The modeling of PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cell system consisting of fuel cell stack and BOP (Balance of Plant) is presented in this paper. The effects of temperature, pressure (air, hydrogen), and humidity on the fuel cell system performance were mainly investigated using thermo-dynamical and electro-chemical equations. To understand the power distribution characteristics of fuel cell system, the effects of operating temperature and air pressure on maximum power and system power were also demonstrated. Through this study, we can get the basic insight into the fuel cell stack and BOP component sizing and it can be used effectively for the optimization of the practical fuel cell systems in purpose.
Painting has protected metallic stack but the paint films may be degraded and corrosion problem can be arisen. To protect the painted metal stack, cathodic protection can be applied. If cathodic protection is applied to bare metal, only small area may be protected. However, if cathodic protection is applied to painted metal surface, large area can be protected and the lifetime of paint films can be extended. High corrosion resistant alloys were corroded at a Flue Gas Desulfurization (FGD) facility of power plant within a short period and thus cathodic protection can be used to protect these metals. On the base of computer simulation, if cathodic protection is applied to bare metal in a FGD environment, it was estimated that applied current could almost be spent to protect area near the anode. However, if cathodic protection is applied to high resistant-coated metal, the much larger area from the anode could be effectively protected.
최근 전 세계적으로 이상화탄소 배출규제에 대응하기 위해 신에너지를 동력원으로 하는 자동차에 관심이 증가하고 있다. 그중 이온 교환막 연료전지(PEMFC)는 내연기관을 대신에 자동차 동력원으로 많이 사용되어지고 있으며 양산화를 위한 노력을 전 세계적으로 하고 있다. 하지만 이러한 수소 자동차가 시장과 소비자의 요구 조건을 충족하기 위해서는 내구성을 개선하여야 한다. 현재 선진사들을 중심으로 수소 자동차의 내구성을 개선하기 위해 노력하지만, 대부분 실험적 방법으로 내구성의 분석 및 평가를 수행하고 있다. 하지만, 이러한 방법은 비용과 시간이 많이 들기 때문에 경제적이지 못하다. 본 기고문에서는 내구성에 영향을 받는 인자, 연료전지 시스템 내구성을 예측하고 평가할 수 있는 수소 자동차 내구성 모델 개발에 필요한 수식에 관한 연구, 그리고 내구성 개선을 위한 해석적 방법(simulation)에 관한 연구 동향을 소개하고자 한다.
본 논문에서는 안드로이드 2.3에서 어플리케이션 실행 시 가비지 컬렉션(garbage collection)으로 인하여 발생하는 성능 저하를 감소시키기 위한 자바(Java) 객체들의 스택 할당(stack allocation) 기법을 제안하였다. 제안한 스택 할당 기법에서는 자바 객체들을 가비지 컬렉션이 되는 힙(Heap) 영역 대신에 스택에 할당함으로써 실행 시 가비지 컬렉션 대상이 되지 않게 한다. 제안한 기법의 성능 검증을 위하여 실제 자바 벤치마크에서 널리 사용되고 있는 Caffeinemark 및 자체 벤치마크 어플리케이션을 통해 안드로이드 스마트 폰에서 비교 실험을 하였다. 그 결과 자바 객체들의 스택 할당에 따르는 동작상의 오버헤드로 인한 수행 속도의 저하는 미미함을 보이면서도 가비지 컬렉션 수행 빈도는 상당히 감소시켜 어플리케이션 동작 및 사용자 인터페이스 성능 향상을 가져왔다.
풍진동(Wind-induced vibration)은 바람에 의해 구조물에 진동이 발생하는 현상으로써 세장비가 큰 열기기 Stack 설계시 고려해야 할 중요한 사항이다. 따라서, 국제 규격에는 풍진동에 대한 설계 인자와 각 범위에 대해 필요한 고려 사항을 정의하고 있다. 규격에 의한 설계 검증은 몇몇 인자를 이용하여 간단하게 확인이 가능하다는 장점이 있는 반면, 실제 풍진동에 의한 영향을 정량적으로 평가하지 않기 때문에 실제 필요한 것보다 과도한 설계를 요구할 수 있다는 단점이 있다. 또한 여러 제약조건으로 Code 상의 요구조건을 만족하지 못하는 경우 실제 시스템의 거동을 예측할 수 없다는 단점이 있다. 이러한 점을 보완하기 위해 CFD 와 FEM 등의 수치적 해석 방법을 통해 풍진동이 실제 Stack에 미치는 영향을 해석하여 설계 적정성을 검증하여 Code 상의 요구 조건과 비교하였다.
본 논문에서는 대표적인 ESD 보호회로인 SCR, LVTSCR을 기반으로 하여 특정한 어플리케이션의 요구 전압에 맞추어 설계하기 위한 Stack 기술에 대하여 서술한다. 또한 기존 구조와는 다른 SCR 기반의 ESD 보호회로를 제시하여 Stack기술에 적용함으로써, 주요 파라미터인 트리거 전압과 홀딩 전압의 변동에 대하여 검증한다. 새로이 추가되는 SCR 기반의 보호 회로의 경우 추가적인 N+, P+ 영역의 삽입으로 인해 보다 높은 홀딩 전압을 갖는 ESD 보호회로이다. 또한 시놉시스사의 T-CAD 시뮬레이터를 이용하여 제안된 ESD 보호회로의 전기적 특성을 검증을 실시하였다.
Korea Electric Power Corporation (KEPCO) started a fuel cell project to develop alternative sources of electric power because of the rapid increase in power demand and global environmental problems. For the development of a molten carbonate fuel cell (MCFC), KEPCO started the project in 1993 to develop a 2 kW MCFC system and finished it at the end of 1996. In this project, $ASPEN^+$ was utilized to design the 2 kW MCFC generation system. Based on this simulation, a power generation system was designed and installed for operation and a long term test of internally manifolded 2 kW class MCFC stack. This stack has 20 cells with an effective electrode area of $1000\;cm^2$. It was run at 0.84 V and $150\;mA/cm^2$ and was operated for more than 3,250 hours continuously. This paper describes the system configuration and its control and measurement units. An analysis of the stack performance, the effect of gas utilization ratio, and the stack performance requirements are also discussed.
The purpose of this study is to analyze and evaluate the 3 types of indoor ventilation methods such as natural, mechanical, and hybrid ventilation in high-rise building which is affected by stack effect and outdoor air pressure. For the evaluation of the ventilation capacity, CFD simulation was performed in a typical high-rise residential building. The results of the simulations are as follows: 1) Natural ventilation method is not enough to the regulation. 2) In case of mechanical ventilation, congested area is occurred but meets the regulation. 3) In case of hybrid ventilation with stack effect, all the areas of indoor meet the regulation and congested area is reduced. 4) In case of high-rise building, the differences of ventilation rate among houses in the building are not large because the mechanical ventilation is main factor.
The use of a separator to control stack temperature in a molten carbonate fuel cell was studied by numerical simulation using a computational fluid dynamics code. The stack model assumed steady-state and constant-load operation of a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure. Representing a conventional cell type, separators with two flow paths, one each for the anode and cathode gas, were simulated under conditions in which the cathode gas was composed of either air and carbon dioxide (case I) or oxygen and carbon dioxide (case II). The results showed that the average cell potential in case II was higher than that in case I due to the higher partial pressures of oxygen and carbon dioxide in the cathode gas. This result indicates that the amount of heat released during the electrochemical reactions was less for case II than for case I under the same load. However, simulated results showed that the maximum stack temperature in case I was lower than that in case II due to a reduction in the total flow rate of the cathode gas. To control the stack temperature and retain a high cell potential, we proposed the use of a separator with three flow paths (case III); two flow paths for the electrodes and a path in the center of the separator for the flow of nitrogen for cooling. The simulated results for case III showed that the average cell potential was similar to that in case II, indicating that the amount of heat released in the stack was similar to that in case II, and that the maximum stack temperature was the lowest of the three cases due to the nitrogen gas flow in the center of the separator. In summary, the simulated results showed that the use of a separator with three flow paths enabled temperature control in a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure.
조건 분기 명령어의 예측 정확도가 매우 높아짐에 따라 상대적으로 무조건 분기 명령어의 예측이 중요해지고 있다. 그 중 RAS(Return Address Stack)를 사용하는 함수 복귀 예측은 이론적으로 오버플로가 발생하지 않는 한도 내에서 100%의 정확도를 보여야 한다. 하지만 투기적 실행을 지원하는 현대 마이크로프로세서 환경 하에서는 잘못된 실행 경로로의 수행 결과를 무효화 할 때 RAS의 오염이 발생하며, 이는 함수 복귀 주소의 예측 실패로 이어진다. 본 논문에서는 이러한 RAS의 오염을 방지하기 위하여 RAS 재명명 기법을 제안한다. RAS 재명명 기법은 RAS의 스택을 소프트 스택과 하드 스택으로 나누어 투기적 실행에 의한 데이터의 변경을 복구할 수 있는 소프트 스택에서 투기적 실행에 의한 데이터를 관리하고, 소프트 스택의 크기 제한으로 겹쳐쓰기가 일어나는 데이터 중 이후에 사용될 데이터를 하드 스택으로 옮기는 구조로 구성된다. 또한 이러한 구조의 문제점을 파악하여, 본 논문에서는 RAS 재명명 기법의 추가적 개선법을 소개한다. 제안된 기법을 모의실험 한 결과, RAS 오염 방지 기법이 적용되지 않은 시스템과 비교하여 함수 복귀 예측 실패를 약 1/90로 감소시켰으며, 최대 6.95%의 IPC 향상을 가져왔다. 또한 기존의 RAS 오염 방지 기법이 적용된 시스템과 비교하여 함수 복귀 예측 실패를 약 1/9로 감소 시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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