• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.8-18
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• 2012

This paper presents a three-dimensional, transient cold-start polymer electrolyte fuel cell (PEFC) model to numerically evaluate the effects of membrane electrode assembly (MEA) design and cell location in a PEFC stack on PEFC cold start behaviors. The cold-start simulations show that the end cell experiences significant heat loss to the sub-freezing ambient and thus finally cold-start failure due to considerable ice filling in the cathode catalyst layer. On the other hand, the middle cells in the stack successfully start from $-30^{\circ}C$ sub-freezing temperature due to rapid cell temperature rise owing to the efficient use of waste heat generated during the cold-start. In addition, the simulation results clearly indicate that the cathode catalyst layer (CL) composition and thickness have an substantial influence on PEFC cold-start behaviors while membrane thickness has limited effect mainly due to inefficient water absorption and transport capability at subzero temperatures.

• 천문학회보
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• 제35권2호
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• pp.73.2-73.2
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• 2010

In order to understand internal dynamics of starless cores, molecular line emissions are usually observed. From profiles of the molecular lines, internal motions of starless cores have been deduced using a simple radiative transfer model such as the two-layer model (Myers et al.1996). This brings complexities arising from the chemical evolution. The motivation of this study is to follow the chemical evolution of a starless core that goes through gravitational contraction. For this purpose, we have performed hydrodynamical simulations with a marginally unstable Bonnor-Ebert sphere as an initial condition. We follow the chemical evolution of this core with changing conditions such as the chemical reaction rate at the dust surface and the strength of radiation field that penetrate into the core. At the core center, the molecules suffer from a higher degree of molecular depletion on the dust covered by ice rather than on the bare silicate dust. The stronger radiation field dissociates more molecules at the core envelope. From analysis on the line profile using the two-layer model, we found that the speed of inward motion deduced from the HCN F = 2-1 line adequately traces the true infall speed, when the dust is covered by ice and the core is exposed to the diffuse interstellar radiation field. Under different conditions, the two-layer model significantly underestimate the infall speed.

• 광물과 암석
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• 제35권1호
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• pp.13-24
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• 2022

기후 변화에 민감하게 반응하는 북극해는 지구 기후 변화의 흔적을 고스란히 간직하고 있으므로, 북극해 퇴적물 연구는 지구 기후 변화를 연구하는 데 매우 중요하다. 2016년에 수행된 아라온호의 ARA07C 북극해 탐사를 통하여 동시베리아해 연변부에서 획득한 ARA07C-St02B 중력 코어를 이용하여 퇴적학적, 광물학적, 지화학적 특성을 연구하고 이를 이용하여 기원지를 추정하였다. 코어 퇴적물은 색, 입도와 빙운쇄설물의 함량에 의하여 4개의 유닛으로 구분하였는데, 갈색층을 포함하는 유닛 1과 3은 회색층으로 구성된 유닛 2와 4보다 모래와 빙운쇄설물의 함량이 다소 높다. ARA07C-St02B 코어 주변에서 연구된 ARA03B-27 코어와 비교를 통하여 이들은 MIS (Marine Isotope Stage) 1부터 4시기에 퇴적된 것으로 여겨진다. 갈색층을 포함하는 유닛들과 회색층으로 이루어진 유닛 사이에는 벌크 광물 조성, 점토광물 조성, 지화학 조성에서 차이가 난다. 벌크 광물과 점토광물 특성은 조립질 퇴적물과 세립질 퇴적물 사이에 기원지가 다를 수 있음을 시사한다. 조립질 퇴적물은 대부분 랍테프해와 동시베리아해로부터 동시베리아 연안류나 추크치해로부터 보퍼트 환류를 따라 운반된 것으로 여겨지지만, 세립질 퇴적물은 대부분 동시베리아해, 추크치해, 보퍼트해로부터 해류에 의하여 운반된 것으로 추정된다. 유닛 1의 일부 조립질 퇴적물과 유닛 3의 세립질 퇴적물은 보퍼트해와 캐나다 북극 군도로부터 해류, 빙산 또는 해빙에 의하여 연구 지역에 퇴적된 것으로 판단된다. 잠재적인 근원지의 지화학 조성에 관한 자료를 획득하게 되면, 연구 지역의 코어 퇴적물의 기원지와 공급 방법에 대하여 좀 더 자세하게 규명될 수 있을 것으로 판단된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권7호
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• pp.1470-1474
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• 2009

Thermal and photochemistry of methyl iodide ($CH_3I)\;adsorbed\;on\;D_2O$ ice film on Cu(111) at 100 K were studied using temperature-programmed desorption (TPD) time-of-flight mass spectrometry (TOF-MS), X-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopies. On the basis of TPD, multilayer and monolayer $CH_3I$ molecules desorb from $D_2O$ ice layer at 120 and 130 K, respectively. Photo-irradiation at 100 K exhibits dramatic changes in the TPD and I $3d_{5/2}\;XPS\;of\;CH_3I$ on ice film, due to a dramatic dissociation of $CH_3I$. The dissociation is likely activated by solvated electrons transferred from the metal substrate during photo-irradiation. No other photo-initiated reaction products were found within our instrumental detection limit. During photo-irradiation, the $CH_3I$, $CH_3$ and I could be trapped (or solvated) in ice film by rearrangement (and self-diffusion) of water molecules. A newly appeared parent molecular desorption peak at 145 K is attributed to trapped $CH_3I$. In addition, the $CH_3$ and I may diffuse through ice and chemisorb on Cu(111), indicated by TPD and I $d_{5/2}$ XPS taken with photo-irradiation time, respectively. No molecular ejection was found during photo-irradiation at 100 K. The work functions for $CH_3I/Cu(111),\;D_2O/Cu(111)\;and\;CH_3I/D_2$O/Cu(111) were all measured to be about 3.9 eV, 1.0 eV downward shift from that of clean Cu(111).

• 대기
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• 제33권4호
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• pp.423-440
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• 2023

The updated version of Global Ocean Data Assimilation and Prediction System (GODAPS) in the NIMS/KMA (National Institute of Meteorological Sciences/Korea Meteorological Administration), which has been in operation since December 2021, is being introduced. This technical note on GODAPS2 describes main progress and updates to the previous version of GODAPS, a software tool for the operating system, and its improvements. GODAPS2 is based on Forecasting Ocean Assimilation Model (FOAM) vn14.1, instead of previous version, FOAM vn13. The southern limit of the model domain has been extended from 77°S to 85°S, allowing the modelling of the circulation under ice shelves in Antarctica. The adoption of non-linear free surface and variable volume layers, the update of vertical mixing parameterization, and the adjustment of isopycnal diffusion coefficient for the ocean model decrease the model biases. For the sea-ice model, four vertical ice layers and an additional snow layer on top of the ice layers are being used instead of previous single ice and snow layers. The changes for data assimilation include the updated treatment for background error covariance, a newly added bias scheme combined with observation bias, the application of a new bias correction for sea level anomaly, an extension of the assimilation window from 1 day to 2 days, and separate assimilations for ocean and sea-ice. For comparison, we present the difference between GODAPS and GODAPS2. The verification results show that GODAPS2 yields an overall improved simulation compared to GODAPS.

• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.727-736
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• 2022

얼음쐐기는 영구동토 지역의 토양층에서 관찰되는 얼음체로, 형성 당시의 강수 및 토양이 유입되어 형성되며, 높은 농도의 용질 및 고체함량을 가진다. 이러한 얼음쐐기는 그 형성 및 분포적 특성으로 인해 최근 고기후 및 고환경 복원을 위한 연구에 활용될 수 있는 가능성이 제시되고, 이에 대한 연구가 제한적으로 시작되고 있다. 하지만 얼음쐐기에 포함된 용질 및 고체 혹은 광물입자들을 고기후 및 고환경 복원 프록시로 사용하기 위해서는 이들의 물리화학적 특성 보존이 필수적이다. 만약 얼음쐐기 시료의 해동과정에 의한 물리화학적 특성 변화가 야기된다면, 이를 활용한 고기후 및 고환경 해석에 오류를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 동시베리아 쑤야(Cyuie) 지역에서 채취된 얼음쐐기를 이용하여 해동조건이 얼음쐐기 내 용질 및 고체상에 미치는 영향을 조사하였다. 쑤야(Cyuie) 지역의 얼음쐐기 시료에 대해 해동온도와 산소유무를 고려하여 네 가지 해동조건(4℃-유산소, 4℃-무산소, 23℃-유산소 혹은 23℃-무산소)에서 회수된 용액 및 고체시료의 특성을 분석하였다. 온도와 산소의 영향이 가장 제한적일 것으로 예상되는 4℃-무산소 조건에서 측정된 결과를 기준으로 비교한 결과, 얼음쐐기 내 고체입자들에 대한 해동조건의 영향은 미미하였다. 반면, 용액의 화학적 특성(pH, 전기전도도, 알칼리도와 주양이온 및 미량원소의 농도)은 기준조건에 비해 4℃-유산소 조건에서 일관성 있게 유의미한 차이를 보였다. 본 연구결과, 얼음쐐기 시료의 해동조건에 따라 시료의 화학적 특성에 변화를 야기할 수 있으며, 이는 시료처리 방법 및 절차가 얼음쐐기를 이용한 고기후 및 고환경 복원 결과에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.728-734
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• 2016

최근 들어 국민 식생활 문화가 개선되고 생활수준이 향상됨에 따라 소프트 아이스크림, 슬러시와 같은 일회용 냉동 유제품의 소비가 급증하고 있다. 이들 냉동 유제품은 소형 냉동 시스템에서 만들어진다. 소프트 아이스크림 제조기의 냉매로 그간 R-502가 주로 사용되어 왔으나 오존층 파괴와 관련하여 R-404A로 대체되고 있다. 본 연구에서는 냉각기 체적 2.8 리터인 R-404A를 사용하는 소프트 아이스크림 제조기에 대하여 최적화와 성능평가를 수행하였다. 최적화는 적정 냉매량 및 팽창 밸브의 개도를 찾는데 주안점을 맞춰 수행되었다. 최적 조건에서 아이스크림 제조 시간은 10분 5초, COP는 0.57로 나타났다. 이 제품에 대하여 무 간격 연속 판매 시험, 30초 간격 연속 판매 시험, 극한 시험을 수행하여 성능을 평가하였다. 무 간격 연속 판매는 20개까지 가능하였고 30초 간격 연속 판매는 무한대로 가능하였다. 또한 여름철 및 겨울철 환경에도 아이스크림 판매가 가능한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 냉동식품 제조기를 비롯한 여타 냉동 사이클의 최적화에도 활용될 수 있을 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1210-1216
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• 2011

The purpose of this study is to establish the analysis method for prediction of temperature during cryogenic heat treatment. Experimental cryogenic heat treatment is conducted to observe the phenomena such as boiling of fluid, ice layer on the material surface and to measure the temperature distribution of Al6061 tube. The CFD analysis considering the observed phenomena in the experiment is performed to predict the temperature distribution and convection heat transfer coefficient at each stage of cryogenic heat treatment, in which the boiling of fluid is considered as the multi-phase condition of vapour and liquid. The formation of ice layer on the tube surface is also modeled between material and fluid. The predicted results are in good agreement with the experimental ones. From the results, it is shown that the analysis method can predict the temperature distribution and convection heat transfer coefficient during cryogenic heat treatment.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.49-54
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• 2016

동토지반을 구성하는 지층 중 표층에 분포하는 활동층은 계절에 따라 동결과 융해를 반복하여 지표면의 동상을 야기한다. 동상 높이는 활동층의 두께에 큰 영향을 받으므로, 동토지반 상부 인프라시설의 안전한 설계 및 시공을 위하여 활동층의 두께 산정은 매우 중요한 부분을 차지한다. 본 연구에서는 경량화된 원위치 관입시험 방법인 동적 콘 관입기를 이용하여 동토지반에서 활동층이 분포하는 심도를 평가하고자 하였다. 동적 콘 관입시험을 적용하기 위한 대상현장으로서 알래스카에 위치한 솔로몬 지역의 동토지반이 선택되었으며, 해당 지역의 두 개소에서 지중온도계측 및 동적 콘 관입시험이 수행되었다. 적용실험 결과 동적 콘 관입시험으로부터 획득된 동적 콘 관입지수는 활동층 및 영구동토층에서 서로 상이한 값을 나타내는바 동적 관입특성에 따른 활동층과 영구동토층의 경계부 심도가 산정되었으며, 경계부 심도에서 아이스 렌즈층으로 판단되는 구간이 감지되었다. 해당 개소에서 획득된 지중온도분포도에서 영상 및 영하 온도의 경계 심도는 본 연구의 동적 콘 관입시험으로부터 획득된 활동층 분포 심도와 부합하는 결과를 보였다. 본 연구에서 적용된 동적 콘 관입기는 대형장비의 접근 및 적용에 한계가 있는 극한지 동토 지역의 활동층 심도평가를 위하여 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권4호
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• pp.443-450
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• 2009

This study has dealt with the ice making characteristics in a rectangular vessel cooled from below direction with experiment and numerical analysis. The experiment and numerical analysis were carried out under the following conditions which are the cooling wall temperatures of -5[$^{\circ}C$], -10[$^{\circ}C$], and -15[$^{\circ}C$]. The temperature profile of non-frozen layer was calculated by numerical analysis as the form of non-dimensional temperature. From this study, it is cleared that the existence of natural convection is clearly known. And also the non-dimensional freezing amount was derived from experimental result. This correlation equation will give a useful information to the designers of ice making system.