• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.69-77
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• 2011

[ $CO_2$ ]원천 분리 수소제조 반응시스템은 금속 산화물의 산화/환원 반응을 이용하여 기존의 수증기-메탄 개질 반응을 3단계의 반응시스템으로 분리함으로써 메탄 연소 시 발생되는 $CO_2$를 원천적으로 분리함과 동시에 고순도 수소를 별도의 후단 공정없이 직접 생산해 내는 신 개념의 수소 생산 기술이다. 반응 시스템은 크게 연료(즉, $CH_4$)가 공급되는 연료반응기(FR: Fuel Reactor), 수증기가 공급되는 수증기반응기(SR: Steam Reactor) 및 공기가 공급되는 공기반응기(AR: Air Reactor)로 구성되며, 다른 반응기와 비교하여 반응 매체의 전환율과 선택도를 높이기 위하여 긴 체류 시간을 확보할 수 있는 두 개의 이동 층(FR, SR)으로 구성되었다. 본 연구에서는 200 L/h의 수소를 생산할 수 있는 매체 순환식 이동층 반응기 제작을 목적으로 수소발열량 기준 0.55kW급 이동 층 반응기의 개념 설계 및 cold model을 설계 제작하고 주요 운전 변수에 따른 수력학적 특성을 결정하였다. 개념 설계 결과 원하는 매체 전환율을 얻기 위해 필요한 고체 순환속도범위($20{\sim}100kg/m^2s$)를 결정하였다. Cold-model 실험 결과, loop-seal의 유속이 증가함에 따라 고체 순환 속도가 증가하였으며 이를 통하여 고체 순환속도 조절이 가능하였다. 반응시스템의 안정적인 조업을 위해서는 이동층(FR, SR) 조업 조건을 최소 유동화 속도 부근으로 유지하는 것이 좋은 것으로 나타났다. 이동층 내 고체 체류 량은 기상유속 및 고체 순환 속도 종가에 따라 감소하였다. 본 연구를 통하여 조업조건에서 개념 설계에서 원하는 고체 순환 속도 및 흐름 특성을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.306-309
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• 2005

One of the most critical issues in sol id oxide fuel cell (SOFC)running on hydrocarbon fuels is the risk of carbon formation from the fuel gas. The simple method to reduce the risk of carbon formation from the reactions is to add steam to the fuel stream, leading to the carbon gasification react ion. However, the addition of steam to fuel is not appropriate for the auxiliary power unit (APU) and potable power generation (PPG) systems due to an increase of complexity and bulkiness. In this regard, many researchers have focused on so-called 'direct methane' operation of SOFC, which works with dry methane without coking. However, coking can be suppressed only by the operation with a high current density, which may be a drawback especially for the APU and PPG systems. The single chamber fuel cell (SC-SOFC) is a novel simplification of the conventional SOFC into which a premixed fuel/air mixture is introduced. It relies on the selectivity of the anode and cathode catalysts to generate a chemical potential gradient across the cell. Moreover it allows compact and seal-free stack design. In this study, we fabricated honeycomb type mixed-gas fuel cell (MGFC) which has advantages of stacking to the axial direction and increasing volume power density. Honeycomb-structured SOFC with four channels was prepared by dry pressing method. Two alternative channels were coated with electrolyte and cathode slurry in order to make cathodic reaction sites. We will discuss that the anode supported honeycomb type cell running on mixed gas condition.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.382-387
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• 2008

착체중합법을 이용하여 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 $1080^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 페롭스카이트 분리막을 제조하였다. 밀봉 재료로 gold ring, Pyrex ring 및 Pyrex 분말을 사용하여 가스누출 실험을 수행하였다. $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 산소투과량 분석결과 온도가 증가함에 따라 산소투과량은 증가하였고, $900^{\circ}C$에서 $0.74mL/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. $950^{\circ}C$에서 밀봉 재료에 따른 투과 특성 분석 결과, gold ring을 이용할 경우 높은 산소투과량을 보인 반면, Pyrex를 밀봉재로 사용할 경우 낮은 투과량을 보였다. 이는 Pyrex를 밀봉재로 이용할 경우 분리막 표면으로 유리가 침투하여 유효 산소투과면적을 감소시켰기 때문이며, 광화학 현미경 분석으로 Pyrex 유리의 확산 침투를 확인하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 추계 학술대회 논문집
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• pp.87-95
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• 2005

삼중수소를 사용하는 자발광유리관의 제조에 필요한 4가지 핵심 기술 중 레이저를 이용한 밀봉/절단기술을 개발하였다. 상용 제품을 분석한 결과 유리관의 재질은 pyrex 이었고 레이저는 유리가공에 적절한 펄스형 이산화탄소 레이저를 사용하였다 유리관의 밀봉/절단에 영향을 미치는 인자들로는 레이저빔의 강도 지속시간 조사 방법, 유리관 내부의 압력 등이었다. 전 공정은 2단계로 이루어져 1단계에서는 삼중수소를 주입하고 유리관의 양단을 밀봉하였으며 2단계에서는 삼중수소가 봉입된 유리관을 원하는 길이로 밀봉/절단하였다. 각 공정에서 유리관의 밀봉은 defocusing된 레이저빔을 사용하였으며 절단은 focusing된 빔을 사용하였다. 밀봉/절단 후에는 잔여 열응력에 의한 파열을 방지하기 위하여 열처리를 하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권1호
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• pp.38-44
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• 2003

원자력발전소의 안전성등급 기기에 적용되는 비파괴검사는 실제 결함을 실현한 시험편을 사용하여 결함탐지능력을 검증하도록 하는 기량검증이 요구되고 있다. 가동중인 원전에서 발생 가능한 균열으로는 기계적 피로균열, 열 피로균열 및 입계부식균열 등이 있으나 본 연구에서는 기계적 피로균열을 대상으로 하였다. 인장 피로하중을 사용하여 기계적 피로결함을 제조하기 위해서 시험편을 설계하였고 원하는 피로결함 파면의 조도를 얻기 위해서 인가하중의 크기 및 사이클 수를 조절하여 피로결함을 발생시켰다. 발생된 결함에 대한 정확한 크기와 위치에 대한 물리적 정보를 얻은 후에 결함이 설계된 크기와 위치에 존재하도록 기밀용접을 실시하였다. 기밀용접 후 잔여 용접 흠은 가스 텅스텐 아크용접 및 플럭스 코어드 아크용접으로 채워졌다. 최종 완성된 피로결함 시험편을 방사선투과검사 및 초음파탐상검사를 통하여 검사한 결과, 설계된 길이와 깊이로 피로결함이 형성되었음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.67-73
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• 2014

고온고압의 밸브에서 연소가스의 유입을 방지하는 흑연 씰은 밸브 축의 구동으로 인한 마찰 및 마모에 노출된다. 흑연 씰의 마모로 인해 고온 가스 제어가 불가능해지기 때문에 씰의 마모 특성을 예측하는 것은 매우 중요하다. 본 논문은 비마모율을 마모 특성에 대한 척도로 설정하고 접촉하중, 미끄럼 속도, 온도 등을 변수로 하여 흑연의 왕복동 마모 시험을 수행하였다. 반응표면분석법에 근거하여 실험계획을 정립하고 시험 결과에 대하여 분산분석법을 통하여 유효한 수학적 모델을 제시하였다. 또한, 마모된 표면의 SEM 분석을 통해 특정 조건에서의 마모 메커니즘을 분석하고 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권6호
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• pp.446-454
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• 2010

압축공기를 활용한 가스터빈 발전방식(CAES-G/T)은 태양열이나 풍력과 같은 신재생 에너지의 출력 변동성을 조절하는 유력한 수단 중 하나로 고려되고 있다. 국내에서 CAES 발전이 실용화된다면 지질여건상 암반터널식이 채택될 가능성이 크다. 암반터널식 CAES 시설에서는 압축공기 저장공간을 밀폐시키기 위한 콘크리트 플러그의 설치가 필요하므로 플러그의 형상과 크기를 결정하는 것이 중요한 설계변수가 된다. 파괴에 대한 안전율 분포와 접촉부 접촉압력 분포 분석을 통해 2가지 형태의 콘크리트 플러그에 대한 안정성 평가를 수행하였다. 주어진 지질조건에서는 테이퍼형 플러그가 쐐기형 플러그에 비해 구조적으로 안정한 것으로 나타났다. 쐐기형 플러그의 경우 측면 접촉부에서 분리현상이 예측되었고 이러한 분리면에서 압축공기의 누출 가능성과 마찰저항의 감소가 발생할 수 있음을 보여주었다.

• 에너지공학
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• 제28권3호
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• pp.10-17
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• 2019

국내 친환경 수소차 보급 정책에 따라 수소차와 수소충전소 인프라 개발에 대한 관련 업계의 연구는 활발하게 진행 중이다. 반면에 수소차와 수소충전소의 내구성 및 신뢰성에 직접적인 영향을 주는 기밀용 비금속 소재(라이너, 씰, 개스킷 등)의 위험성 평가 및 재료에 관한 실증 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 FMEA를 활용하여 고압 수소 설비에 사용되는 비금속 부품의 라이너와 씰에 대한 위험요소를 도출한 후 심각도, 발생빈도, 검출도 등급을 점수로 환산하여 RPN값을 산정하였다. RPN의 최대값 600, 최소값 63, 평균값이 278.5로 산출되었으며, 라이너와 씰에 대한 주기적인 관리가 중요함을 확인하였다. 더불어 비금속 고무제품에 대한 수소침지와 산소노화시험을 통해 기초 자료로 활용 가능한 물리적 실험값을 제시하고자 하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권1호
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• pp.17-23
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• 2021

The membrane-type Liquefied Natural Gas (LNG) cargo tank is equipped with a double barrier to seal the LNG, of which the secondary barrier serves to prevent LNG leakage and mainly uses fiber-reinforced composite materials. However, the composite materials have thermal expansion anisotropy, which deteriorates shape distortion and mechanical performance due to repeated thermal loads caused by temperature changes between cryogenic and ambient during the unloading of LNG. Therefore, in this study, the longitudinal thermal expansion characteristics of the composite materials were obtained using a vertical thermo-mechanical analyzer, and the elastic modulus was obtained through the tensile test for each temperature to perform thermal load analysis for each direction. This is considered that it is useful to secure reliability from the viewpoint of the design of materials for a LNG cargo hold.

• 한국포장학회지
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• 제28권2호
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• pp.81-87
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• 2022

본 연구에서는 CasNa와 TG를 혼합하여 5종의 CasNa/TG코팅액을 제조하였고, 제조한 코팅액을 종이 표면에 코팅하여 CasNa/TG 코팅지들을 제조하였다. 제조한 코팅지는 TG 함량에 따라 형태학적 특성, 인장강도 및 신장율, 열접착강도, 수증기 투과 특성에 대하여 분석하였다. CasNa/TG 코팅지의 경우 pristine CasNa 코팅지보다 신장율, 수증기 투과 특성이 개선됨을 확인하였다. FTIR 분석 결과, TG 함량이 증가함에 따라 피크의 세기가 변화하는 것을 확인하였다. 또한 SEM 분석 결과, TG 함량이 증가함에 따라 깨짐 없는 균일한 코팅층이 형성된 것을 확인하였다. 이는 TG의 도입으로 인한 CasNa 내 화학적 구조의 변화가 CasNa 기반 코팅액과 코팅지에 영향을 미치는 것으로 판단되며, 이로 인해 신장율, 수증기 투과 특성이 개선되는 것으로 판단된다. CasNa 기반 코팅지의 경우 지속 가능한 포장 소재로서 응용될 가능성이 클 것으로 예상된다. 하지만, 셀룰로오스 나노파이버, 폴리에틸렌 이민 등과 같은 첨가제를 활용하여 CasNa의 화학적·물리적 변화에 관한 추가적인 연구와 포장 소재로 사용하기 위해 요구되는 물성인 산소 및 수분 차단 특성, 내열성 등에 대하여 추가적인 연구가 필요한것으로 판단된다.