조한 백련차 식빵 반죽의 pH, 총산도 및 발효 팽창력, 백련차 식빵의 품질 특성인 pH, 총산도, 비용적, 굽기손실률, 수분함량, 색도, 조직감, 외부와 내부 표면 관찰 및 관능검사의 결과는 다음과 같았다. 반죽의 pH와 총산도는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 발효 시간에 따른 발효 팽창력은 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 모두 발효 시간이 길어질수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 백련차 식빵의 pH는 헤밀셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였으나 총산도는 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 비용적은 헤미셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였고, 굽기 손실률은 헤미셀룰라아제 0.04% 첨가군이 14.31%로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.01% 첨가군이 13.33%으로 가장 낮았다. 수분 함량은 대조군이 40.60%로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.03% 첨가군은 40.32%로 가장 낮았다. 명도는 대조군이 41.11로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.01% 첨가군이 40.35로 가장 낮았으며, 녹색도는 헤미셀룰라아제 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 높았다. 황색도는 헤미셀룰라아제 0.01% 첨가군이 19.28로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.04% 첨가군이 18.08로 가장 낮았다. 견고성과 부서짐성은 헤미셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였고, 복원성은 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 껍질색과 내부색은 시료들 간에 큰 차이가 없었으며, 식빵의 크기와 부피, 기공의 크기는 대조군이 가장 작았고, 헤미셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 커지는 경향을 보였다. 빵속살의 색상, 기공의 밀도와 균일성, 빵속살의 경도 및 탄력성은 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 향미는 헤미셀룰라아제 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 높았다. 부드러움, 씹힘성 및 종합적인 기호도는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 연잎향, 구수한맛, 떫은맛, 쓴맛 및 이취는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 이상의 결과를 종합해 보면, 헤미셀룰라아제 0.02$\sim$0.03% 첨가는 반죽의 발효 팽창력, 식빵의 비용적, 조직감, 내부적 특성, 소비자 기호도 및 특성강도 등의 품질 특성을 고려할 때 식빵의 품질 특성에 좋은 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료되었다.

Excimer-Based White Phosphorescent OLEDs with High Efficiency

  • Yang, Xiaohui;Wang, Zixing;Madakuni, Sijesh;Li, Jian;Jabbour, Ghassan E.
    • 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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    • 한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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    • pp.1520-1521
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    • 2008
  • There are several ways to demonstrate white organic light emitting diodes (OLEDs) for displays and solid state lighting applications. Among these approaches are the stacked three primary or two complementary colors light-emitting layers, multiple-doped emissive layer, and excimer and exciplex emission [1-10]. We report on white phosphorescent excimer devices by using two light emitting materials based on platinum complexes. These devices showed a peak EQE of 15.7%, with an EQE of 14.5% (17 lm/W) at $500\;cd/m^2$, and a noticeable improvement in both the CIE coordinates (0.381, 0.401) and CRI (81). Devices with the structure ITO/PEDOT:PSS/TCTA (30 nm)/26 mCPy: 12% FPt (10 nm) /26 mCPy: 2% Pt-4 (15 nm)/BCP (40 nm)/CsF/Al [device 1], ITO/PEDOT:PSS/TCTA (30 nm)/26 mCPy: 2% Pt-4 (15 nm)/26 mCPy: 12% FPt (10 nm)/BCP (40 nm)/CsF/Al [device 2], and ITO/PEDOT:PSS/TCTA (30 nm)/26 mCPy: 2% Pt-4: 12% FPt (25 nm)/BCP (40 nm)/CsF/Al [device 3] were fabricated. In these cases, the emissive layer was either the double-layer of 26 mCPy:12% FPt and 15 nm 26 mCPy: 2% Pt-4, or the single layer of 26mCPy with simultaneous doping of Pt-4 and FPt. Device characterization indicates that the CIE coordinates/CRI of device 2 were (0.341, 0.394)/75, (0.295, 0.365)/70 at 5 V and 7 V, respectively. Significant change in EL spectra with the drive voltage was observed for device 2 indicating a shift in the carrier recombination zone, while relatively stable EL spectra was observed for device 1. This indicates a better charge trapping in Pt-4 doped layers [10]. On the other hand, device 3 having a single light-emitting layer (doped simultaneously) emitted a board spectrum combining emission from the Pt-4 monomer and FPt excimer. Moreover, excellent color stability independent of the drive voltage was observed in this case. The CIE coordinates/CRI at 4 V ($40\;cd/m^2$) and 7 V ($7100\;cd/m^2$) were (0.441, 0.421)/83 and (0.440, 0.427)/81, respectively. A balance in the EL spectra can be further obtained by lowering the doping ratio of FPt. In this regard, devices with FPt concentration of 8% (denoted as device 4) were fabricated and characterized. A shift in the CIE coordinates of device 4 from (0.441, 0.421) to (0.382, 0.401) was observed due to an increase in the emission intensity ratio of Pt-4 monomer to FPt excimer. It is worth noting that the CRI values remained above 80 for such device structure. Moreover, a noticeable stability in the EL spectra with respect to changing bias voltage was measured indicating a uniform region for exciton formation. A summary of device characteristics for all cases discussed above is shown in table 1. The forward light output in each case is approximately $500\;cd/m^2$. Other parameters listed are driving voltage (Bias), current density (J), external quantum efficiency (EQE), power efficiency (P.E.), luminous efficiency (cd/A), and CIE coordinates. To conclude, a highly efficient white phosphorescent excimer-based OLEDs made with two light-emitting platinum complexes and having a simple structure showed improved EL characteristics and color properties. The EQE of these devices at $500\;cd/m^2$ is 14.5% with a corresponding power efficiency of 17 lm/W, CIE coordinates of (0.382, 0.401), and CRI of 81.

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고분자 전해질 연료전지용 플라즈마 개질 시스템에서 수소 생산 및 CO 산화반응에 관한 연구 (Study on Hydrogen Production and CO Oxidation Reaction using Plasma Reforming System with PEMFC)

  • 홍석주;임문섭;전영남
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제45권6호
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    • pp.656-662
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    • 2007
  • 고분자 전해질 연료전지 운전에 필요한 수소 공급 장치로서 플라즈마 개질 방법을 이용한 개질기와 일산화탄소 산화반응을 위한 전이 반응기를 설계 및 제작하였다. GlidArc 방전을 이용한 저온플라즈마 개질기는 Ni 촉매를 동시에 사용하여 $CH_4$ 개질함으로서 $H_2$ 선택도를 증대하였다. 개질기의 변수별 연구로서 촉매 온도, 가스 조성비, 전체 가스유량, 전압변화 그리고 개질 특성 및 최적 수소 생산조건을 연구하였으며, 전이반응기의 변수별 연구로서 선택적 산화반응기(PrOx)에 주입되는 공기량, 전이 반응기에 주입되는 수증기량 그리고 온도에 대하여 연구하였다. 플라즈마 개질기에서 최대 수소 생산 조건은 $O_2/C$ 비가 0.64, 가스유량은 14.2 l/min, 촉매 반응기 온도 $672^{\circ}C$ 그리고 유입전력이 1.1 kJ/L일 때 41.1%로 최대 수소 농도를 나타냈다. 그리고 이때의 $CH_4$ 전환율, $H_2$ 수율 그리고 개질기 에너지 밀도는 각각 88.7%, 54%, 35.2%를 나타냈다. 전이 반응기에서 모사된 개질 가스로부터 최대 CO 전환율을 보이는 조건은 2단으로 구성된 PrOx에 주입되는 $O_2/C$ 비가 0.3, HTS에서 주입되는 수증기 주입량 비가 2.8 그리고 HTS, LTS, PrOx I, PrOx II 반응기 온도가 475, 314, 260, $235^{\circ}C$ 일때 가장 높은 CO 전환율을 나타냈다. 플라즈마를 이용한 반응기는 예열 시간은 30분이 소요되었으며, 전이 반응기에서 나오는 최종 개질 가스의 조성은 $H_2$ 38%, CO<10 ppm, $N_2$ 36%, $CO_2$ 21% 그리고 $CH_4$ 4%로 나타냈다.

산업단지 내 CHP Hybrid System 최적화 모델에 관한 연구 (Optimization Process Models of Gas Combined Cycle CHP Using Renewable Energy Hybrid System in Industrial Complex)

  • 오광민;김래현
    • 에너지공학
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    • 제28권3호
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    • pp.65-79
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    • 2019
  • 본 연구는 산업단지 내 Gas Combined Cycle CHP와 연계 가능한 신재생에너지원을 조합하여 최적의 설비용량을 산정하고자 하였다. 특히 2013~2016년도 에너지사용계획 협의 대상 산업단지 중 집단에너지 공급대상 지역지정 연료사용량 요건은 연간 3.8만 TOE로 미달되지만, 열밀도가 $92.6Gcal/km^2{\cdot}h$로 높은 세종첨단일반산업단지를 연구 대상으로 하였다. 그리고 신재생에너지 Hybrid System 경제성 분석 프로그램인 HOMER Pro를 이용하여 연료전지와 태양광발전을 연계한 FC-PV Hybrid CHP System의 최적화 운영 모델에 대해 분석하였다. 또 CHP의 주 공급 에너지원인 열에너지에 있어, 열수요량 뿐만 아니라 우점 업종에 대한 열수요 패턴을 분석하여 연구의 신뢰도를 높이고자 하였으며, 경제성 분석을 추가하여 상대적 편익을 비교하고자 하였다. 연구 결과, 신규 조성 중인 세종첨단일반산업단지의 전체 간접열 수요는 연간 378,282 Gcal이며, 이중 제지업종이 연간 293,754 Gcal인 약 77.7%를 우점하고 있었다. 산업단지 전체 간접열 수요에 대해 단일 Combined Cycle CHP의 최적 설비용량은 30,000 kW로, 이때 열생산은 CHP가 275,707 Gcal, 72.8 %를 분담하고, 첨두부하보일러 PLB가 103,240 Gcal, 27.2 %를 분담하는 것으로 분석되었다. 그리고 CHP와 연료전지, 태양광 조합에서는 최적 설비용량이 각 30,000 kW, 5,000 kW, 1,980 kW이며, 이때 열생산은 Combined Cycle CHP가 275,940 Gcal, 72.8%, 연료전지가 12,390 Gcal, 3.3%, PLB가 90,620 Gcal, 23.9%를 분담하였다. 여기서 CHP 용량이 감소하지 않은 것은, CHP 용량 감소에 따른 부족한 열 생산량에 대해 PLB의 과다한 운전이 요구되는 경제적이지 못한 대안이 도출되었기 때문이었다. 한편 우점 업종인 제지업종의 간접열 수요에 대해서는 Combined Cycle CHP, 연료전지, 태양광 조합의 최적 설비용량은 25,000 kW, 5,000 kW, 2,000 kW로, 이때 열생산은 CHP 225,053 Gcal, 76.5%, 연료전지 11,215 Gcal, 3.8%, PLB가 58,012 Gcal, 19.7%를 분담하는 것으로 분석되었다. 그러나, 현행 전력시장 및 가스시장에서의 경제성 분석결과는 모두 투자비 회수가 불가능한 것으로 확인 되었다. 다만, 우점 업종인 제지 업종만을 대상으로 CHP와 연료전지, 태양광을 조합한 CHP Hybrid System이 단일 CHP System에 대해 연간 약 93억원의 경영여건을 개선시킬 수 있음을 확인하였다.