• 전기화학회지
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• 제12권1호
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• pp.61-67
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• 2009

Flow-field design has much influence over the performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) because it affects the pressure magnitude and distribution of the reactant gases. To obtain the pressure magnitude and distribution of reactant gases in five kinds of flow-field designs, computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed. After the CFD analysis, a single cell test was carried out to obtain the performance values. As expected, the pressure differences due to different flow-field configurations were related to the PEMFC performance because the actual performance results showed the same tendency as the results of the CFD analysis. A large pressure drop resulted in high PEMFC performance. The single serpentine configuration gave the highest performance because of the high pressure difference magnitudes of the inlet/outlet. On the other hand, the parallel flow-field configuration gave the lowest performance because the pressure difference between inlet and outlet was the lowest.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.521-528
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• 2008

중공사막 접촉기에 적절한 PVDF 중공사막을 상전이 공정에 의하여 제조하였으며, SEM 과 기체투과도에 의하여 그 특성을 분석하였다. 벤치규모 중공사막 접촉기에서 $SO_2$ 제거를 위한 흡수제는 수산화나트륨 수용액을 사용하였다. 기체는 shell side, 액체는 lumen side로 흐르는 counter-current로 실험하였으며, 흡수제의 농도, 기체의 유속, 액가스비, 유입 $SO_2$ 농도에 따른 영향을 알아보았으며, 수학적 모델링에 의해 막 물질전달계수($k_m$)를 측정하였다. 흡수제의 농도와 액기비가 증가함에 따라 기-액 계면에서 충분한 알칼리도가 제공되므로, 액체막 저항이 감소하며, 총괄물질전달 용량계수는 증가하였다. 기체유속이 증가함에 따라 기체막저항은 감소하게 되므로 총괄물질전달 용량계수는 증가하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제44권1호
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• pp.94-99
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• 2007

협심증과 급성 심근 경색증 등 관상동맥 질환이 급증함에 따라 병원 밖이나 응급실 중환자실 심도자 검사실 등에서 급성 심장 쇼크에 빠지거나 심장마비가 발생하는 경우가 많이 발생하고 있다. 이러한 심혈관 질환에는 정류성 체외생명보조장치가 널리 사용되고 있으나 이러한 장치는 그 무게와 크기로 인해 응급상황에 대처할 수 있는 능력이 작고, 막형 산화기의 전단에 인가되는 압력이 크며, 시스템 구성상 혈액이 공기에 노출된다. 박동성 혈류를 공급하기 위하여 단일 구동펌프를 이용한 시도가 있었으나 회로내의 순간 압력 상승 등으로 인한 여러 가지 단점들이 발생한다. 이러한 기존의 체외생명보조장치의 단점을 극복하고자 한국형 인공심장의 원리를 이용한 이중 박동식 혈액펌프를 개발하였다. 이 시스템의 구동원리는 막형산화기를 중심으로 전.후에 혈액펌프를 위치하여 혈액펌프를 Actuator가 한번씩 짜주는 것이다. 이런 방법으로 구동할 경우 막형산화기 후단에 있는 펌프가 음압을 동시에 일으킴으로, 막형산화기에 인가되는 큰 양압을 줄인다는 가정 하에 시스템을 개발한 것이다. 생체외 실험을 통하여 각 부분의 압력을 측정하고, 총 12건의 동물실험을 통하여 그 장점을 검증하였다

• 한국연소학회지
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• 제18권1호
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• pp.21-26
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• 2013

In the Shell coal gasification process, the syngas produced in a gasifier passes through a syngas cooler for steam production and temperature control for gas cleaning. Fly slag present in the syngas may cause major operational problems such as erosion, slagging, and corrosion, especially in the upper part of the syngas cooler (gas reversal chamber, GRC). This study investigates the flow, heat transfer and particle behaviors in the GRC for a 300 MWe IGCC process using computational fluid dynamics. Three operational loads of 100%, 75% and 50% were considered. The gas and particle flows directly impinged on the wall opposite to the syngas inlet, which may lead to erosion of the membrane wall. The heat transfer to the wall was mainly by convection which was larger on the side wall at the inlet level due to the expansion of the cross-section. In the evaporator below the GRC, the particles were concentrated more on the outer channels, which needs to be considered for alleviation of fouling and blockage.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.238-243
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• 2011

본 연구는 기존의 인공심폐기의 단점을 보완하기 위하여 혈액펌프를 사용하지 않고 혈류의 흐름을 유도할 수 있는 기구(balloon)형 인공심폐기 설계를 위한 구조적 해석을 시도하였다. 가상의 모형 인공심폐기 내에서의 혈류의 흐름패턴을 분석하기 위하여 CFD 모델링 방법을 사용하였다. 이 시스템의 작동원리는 막 산화기 주위를 기구를 사용하여 압력하중을 인가하여 주기적으로 수축.이완되도록 하였으며, 시간에 따라 변화하는 시간 함수 값은 sine 반주기와 sine 주기를 계산하여 적용하였다. 이와 같은 방법으로 기구형 인공심폐기를 설계할 경우 한 방향에 대한 혈류의 움직임을 유도할 수 있다는 가정 하에 구조적 해석을 하였다. 실험결과 CFD 시뮬레이션을 통하여 인공심폐기의 입구와 출구에 서의 혈류의 속도와 압력을 측정하여 분석한 결과 한 방향에 대한 혈류의 유동이 발생하는 것을 확인하였다. 이와 같은 CFD 시뮬레이션은 혈류의 흐름특성을 미리 예측할 수 있어 인공심폐기 설계에 있어서 최적화된 디자인을 제공할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.315-323
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• 2021

The air-cooled proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) stacks, which is widely used in small-sized PEMFC, have a problem in that durability is weaker than that of the water-cooled type. Because the cathode is open to the atmosphere and the structural problem of the air-cooled stack, which is difficult to maintain airtightness, is highly likely to form a hydrogen/air boundary during start-up/shut-down (SU/SD). Through the accelerated durability evaluation of the 20 W air-cooled PEMFC stack, the purpose of this study was to find out the cause of the degradation of the stack and to contribute to the improvement of the durability of the air-cooled PEMFC stack. In this study, it was possible to evaluate durability in a relatively short time by reducing 20-30% of initial performance by repeating SU/SD 1,000 to 1,200 times on an air-cooled PEMFC stack. After disassembling the stack, each cell was divided into two and the performance analysis showed that the electrode degradation was more severe in the anode outlet membrane electrode assembly (MEA), which facilitates air inflow as a whole, than in the inlet MEA. It was shown that the cathode Pt was dissolved/precipitated to deteriorate the polymer ionomer inside the membrane.

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.68-74
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• 2021

고분자전해질 연료전지 성능에서 기체확산층 압축률은 계면 접촉 저항과 전극으로의 반응물 전달 및 전극 내 수분 포화도에 영향을 주는 중요한 변수이다. 본 연구에서는 국내 상용 제품인 JNT20-A3를 이용하여 기체확산층 압축률에 대한 연료전지의 성능 평가를 수행하였다. 전극면적 25 ㎠ 단위 전지를 이용하여 상대습도 조건과 압축률에 대한 전기화학 임피던스 분광법과 분극 곡선을 측정하였다. 기체확산층을 18.6%에서 38.1%으로 압축시켰을 때 상대습도 100, 25% 조건에서 ohmic 저항이 각각 8, 30 mΩ·㎠이 감소하여 기체확산층 압축률이 증가할수록 접촉 저항이 감소하는 것과 동시에 막의 수화도가 증가하는 것을 확인하였다. 상대습도 조건에 대한 ohmic 저항의 변화 경향을 통하여, 압축률을 증가시켰을 때 기체확산층의 기공이 감소하여 공기극에서의 물 역확산과 전해질 막의 수화도가 증가하는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.825-829
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• 2011

본 연구에서는, 미소유체시스템 상에서 정밀한 유체 제어를 위해 입력압력이 변하여도 일정한 유량을 유지할 수 있는 수동형 유량제어기를 개발함에 있어, 주기적으로 변화하는 압력에 대한 유량제어기의 동적특성을 평가하였다. 압력 변화의 주기보다 짧은 시간 내에 유량을 측정하기 위하여 입자영상속도계(Particle Image Velocimetry, PIV) 방법을 이용하였다. 지름이 $0.7{\mu}m$ 인 형광입자가 담긴 탈이온수를 유량제어기에 공급하고, 펄스레이저와 형광현미경을 이용하여 $10{\mu}s$ 간격의 연속된 사진을 얻고 이를 분석하여 유량제어기를 통과한 후의 유체의 속도를 측정하였다. 개발된 유량제어기는 20kPa 과 50kPa 사이를 주기적으로 변화하는 60Hz 의 압력 하에서 0.194${\pm}$0.014m/s의 일정한 유속을 유지함을 실험적으로 확인하였다. 압력의 주파수를 1~60Hz 까지 변화시켜가며 수행한 실험에서도 유량제어기는 압력의 주파수에 상관없이 $5.82{\pm}0.29\;{\mu}l/s$ 의 일정한 유량 공급이 가능함을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권12호
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• pp.2205-2213
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• 2000

NF와 RO를 이용한 용존성 물질의 제거특성을 관찰하기 위해 UF로 전처리된 지하수가 파일럿플랜트에 6개월 동안 연속 공급되었다. 그리고 NF와 RO에서 발생한 막 오염의 특성을 파악하고 막 오염물질을 규명하기 위해서 파일럿플랜트에서 NF와 RO를 분리하여 autopsy test를 실시하였다. Autopsy test에서는 파일럿플랜트에서 사용된 막의 투과플럭스와 화학세정에 따른 플럭스의 회복율을 측정하였다. 아울러 여기서 발생한 폐세정액의 수질을 분석하여 막 오염물질의 구성성분을 알아보고자 하였다. NF와 RO1의 비플럭스는 운전시간 100일 이후에 급격히 감소하기 시작하였고 RO1에서의 감소율이 NF에서보다 컸다. 회수율이 낮온 RO2의 비플럭스는 점진적으로 감소하였다. 파일럿플랜트에서 용존성 무기물질의 제거율은 전기전도도로 NF, RO1, RO2 막에서 각각 76.3%, 88.2%, 95.3%로 RO2에서 가장 높았다. 용존성 유기물질의 제거율은 TOC로 80%정도였다. 와권형 NF와 RO의 막 오염은 원수 유입부보다는 농축수 유출부에서 많이 발생하였다. 이것은 유출부로 갈수록 막면선속도가 낮아지고 원수 중 오염물질의 농도가 높아졌기 때문이다. 막 오염물질의 주성분은 무기성 Ca염과 유기성 Si염인 것으로 생각되며 비가역적 막 오염에 기여도가 가장 큰 물질은 Fe인 것으로 생각된다. 막 오염물질의 형상을 SEM으로 관찰한 결과 최근접 표면에 유기물질이 부착되어 있고 그 위에 판상모양의 무기성분이 쌓여 있는 형태가 관찰되었다. 미생물 막 오염은 거의 관찰되지 않았는데 이것은 UF에서 1차로 대부분의 미생물이 제거되었기 때문이다.

• 멤브레인
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• 제24권3호
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• pp.223-230
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• 2014

바이오가스로부터 폴리설폰 분리막을 이용한 메탄 농축 특성을 수치해석 방법으로 분석하였다. 향류 흐름 분리막 공정의 지배 방정식을 유도하고 무차원화 한 후 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어을 이용하여 공정모사하였다. 공급 기체의 메탄 몰분율이 0.5인 경우 주어진 전형적 운전조건 상태에서 분리막 길이에 따른 잔류 측의 메탄 몰분율은 시점에서 종점으로 이동하면서 0.5에서 0.8로 증가하였으며 공급유량 대비 잔류유량 비율은 1.0에서 0.57으로 감소하였다. 공급 메탄 몰분율을 0.9로 변화시킨 경우 잔류 측의 최종 메탄 몰분율은 0.93으로, 공급대비 잔류유량은 0.91로 증가하였다. 공급 측 압력이 증가하여 투과 측 압력 대 공급 측 압력 비 값이 0.33에서 0.17로 변경될 경우 단 수율이 0.1과 같이 낮은 영역에서는 잔류 측 메탄 농도 변화가 거의 없는 반면, 단 수율이 0.3과 같이 높은 영역에서는 증가함을 확인할 수 있었다. 분리막 면적이 $1.14m^2$에서 $2.57m^2$로 증가되면 단 수율의 변화에도 불구하고 잔류 측 메탄 농도가 비교적 높게 유지됨을 알 수 있었다.