• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.594-601
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• 2014

Rare-earth (RE) nitrides can be used as magnetocaloric materials in low temperature. They exhibit ferromagnetism and have Curie temperature in the region from 6 to 70 K. In this study, Holmium nitride (HoN) nano particles were prepared through plasma arc discharge technique and their magnetocaloric properties were studied. Nitrogen gas ($N_2$) was employed as an active element for arc discharge between two electrodes maintained at a constant current. Also, it played an important role not only as a reducing agent but also as an inevitable source of excited nitrogen molecules and nitrogen ions for the formation of HoN phase. Partial pressure of $N_2$ was systematically varied from 0 to 28,000 Pa in order to obtain single phase of HoN with minimal impurities. Magnetic entropy change (${\Delta}S_m$) was calculated with data set measured by PPMS (Physical Property Measurement System). The as-synthesized HoN particles have shown a magnetic entropy change ${\Delta}S_m$) of 27.5 J/kgK in applied field of 50,000 Oe at 14.2 K thereby demonstrating its ability to be applied as an effective magnetic refrigerant towards the re-liquefaction of hydrogen.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.176-182
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• 1996

소형의 고온 고압 반응장치에서의 석탄액화시 흑액, 리그닌, NaOH, 물, 나무 등을 첨가제로 사용하여 375$^{\circ}C$ 근처에서의 액체생성물의 수율과 비점분포를 분석하였다. 흑액을 석탄액화 과정 중에 첨가하게 되면 석탄액화율이 38.6% 정도 증가하나, 액화율 상승효과의 대부분은 NaOH 때문인 것으로 판단되며, 흑액 중에 포함된 황화합물은 액화과정에서 수소와 결합함으로서 휘발성의 자극성 악취를 발생시키기 때문에 불리한 요인이 될 수 있다. 액화공정에 물이 존재하면 액화 수율에는 변화가 없었으나 액화생성물 중에는 저비점 성분이 증가되며, 가스 중에는 CO가 줄고, $CO_2$성분이 증가되었다. 나무를 석탄액화시 첨가하면 생성물 중 가스의 비율이 증가하고 액체생성물도 다소 증가하게 되는데, 석탄전환율로 보면 나무의 첨가효과는 거의 무시할 수 있는 값이며, 액체 생성물 수율만으로 보면 375$^{\circ}C$에서는 3%, 40$0^{\circ}C$에서는 약 8%정토의 액체생성물의 수율 증가를 보여주었으며, 4$25^{\circ}C$에서는 가스생성물의 증가로 액체생성물의 오히려 감소하였다.

• KSBB Journal
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• 제30권2호
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• pp.63-68
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• 2015

This study aimed to develop and optimize a demucilaging process of Opuntia ficus-indica var. saboten (OFI) fruit to increase its usability as functional food ingredient and food additive. Viscozyme and Novozym 33095 as multienzyme complex having a broad spectrum of carbohydrases and pectolytic enzymes, respectively, were used in enzymatic dissolution along with high hydrostatic pressure liquefaction. To optimize the liquefaction process using high hydrostatic pressure liquefying extractor, response surface methodology with 3-factor central composite design was employed with reaction factors such as temperatures (25, 32, 40, 48, and $55^{\circ}C$), pressures (20, 40, 60, 80, and 100 MPa), and times (15, 30, 45, 60, and 75 min). At optimum conditions ($25^{\circ}C$, 100 MPa, and 58.275 min) for high hydrostatic pressure liquefaction process, the processed OFI fruit juice was predicted to have viscosity at 2.917 poise, partly due to the release of free sugars such as fructose and glucose detected using HPLC-ELSA system. The results above suggests that the OFI fruit juice with decreased viscosity may be used for various manufacturing processes of food, beverage, ice cream, and cosmetics.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.105-113
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• 2015

In order to accelerate hydrogen society in current big renewable energy trend, it is very important that hydrogen can be transported and stored as a fuel in efficient and economical fashion. In this perspective, liquid hydrogen can be considered as one of the most prospective storage methods that can bring early arrival of the hydrogen society by its high gravimetric energy density. In this study, a small-scale hydrogen liquefier has been designed and developed to demonstrate direct hydrogen liquefaction technology. Gifford-McMahon (GM) cryocooler was employed to cool warm hydrogen gas to normal boiling point of hydrogen at 20K. Various cryogenic insulation technologies such as double walled vacuum vessels and multi-layer insulation were used to minimize heat leak from ambient. A liquid nitrogen assisted precooler, two ortho-para hydrogen catalytic converters, and highly efficient heat pipe were adapted to achieve the target liquefaction rate of 1L/hr. The liquefier has successfully demonstrated more than 1L/hr of hydrogen liquefaction. The system also has demonstrated its versatile usage as a very efficient 150L liquid hydrogen storage tank.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권6호
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• pp.2545-2552
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• 2018

$SF_6$ has been widely used in high voltage power equipment, such as gas insulated switchgear (GIS) and gas insulated transmission line (GIL), because of its excellent insulation and arc extinguishing performance. However, $SF_6$ faces two environmental problems: greenhouse effect and high liquefaction temperature. Therefore, to find the $SF_6$ substitute gases has become a research hotspot in recent years. In this paper, the liquefaction characteristics of $SF_6$ substitute gases were studied. Peng-Robinson equation of state with the van der Waals mixing rule (PR-vdW model) was used to calculate the dew point temperature of the binary gas mixtures, with $SF_6$, $C_3F_8$, $c-C_4F_8$, $CF_3I$ or $C_4F_7N$ as the insulating gas and $N_2$ or $CO_2$ as the buffer gas. The sequence of the dew point temperatures of the binary gas mixtures under the same pressure and composition ratio was obtained. $SF_6/N_2$ < $SF_6/CO_2$ < $C_3F_8/N_2$ < $C_3F_8/CO_2$ < $CF_3I/N_2$ < $CF_3I/CO_2$ < $c-C_4F_8/N_2$ < $C_4F_7N/N_2$ < $c-C_4F_8/CO_2$ < $C_4F_7N/CO_2$. $SF_6/N_2$ gas mixture showed the best temperature adaptability and $C_4F_7N/CO_2$ gas mixture showed the worst temperature adaptability. Furthermore, the dew point temperatures of the $SF_6$ substitute gases at different pressures and the upper limits of the insulating gas mole fraction at $-30^{\circ}C$, $-20^{\circ}C$ and $-10^{\circ}C$ were obtained. The results would supply sufficient data support for GIS/GIL operators and researchers.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.63-73
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• 2018

잉여전력 등을 활용한 에너지저장시스템 분야에 기술에 관심이 집중되고 혁신적인 기술진보가 이루어지고 있다. 다양한 에너지저장시스템 분야 중 가스액화 방식을 활용한 액화공기에너지저장 시스템은 상당히 성숙된 기술로 알려져 있고, 높은 단위 에너지 밀도와 설치에 따른 지형적 제약이 거의 없으며 수명이 긴 저장 시스템이라는 많은 장점에도 불구하고, 단일공정 (공기액화-재기화 사이클)의 낮은 사이클 효율로 인해 상업화에 한계가 있었다. 본 연구에서는 낮은 사이클 효율을 개선하고자 2종류의 냉매(R-600a 와 메탄올)을 이용한 냉매사이클을 공기 액화 공정에 활용하여 사이클 효율을 향상시키고, 공기 압축시 발생하는 압축열을 열매체유 순환 사이클에 이용하여 이를 액화공기 재기화 공정의 터빈 입구 온도를 높이는데 활용하여 전력생산량을 추가적으로 증가시킴으로써 사이클 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 가능성을 Aspen HYSYS 공정 모사 프로그램을 활용하여 확인하였다.

• 기술혁신연구
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• 제26권2호
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• pp.69-93
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• 2018

기업들이 저원가와 높은 품질을 동시에 추구하게 됨에 따라 제품 아키텍처 기반 경쟁은 기업 전략의 중요한 일부가 되었다. 본 연구는 한 중 조선 산업(LNGC)분야 대표기업의 제품 아키텍처와 조직역량을 비교 분석하여 그들이 어떻게 혁신성과를 이루어 냈는지 고찰하였다. 그 결과, 한국기업은 동력계열의 연구개발에 있어 FGSS(Fuel gas supply system), PRS(Partial Re-liquefaction System)와 같이 에너지 효율을 개선하는 장치를 자체 개발하여 기존엔진에 추가하고, 선체 무게를 경량화 하는 등 다양한 미세조정 노력을 통해 우수한 성능을 가지게 하였다. 이는 우수한 연구조직 역량과 현장과의 긴밀한 협업을 통해 실현되었으며, 고부가가치선의 높은 매출로 이어질 수 있었다. 반면 중국 기업은 설계 및 연구개발의 편의성에 집중하여, 기존의 부품에 대한 미세조정 노력을 소홀히 했고 그 결과 동일한 부품을 사용하고도 한국의 선박에 비해 7-10% 낮은 연비 효율을 지닌 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.429-435
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• 2020

This paper describes the experimental study of reverse-Brayton refrigeration system for application to high temperature superconductivity electric devices and LNG re-liquefaction. The reverse-Brayton refrigeration cycle is designed with operating pressure of 0.5 and 1.0 MPa, cooling capacity of 2 kW at 77 K, and neon as a working fluid. The refrigeration system is developed with multi scroll compressor, turbo expander and plate heat exchanger. From experiments, the performance characteristics of used components is measured and discussed for 77-120 K of operating temperature. The developed refrigeration system shows the cooling capacity of 1.23 kW at 77 K and 1.64 kW at 110 K.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.163-172
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• 2024

본 연구에서는 이산화탄소를 배출하지 않고 수소를 운반할 수 있는 그린 암모니아 공정의 효율적인 설계를 위해 암모니아 액화 시나리오를 다르게 설계하고 이에 대한 경제성 및 환경 영향도 평가를 수행하였다. 순도 99.9 mol%의 148 kmol/hr 액화 암모니아를 생산물로 얻는 것을 목표로 설정하였고 후처리 단계에서 냉각단계 전 기-액분리를 통해 일정량의 액화 암모니아를 분리하고 고압에서 냉각하는 고압 냉각 공정과 기-액분리 과정 없이 바로 감압 후 냉각하여 기-액분리를 시켜 최종생산물을 얻는 저압 냉각 공정의 두 가지 케이스를 설정했다. 이에 대한 타당성 평가를 위해 Aspen Plus를 활용한 시뮬레이션을 수행하였다. 고압 냉각 공정은 많은 기-액분리 공정과 열교환기를 사용하여 초기장치 비용이 부담되지만 상대적으로 총 유틸리티 비용이 91.03 $/hr, duty가 2.81 Gcal/hr 낮아 유지비용이 적게 든다. 저압 냉각 공정은 초기 장치 비용이 낮고 운전이 용이하지만 급격한 압력 강하로 운전이 불안정한 것을 확인 하였다. 환경 영향도 평가 결과 고압 냉각 공정이 저압 냉각 공정보다 전력 사용량을 기준으로 산출한 이산화탄소 환산톤 배출 계수가 0.83 tCO₂eq 더 낮아 환경친화적 임을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 향후 그린 암모니아 합성 공정에서 여러 상황에 적절한 설계안을 도출할 수 있는 데이터베이스를 확보할 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권6호
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• pp.805-820
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• 2016

A fully coupled non-linear effective stress response finite difference (FD) model is built to survey the counter-intuitive recent findings on the reliance of pore water pressure ratio on foundation contact pressure. Two alternative design scenarios for a benchmark problem are explored and contrasted in the light of construction emission rates using the EFFC-DFI methodology. A strain-hardening effective stress plasticity model is adopted to simulate the dynamic loading. A combination of input motions, contact pressure, initial vertical total pressure and distance to foundation centreline are employed, as model variables, to further investigate the control of permanent and variable actions on the residual pore pressure ratio. The model is verified against the Ghosh and Madabhushi high acceleration field test database. The outputs of this work are aimed to improve the current computer-aided seismic foundation design that relies on ground's packing state and consistency. The results confirm that on seismic excitation of shallow foundations, the likelihood of effective stress loss is greater in deeper depths and across free field. For the benchmark problem, adopting a shallow foundation system instead of piled foundation benefitted in a 75% less emission rate, a marked proportion of which is owed to reduced materials and haulage carbon cost.