• 대한금속재료학회지
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• 제56권11호
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• pp.822-828
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• 2018

P-type Ce/Yb-filled skutterudites were synthesized, and their charge transport and thermoelectric properties were investigated with partial double filling and charge compensation. In the case of $(Ce_{1-z}Yb_z)_{0.8}Fe_4Sb_{12}$ without Co substitution, the marcasite ($FeSb_2$) phase formed alongside the skutterudite phase, but the generation of the marcasite phase was inhibited by increasing Co concentration. The electrical conductivity decreased with increasing temperature, exhibiting degenerate semiconductor behavior. The Hall and Seebeck coefficients were positive, which confirmed that the specimens were p-type semiconductors with holes as the major carriers. The carrier concentration decreased as the concentration of Ce and Co increased, which led to decreased electrical conductivity and increased Seebeck coefficient. The thermal conductivity decreased due to a reduction in electronic thermal conductivity via Co substitution, and due to decreased lattice thermal conductivity via double filling of Ce and Yb. $(Ce_{0.25}Yb_{0.75})_{0.8}Fe_{3.5}Co_{0.5}Sb_{12}$ exhibited the greatest dimensionless figure of merit (ZT = 0.66 at 823 K).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.358-363
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• 2013

순수한 리튬-암모니아(Li-$NH_3$) 솔루션의 생성은 진공 상태에서 가능하지만, 고효율 열전전력을 얻기 위한 안정적이고 신뢰성 있는 분해에 대한 문제가 아직 남아있다. 본 논문은 Li-$NH_3$ 솔루션의 열전변환 효율을 향상시키기 위한 새로운 방법을 다루었다. 제안된 방법은 Li-$NH_3$ 솔루션의 합성과 분해를 위해 'U' 형태의 파이렉스 진공 튜브를 사용하였다. 튜브 상부에는 기존 'U' 형태의 파이렉스 진공 튜브의 두 다리를 연결하는 기체의 이동통로가 있는데, 이는 고온부(Hot side)에서 분해가 진행될 때 $NH_3$ 기화에 따른 양단의 내부압력 불균형을 방지하는 역할을 한다. 열전 실험결과, 'U' 형태 튜브 속에서 솔루션 반응은 기존 'U' 형태에 비해 매우 안정적이고 효율적으로 이루어졌으며, 결과적으로 열전변환 효율이 향상됨을 보였다. 또한, 제안 방식은 장시간에 걸친 고효율 열전 발전을 위해 튜브 속에서 합성과 분해가 순환되는 가역반응을 제공함이 입증되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.243-248
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• 2013

내연기관은 연료로 공급되는 에너지의 30~40%만을 동력에너지로 전환되고 나머지 60~70%는 손실에너지와 배기에너지로 버려지게 된다. 따라서 배기에너지를 회수한다면 기계적 에너지 또는 전기적 에너지로 변환시킬 수 있다. 열전발전기는 배기관에 위치하여 고온 열원과 저온 열원 사이에 온도차를 이용한다. 두 열원 사이에 온도차를 이용하여 전기적 에너지를 발생시켜 동력 에너지 등 여러 에너지로 변환 가능하다. 이 논문에서는 이러한 열전발전기의 특성을 예측하기 위해 수치해석을 통하여 여러 조건에 따른 열전발전기 특성을 예측하였다. 수치해석 결과 고온 열원과 저온 열원 간의 온도 차이가 클수록 발생하는 전력 역시 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.180-185
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• 2006

[ $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_{3}/Bi_{2}Te_{2.4}Se_{0.6}$ ]계 박막형 열전발전 소자에 의해 volt 단위의 비교적 고전압에서 microwatt 수준의 출력을 발생시킬 수 있었다. 최대 출력은 온도차와 2차 함수적인 관계가 있었고, 주어진 온도차에서 판형 모듈의 적층수에 비례하여 증가하였다. 판형 모듈의 적층수와 직렬/병렬 연결 조합의 변화에 의해 출력 전압과 전류를 조절할 수 있었다. 온도차에 대한 개회로 전압과 폐회로 전류의 변화는 직선성을 보였다. 개회로 전압은 직렬 연결의 경우 판형 모듈의 수에 의존하였지만, 병렬 연결의 경우에는 의존하지 않았다. 반면, 폐회로 전류는 직렬연결의 경우 판형 모듈의 적층수와 무관하게 일정한 값을 나타내었고, 병렬 연결의 경우 판형 모듈의 적층수에 비례하여 증가하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권9호
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• pp.561-565
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• 2014

Thermoelectric materials have been the topic of intensive research due to their unique dual capability of directly converting heat into electricity or electrical power into cooling or heating. Bismuth telluride ($Bi_2Te_3$) is the best-known commercially used thermoelectric material in the bulk form for cooling and power generation applications In this work we focus on the large scale synthesis of nanostructured undoped bulk nanostructured $Bi_2Te_3$ materials by employing a novel bottom-up solution-based chemical approach. Spark plasma sintering has been employed for compaction and sintering of $Bi_2Te_3$ nanopowders, resulting in relative density of $g{\cdot}cm^{-3}$ while preserving the nanostructure. The average grain size of the final compacts was obtained as 200 nm after sintering. An improved NS bulk undoped $Bi_2Te_3$ is achieved with sintered at $400^{\circ}C$ for 4 min holding time.

• 한국재료학회지
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• 제27권2호
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• pp.89-93
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• 2017

A thin film thermoelectric generator that consisted of 5 p/n pairs was fabricated with $1{\mu}m$-thick n-type $In_3Sb_1Te_2$ and p-type $Ge_2Sb_2Te_5$ deposited via radio frequency magnetron sputtering. First, $1{\mu}m$-thick GST and IST thin films were deposited at $250^{\circ}C$ and room temperature, respectively, via radio-frequency sputtering; these films were annealed from 250 to $450^{\circ}C$ via rapid thermal annealing. The optimal power factor was found at an annealing temperature of $400^{\circ}C$ for 10 min. To demonstrate thermoelectric generation, we measured the output voltage and estimated the maximum power of the n-IST/p-GST generator by imposing a temperature difference between the hot and cold junctions. The maximum output voltage and the estimated maximum power of the $1{\mu}m$-thick n-IST/p-GST TE generators are approximately 17.1 mV and 5.1 nW at ${\Delta}T=12K$, respectively.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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• pp.1223-1224
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• 2006

The p-type $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3/(Pb_{0.7}Sn_{0.3})$Te functional gradient material (FGM) was fabricated by hot-pressing the mechanically alloyed $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3$ and the 0.5 at% $Na_2Te-doped$ $(Pb_{0.7}Sn_{0.3})Te$ powders. Also, the n-type $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3/PbTe$ FGM was processed by hot-pressing the mechanically alloyed $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ and the 0.3 wt% Bi-doped PbTe powders. With ${\Delta}T$ larger than $300^{\circ}C$, the p-type $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3/(Pb_{0.7}Sn_{0.3})Te$ FGM exhibited larger thermoelectric output power than those of the $(Bi_{0.2}Sb_{0.8})_2Te_3$ and the 0.5 at% $Na_2Te-doped$ $(Pb_{0.7}Sn_{0.3})Te$ alloys. For the n-type $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3/PbTe$ FGM, the thermoelectric output power superior to those of the $Bi_2(Te_{0.9}Se_{0.1})_3$ and the 0.3 wt% Bi-doped PbTe was predicted at ${\Delta}T$ larger than $300^{\circ}C$.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제24권1호
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• pp.52-59
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• 2017

본 연구에서는 열전소자와 플라즈마 장치를 삽입하여 제작된 컨테이너와 기존의 사용되고 있는 스티로폼(EPS) 박스에 소고기를 저장하면서 저장 중 품질특성을 조사하였다. 온도변화 측정 결과 저장기간 동안 TCS-1 컨테이너가 $2^{\circ}C$ 이하로 온도유지가 잘 되는 것으로 측정되었다. EPS 박스는 저장 3일 이후 소고기가 부패되어 더 이상 실험이 불가능 하였다. 소고기의 신선도를 나타내는 휘발성염기질소(VBN)과 지방산패도(TBA)값의 측정 결과, 저장 7일째 TCS-1의 VBN은 7.72 mg%, TBA는 0.52 mgMA/kg, TCS-2의 VBN 값은 9.20 mg%, TBA는 0.91 mgMA/kg로 측정되어 TCS-1이 TCS-2 보다 유의적으로 적은 증가율을 나타내어 소고기의 신선도를 더 잘 유지하는 것으로 판단되었다. 미생물 변화는 저장 7일 TCS-1은 4.62 log CFU/g, TCS-2는 7.09 log CFU/g으로 측정되어 TCS-1이 유의적으로 미생물 증식 억제에 효과적인 것으로 나타났다. 기호도 조사 또한 저장 7일째 TEU-1은 모든 항목에서 6.5점 이상의 평가를 받았으나 TCS-2는 4.1 이하의 평가를 받아 소고기의 상품성이 상실된 것으로 판단되었다. 모든 분석항목에서 TCS-1이 TCS-2보다 소고기 신선도 유지에 효과적인 것으로 판단 되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.15-20
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• 2018

본 논문은 자동차 열전발전용 열교환기에서 배기가스의 유량과 온도 변화에 따른 발열량 특성을 수치적으로 연구하였다. 자동차 열전발전용 열교환기는 내부에 핀을 설치하여 자동차 배기가스에서 나오는 열에너지를 열전소자로 최대 값을 전달할 수 있도록 하였으며, 상용 프로그램인 CAD를 이용하여 설계하였다. 그리고 배기가스의 유량과 온도 변화에 따른 열교환기 발열량 특성을 분석하기 위하여 상용 프로그램인 ANSYS CFX v17.0을 이용하여 배기가스 유량은 0.01, 0.02, 0.03 kg/s로 변화시키고, 배기가스 온도는 400, 450, 500, 550, $600^{\circ}C$로 변화시켜 수치해석 하였다. 결론적으로 열교환기의 입구 측과 출구 측 배기가스 압력 차는 배기가스의 유량에 따라 결정된다. 배기가스 유량이 증가하면 열교환기 입구 측과 출구 측 압력차는 증가하지만, 열교환기 입구 측과 출구 측 배기가스 압력차는 배기가스 온도에 따라 변하지 않는다. 따라서 열교환기 표면 온도를 최대 값으로 얻기 위해서는 배기가스 유량은 낮추고, 배기가스 온도는 높여야 한다는 결론을 도출하였다.

• 센서학회지
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• 제14권1호
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• pp.22-27
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• 2005

A thermoelectric flow sensor for small quantity of gas flow rate was fabricated using silicon wafer semiconductor process and bulk micromachining technology. Evanohm R alloy heater and chromel-constantan thermocouples were used as a generation heat unit and sensing parts, respectively. The heater and thermocouples are thermally isolated on the $Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$ laminated membrane. The characteristics of this sensor were observed in the flow rate range from 0.2 slm to 1.0 slm and the heater power from 0.72 mW to 5.63 mW. The results showed that the sensitivities $(({\partial}({\Delta}V)/{\partial}(\dot{q}));{\;}{\Delta}V$ : voltage difference, $\dot{q}$ : flow rate) were increased in accordance with heater power rise and decreasing of flow rate.