• 방사성폐기물학회지
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• 제15권4호
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• pp.321-332
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• 2017

전극 구성에 따른 고효율 전해정련공정의 일반적인 모델을 구축하기 위하여, 상미분방정식 인터페이스를 갖는 COMSOL Multiphysics V5.3 전착 모듈을 사용하여 수치해석을 실시하였다. 구축된 모델은 한국원자력연구원에서 제작한 실험실 규모 (1kg 우라늄/day 규모) 다중배열전극 전해정련장치를 사용해 전극 간 거리, 전극 배열을 변수로 하여 실시한 실험의 전류밀도-전위 곡선과 비교하였다. 공정온도는 $500^{\circ}C$이다. 용융염은 3wt% $UCl_3$가 포함된 LiCl-KCl 공융염을 사용하였다. 검증된 모델을 이용하여 전류밀도-셀전위 곡선을 계산한 결과 전극 간 거리가 가까울수록, 전극 배열은 양극/음극 면적비가 증가할수록 셀 전위가 낮아져 전해정련장치의 우라늄 처리효율을 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 이러한 접근은 고출력 사용후핵연료 전해정련기의 안전설계를 위한 데이터베이스 구축에 유용할 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.302-306
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• 2017

고분자전해질 연료전지에서 습도는 성능과 내구성에 많은 영향을 준다. 습도가 높아지면 일반적으로 성능이 향상되는데 높은 습도는 플러딩을 발생시킬 위험성도 있다. 미세 유로셀에서 상대습도를 변화시키며 I-V곡선, LSV, 사이클로 볼타메트리(CV), 임피던스을 측정했다. 70%이상에서 플러딩 현상이 발생함을 확인했다. 고분자막의 이온전도도는 상대습도 80%에서 최고값에 도달했고, 전극의 활성은 플러딩 후에도 상대습도 증가에 따라 상승했다. 상대습도 80%에서 최고 성능 $1,700mA/cm^2$(@0.6 V)을 얻었다. 상대습도 80%에서 플러딩에 의해 물질전달이 방해 받는 것에 비해 막의 이온전도도 향상이 성능에 더 큰 영향을 줌을 보였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.21-30
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• 2008

전력 에너지 소비의 급격한 증가와 환경오염, 화석연료의 고갈, 그리고 고유가에 대한 에너지 자원의 대처방안으로 신재생 에너지원에 대한 연구가 진행되고 있다. 다양한 대체 에너지들 중에서 연료전지 발전은 지속적인 원료공급시 연속적으로 화학반응 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서 연료비 부담이 없으며, 에너지 변환효율이 높고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없다. 또한 소규모 구성과 복합 구성이 가능하고, 전형적인 발전시스템과 달리 기계적인 진동과 소음이 낮다. 이처럼 연료전지를 이용한 발전시스템 분야의 연구와 실용화가 진행되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 PSCAB/EMTDC를 사용하여 삼상 380[V], 50[kW]급 연료전지 발전시스템의 모델링 및 구성된 연료전지 발전시스템의 전력신호를 웨이블릿 기법으로 분석하고, 분석된 결과를 전력품질의 관점으로 평가하여 해당 시스템의 모의 성능을 평가하고자 한다. 이를 통하여 보다 상세한 연료전지 발전 모델과 운전에 따른 문제점을 도출할 수 있으며, 특히 계통연계 시 발생하는 다양한 전력품질 및 신호 특성을 선행하여 연구할 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2019

암모니아 생산은 이전부터 비료, 식량과 관련되어 많은 연구가 이루어져 왔는데, 최근 신재생 에너지에 대한 관심이 커짐에 따라 암모니아 또한 에너지로서 내연기관이나 연료전지로 활용이 기대되어 더 많은 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 하지만 암모니아를 생성하기 위해서 하버-보쉬법을 사용하는데, 150-300기압과 $350-550^{\circ}C$ 이상의 높은 압력과 온도가 필요하므로 지구 에너지의 1-2%를 사용할 만큼 암모니아 생산에 많은 에너지가 소모되며, 주로 화석연료가 사용된다. 위와 같은 반응에 사용되는 에너지를 줄임으로 이산화탄소 배출량을 줄여 환경문제에도 대응할 수 있기 때문에 반응온도 및 압력을 줄이는 노력이 필요하다. 본 총설에서는 암모니아를 생산하기 위한 방법 중 특히 상온, 상압에서의 전기화학적 질소환원반응 결과들을 소개한다. 실험 결과뿐만 아니라 밀도범함수 계산을 통하여 전기화학적 질소환원반응 메커니즘 연구가 많이 되었으며, 더 많이 전기화학반응에 참여할 수 있도록 하는, 나노 와이어, 다공성 전극과 같은 나노구조화 전극설계에 대한 다양한 연구 결과들 또한 제시한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.81.2-81.2
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• 2011

The gas diffusion layer (GDL) consists of two main parts, the GDL backing layer, called as a substrate and the micro porous layer (MPL) coated on the GDBL. In this process, carbon particles of MPL penetrates to the GDBL consequently forms MPL penetration part. In this study, the micro porous layer (MPL) penetration thickness is determined as a design parameter of the GDL which affect pore size distribution profile through the GDL inducing different mass transfer characteristics. The pore size distribution and water permeability characteristics of the GDL are investigated and the cell performance is evaluated under fully/low humidification conditions. Transient response and voltage instability are also studied. In addition, to determine the effects of MPL penetration on the degradation, the carbon corrosion stress test is conducted. The GDL that have deep MPL penetration thickness shows better performance in high current density region because of enhanced water management, however, loss of penetrated MPL parts is shown after aging and it induces worse water management characteristics.

• 한국재료학회지
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• 제25권1호
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• pp.48-53
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• 2015

$TiH_2$ nanopowder was made by high energy ball milling. The milled $TiH_2$ and CNT powders were then simultaneously synthesized and consolidated using pulsed current activated sintering (PCAS) within one minute under an applied pressure of 80 MPa. The milling did not induce any reaction between the constituent powders. Meanwhile, PCAS of the $TiH_2$-CNT mixture produced a Ti-TiC composite according to the reaction ($0.92TiH_2+0.08CNT{\rightarrow}0.84Ti+0.08TiC+0.92H_2$, $0.84TiH_2+0.16CNT{\rightarrow}0.68Ti+0.16TiC+0.84H_2$). Highly dense nanocrystalline Ti-TiC composites with a relative density of up to 99.7% were obtained. The hardness and fracture toughness of the dense Ti-8 mole% TiC and Ti-16 mole% TiC produced by PCAS were also investigated. The hardness of the Ti-8 mole% TiC and Ti-16 mole% TiC composites was higher than that of Ti. The hardness value of the Ti-16 mole% TiC composite was higher than that of the Ti-8 mole% TiC composite without a decrease in fracture toughness.

• Corrosion Science and Technology
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• 제20권6호
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• pp.347-360
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• 2021

Currently, the demand for eco-friendly energy sources is high, which has prompted research on polymer electrolyte membrane fuel cells. Both aluminum alloys and nickel alloys, which are commonly considered as materials of bipolar plates in fuel cells, oxide layers formed on the metal surface have excellent corrosion resistance. In this research, the electrochemical characteristics of 6061-T6 aluminum alloy and Inconel 600 were investigated with chloride concentrations in an acid environment that simulated the cathode condition of the PEMFC. After potentiodynamic polarization experiments, Tafel analysis and surface analysis were performed. Inconel 600 presented remarkably good corrosion resistance under all test conditions. The corrosion current density of 6061-T6 aluminum alloy was significantly higher than that of Inconel 600 under all test conditions. Also, 6061-T6 aluminum alloy and Inconel 600 presented uniform corrosion and intergranular corrosion, respectively. The Ni, Cr, and Fe, which are the main chemical compositions of Inconel 600, are higher than Al in the electromotive force series. And a double oxide film of NiO-Cr₂O₃, which is more stable than Al₂O₃, is formed. Thus, the corrosion resistance of Inconel 600 is better.

• 한국재료학회지
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• 제24권9호
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• pp.495-501
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• 2014

Despite having many attractive properties, $ZrO_2$ ceramic has a low fracture toughness which limits its wide application. One of the most obvious tactics to improve its mechanical properties has been to add a reinforcing agent to formulate a nanostructured composite material. Nanopowders of $ZrO_2$ and Cr were synthesized from $CrO_3$ and Zr powder by high energy ball milling for 10 h. Dense nanocrystalline $2/3Cr-ZrO_2$ composite was consolidated by a high-frequency induction heated sintering method within 5 min at $600^{\circ}C$ from mechanically synthesized powder. The method was found to enable not only rapid densification but also the inhibition of grain growth, preserving the nano-scale microstructure. Highly dense $2/3Cr-ZrO_2$ composite with relative density of up to 99.5% was produced under simultaneous application of a 1 GPa pressure and the induced current. The hardness and fracture toughness of the composite were 534 kg/mm2 and $7MPa{\cdot}m1/2$, respectively. The composite was determined to have good biocompatibility.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.102-112
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• 2012

The vast stores of biomass available in the worldwide have the potential to displace significant amounts of fuels that are currently derived from petroleum sources. Fast pyrolysis of biomass is one of possible paths by which we can convert biomass to higher value products. The wood pyrolysis oil (WPO), also known as the bio crude oil (BCO), have been regarded as an alternative fuel for petroleum fuels to be used in diesel engine. However, the use of BCO in a diesel engine requires modifications due to low energy density, high water contents, low acidity, and high viscosity of the BCO. One of the easiest way to adopt BCO to diesel engine without modifications is emulsification of BCO with diesel and bio diesel. In this study, a diesel engine operated with diesel, bio diesel (BD), BCO/diesel, BCO/bio diesel emulsions was experimentally investigated. Performance and gaseous & particle emission characteristics of a diesel engine fuelled by BCO emulsions were examined. Results showed that stable engine operation was possible with emulsions and engine output power was comparable to diesel and bio diesel operation. However, in case of BCO/diesel emulsion operation, THC & CO emissions were increased due to the increased ignition delay and poor spray atomization and NOx & Soot were decreased due to the water and oxygen in the fuel. Long term validation of adopting BCO in diesel engine is still needed because the oil is acid, with consequent problems of corrosion and clogging especially in the injection system.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권1호
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• pp.123-136
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• 2018

본 연구의 목적은 고준위폐기물 처분기술 개발과 관련하여 현장실증 연구를 위해 사용될 공학규모 이상의 균질 완충재 블록을 제작하기 위한 새로운 방법론을 제시하는 것이다. 이와 관련하여 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 재하 및 냉간등방압프레스(CIP; Cold Isostatic Press) 기법을 국내 최초로 완충재 제작에 적용하였다. 또한 소요 밀도기준을 충족하는 완충재 블록을 생산하기 위한 최적의 제작조건(프레스 및 CIP의 소요 압력)과 현장 적용성을 분석하였다. 상기 기법의 적용을 통해 완충재 블록 내 밀도분포 편차가 현저히 감소하였으며, 이와 동시에 평균 건조밀도가 소폭 상승하고 약 5%의 크기가 감소하였다. 또한 CIP 적용을 통해 응력이완(stress release) 현상이 감소하고, 이로 인해 시간 경과에 따른 표면균열 발생이 현저히 저감됨을 시험제작을 통해 확인하였다. 본 연구에서 제시된 방법론은 공학규모 이상의 균질한 완충재 블럭을 성형할 수 있으며, 또한 이는 선진핵주기 고준위폐기물처분시스템(AKRS; Advanced Korea Reference Disposal System of HLW)의 완충재 소요 밀도기준을 충족하는 것으로 분석되었다.