• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1794-1801
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• 2008

2006년에 고시가 된 "철도시설 안전세부기준"(건설교통부고시 제2006-395호)에 의하면 1km 이상의 철도터널을 건설할 경우 철도터널에 대한 화재 시뮬레이션을 수행하여 철도터널 내부의 화재에 대한 안전성 분석을 실시하도록 되어있다. 철도터널에서 화재에 대한 안전성 분석을 하기 위해서는 실험적 방법과 수치해석을 이용한 방법이 있는데, 본 연구에서는 수치해석적 방법을 이용하여 터널에서의 화재유동 및 온도장 분포를 해석하였으며, 실험 결과와 비교하여 수치해석의 신뢰성 정도를 분석하였다. Fletcher 등이 수행한 모형 터널 실험을 대상으로 수치해석을 수행하였다. 터널 모형은 길이 182m, 높이 2.4m, 폭 5.4m으로 이루어져 있으며, 수치해석에서도 실험과 동일한 상황을 가정하여 해석을 하였다. 화재가 발생한 부분은 터널의 입구로부터 112m 지점이며, pool fire를 사용하였다. 화재 강도는 약 2.76MW이며, 화원으로써는 Octane을 사용하였다. 수치해석을 위하여 LES 기법을 이용한 FDS (Fire Dynamics Simulator)를 사용하였으며, 본 연구에서는 계산 속도를 증속시키고, 단일 CPU에서는 처리가 곤란한 격자수를 처리하기 위하여 여러 개의 CPU를 사용하는 병렬 처리 기법을 활용하였다. 본 연구에서 사용된 총 격자의 개수는 2.4백만개 이며, 사용된 CPU수는 7개 이다. 수치해석 결과와 실험 결과를 비교 분석하여 수치해석의 신뢰성과 FDS의 철도터널 안전성 분석에의 활용 가능성에 대하여 논하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권1호
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• pp.207-213
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• 2019

Corrosion and mechanical behavior of the hot-rolled 0.5%Gd-0.8%B-stainless steel to develop a spent nuclear fuel storage material was studied in a simulated nuclear waste treatment condition with rolling condition. The austenite and ferrite phases of the 0.5%Gd-0.8%B-stainless steels are about 88:12. The average austenite and ferrite grain size of the plane normal to rolling, transverse and normal directions of the hot rolled specimens are about 5.08, 8.94, 19.35, 23.29, 26.00 and 18.11 [${\mu}m$], respectively. The average micro-hardness of the as-cast specimen is 200.4 Hv, whereas, that of the hot-rolled specimen are 220.1, 204.7 and 203.5 [$H_v$] for the plane normal to RD, TD and ND, respectively. The UTS, YS and elongation of the as-cast and the hot-rolled specimen are 699, 484 [MPa], 34.0%, and 654, 432 [MPa] and 33.3%, respectively. The passivity was observed both for the as-cast and the hot rolled specimens in a simulated nuclear waste solution. The corrosion potential and corrosion rate of the as-casted specimens are $-343[mV_{SHE}]$ and $3.26{\times}10^{-7}[A/cm^2]$, whereas, those of the hot rolled specimens with normal to ND, RD and TD are -630, -512 and -620 [$mV_{SHE}$] and $6.12{\times}10^{-7}$, $1.04{\times}10^{-6}$ and $6.92{\times}10^{-7}[A/cm^2]$, respectively. Corrosion tends to occur preferentially Cr and B rich area.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.157-163
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• 2010

고체산화물연료전지는 세라믹 물질로 이루어지며, 세라믹 물질의 물성치는 작동조건에 따라 달라진다. 따라서, 높은 신뢰성을 가지는 시뮬레이션 모델을 개발하기 위해서는 세라믹 물질의 물성치를 정확하게 예측할 수 있어야한다. 본 논문에서는 고체산화물연료전지의 성능에 영향을 미치는 여러가지 물성치를 선택하고 그 물성치를 위한 시뮬레이션 모델이 개발되었다. 개회로전압을 위한 깁스에너지, 활성화손실을 위한 교환전류밀도, 저항손실을 위한 전기전도도가 계산되었다. 또한, 다공성 전극 내부의 물질전달 해석을 위해서 분자확산과 누센확산을 함께 고려하는 유효확산계수가 계산되었다. 이러한 계산과정 후에 물성치 모델과 전기화학반응 모델이 동시에 시뮬레이션 되었다. 해석코드의 검증을 위해서 전산해석 결과는 실험결과 및 Chan 등에 의해서 수행된 이전 연구결과와 비교되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.307-312
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• 2013

직렬형 하이브리드 자동차는 구조가 간단하고 단품들의 효율이 높기 때문에 연비성능이 우수하며, 병렬형과 비교하여 배터리, 엔진, 모터의 용량이 상대적으로 고용량인 특징을 가진다. 본 연구에서는 직렬형 하이브리드 자동차의 최적용량매칭을 통해 최적의 연비를 도출하고, 실시간 시뮬레이션 환경에서 사용될 알고리즘을 개발한다. 연구에서 진행된 용량매칭은 모터, 엔진/발전기 및 배터리를 대상으로 13개 주행 사이클에 대하여 순차적으로 이루어 졌으며, 이를 위해 Matlab 환경에서 최적화 기법인 DP(Dynamic Programming)을 사용하였다. 실시간 성능검증을 위한 차량모델은 Simulink 및 AMEsim을 기반으로 개발되었고 실시간 제어로직이 구현된 RCP(Rapid Control Proto-typing)와 연동하여 그 성능을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.425-430
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• 2012

본 연구에서는 비상시 전기 공급용 MCFC 프리커버터의 천연가스(메탄)로부터 수소의 생산량을 증가시키는 경우를 수치적으로 해석하였다. 상용 코드를 사용하였으며 촉매는 다공성 매질로 시뮬레이션 하였다. 3가지 주요 화학반응인 수증기 개질반응(SR), 수성 가스 전환(WGS) 및 직접 수증기 개질 반응(DSR)은 사용자 부프로그램을 사용하여 해석하였다. 프리컨버터에서 10%의 연료전환율을 얻기 위해 요구되는 추가 열량을 벽면을 통해 공급하게 되면 프리컨버터의 벽면 부근에서만 매우 불균일한 온도 분포와 화학반응이 일어나는 것으로 분석되었다. 이와 같은 현상은 매우 작은 열전도율을 갖는 다공성 매질의 촉매와 흡열반응으로 설명되어질 수 있다. 해석결과 프리컨버터의 길이가 짧은 경우가 보다 균일한 연료전환율을 보여 주며, 촉매의 유지 보수 면에도 길이가 짧은 경우가 유리함을 보여 주었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.545-552
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• 2015

The heat generation in PEMFC is proportional to the electrical power output. Therefore, when the fuel cell produced the maximum output, the maximum heat was generated. In order to maintain the performance of the fuel cell, thermal management is as important as pressure and humidity conditions of the reactive gas. In this study, considering the thermal management for the maximum output operation, the optimal cooling channel design specifications of bipolar plate are found for the highest cooling performance. In the current bipolar plate research, many studies focused on analyzing various factors individually but there is no more study on the interaction between design factors. In this study, the heat transfer was simulated by COMSOL Multiphysics with the main design factors which are designated shape, width and rib length. One of the experimental design methods, general full factorial design method, was used to analyze the main factor and interaction on average temperature and maximum temperature for the design specification of fuel cell bipolar plate. When analysis result shows that all of these three factors are highly important, it can confirm that the interaction occurs between the factors.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.73-82
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• 2012

A 2-dimensional heterogeneous reactor model was developed and simulated for a tube reactor of packed bed where the steam-$CO_2$ combined reforming reaction of natural gas proceeded to produce synthesis gas. Under the reactor feeding rate, 45 $Nm^3$/h, of the reactant gas stream, the 2-dimensional heterogeneous reactor model showed the similar results to those from the ASPEN simulator although there were some discrepancies between the two in the temperature and the $H_2$/CO ratio of the reformed gas at the reactor exit. The calculated enthalpy difference between the reformed gas at the reactor exit and the reactant gas fed to the reactor was closely correspondent to the total amount of heat transferred to the reactor interior from the furnace. This supports that the 2-dimensional heterogeneous reactor model was reasonably established and the numerical solution was properly obtained.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.593-601
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• 2011

다양한 작동 조건에서 고분자 전해질형 연료전지의 성능 변화를 예측하기 위한 해석 프로그램을 구성하여 열관리가 시스템의 성능에 미치는 영향을 해석하였다. 전체 시스템은 연료전지 스택, 공기공급계, 연료공급계, 열 관리계로 구성 되었으며 각 구성부의 설계점을 고려하여 열역학적 모델링을 적용 하였다. 외기온 변화와 냉각 시스템의 성능 변화에 따라 연료전지 스택의 온도 및 출력 변화가 예상되므로 탈설계 해석을 하여 전체 시스템의 성능 변화를 예측하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권4호
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• pp.283-294
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• 2020

This work aims at studying the feasibility of continuous removal of mixed heavy metal ions from simulated zinc plating wastewaters by coupling a microbial fuel cell and a microbial electrolysis cell in batch and continuous modes. The discharging voltage of MFC increased initially from 0.4621 ± 0.0005 V to 0.4864 ± 0.0006 V as the initial concentration of Cr⁶⁺ increased from 10 ppm to 60 ppm. Almost complete removal of Cr⁶⁺ and low removal of Cu²⁺ occurred in MFC of the MFC-MEC-coupled system after 8 hours under the batch mode; removal efficiencies (REs) of Cr⁶⁺ and Cu²⁺ were 99.76% and 30.49%. After the same reaction time, REs of nickel and zinc ions were 55.15% and 76.21% in its MEC. Cu²⁺, Ni²⁺, and Zn²⁺ removal efficiencies of 54.98%, 30.63%, 55.04%, and 75.35% were achieved in the effluent within optimum HRT of 2 hours under the continuous mode. The incomplete removal of Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺ ions in the effluent was due to the fact that the Cr⁶⁺ was almost completely consumed at the end of MFC reaction. After HRT of 12 hours, at the different sampling locations, Cr⁶⁺ and Cu²⁺ removal efficiencies in the cathodic chamber of MFC were 89.95% and 34.69%, respectively. 94.58%, 33.95%, 56.57%, and 75.76% were achieved for Cr⁶⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺ in the cathodic chamber of MEC. It can be concluded that those metal ions can be removed completely by repeatedly passing high concentration of Cr⁶⁺ through the cathode chamber of MFC of the MFC-MEC-coupled system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.412-420
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• 2016

Effect of $H_2S$ on reactivity of oxygen carrier was measured and discussed using fluidized bed reactor and SDN70 oxygen carrier. We could get 100% of fuel conversion and $CO_2$ selectivity even though $H_2S$ containing simulated syngas was used as fuel for reduction. Absorbed sulfur was released during oxidation and $N_2$ purge step after oxidation as $SO_2$ form. We could get 100% of fuel conversion and $CO_2$ selectivity during cyclic reduction-oxidation tests up to 10th cycle. However, only 6~7% of sulfur can be removed during oxidation and $N_2$ purge step and 93~94% of sulfur was accumulated in the oxygen carrier. Therefore we could conclude that total removal of sulfur was not possible. $SO_2$ emission during oxidation decreased as the number of cycle increased. Therefore we could expect that the reactivity of oxygen carrier will be decreased with time.