• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.29 no.6
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• pp.49-57
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• 2015

This paper presents the discharge characteristics and economic feasibility of a Dry $Air/O_2$ and a $N_2/O_2$ mixture gas in order to review $SF_6$ alternative. From AC discharge experiment in an quasi-uniform field, it was found that the optimal $N_2/O_2$ mixing ratio which breakdown voltage and surface flashover voltage were the highest was 70/30 and that the pressure dependence on the breakdown voltage was higher than that of the surface flashover voltage in the Dry $Air/O_2$ and the $N_2/O_2$ mixture gas. The mixing ratio (70/30) and the tendency of the pressure dependence were described in detail based on physical factors (impact ionization coefficient, electron attachment coefficient, secondary electron emission coefficient) involved in discharge mechanism and a electron source, respectively. In addition, the performance insulation and the economic feasibility of the Dry $Air/O_2$ and the $N_2/O_2$ mixture gas were discussed so that Dry $Air/O_2$ mixture gaswas more suitable than $N_2/O_2$ mixture gas to the $SF_6$ alternative.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.695-697
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• 2009

지구온난화로 인한 기후변화 등의 문제점들이 국제적인 이슈화되면서 온실가스의 효과적인 처리에 많은 관심이 집중되고 있다. 절연제로 주로 사용되고 있는 $SF_6$는 이산화탄소의 23,900배의 지구온난화지수를 가지는 온실가스이다. 본 연구에서는 이 물질의 효과적인 분리/회수를 위하여 가스 하이드레이트 형성을 이용한 방법을 제안하였다. 하이드레이트 형성법을 이용할 경우 공정이 단순하고 저압에서 분리가 가능하므로 타 분리공정과의 경쟁이 가능할 것으로 예상된다. 본 실험은 275-290 K의 온도범위와 3 - 30 bar의 압력범위에서 질소 + $SF_6$ (10, 30, 50, 70%)의 혼합기체를 사용하여 각 조성에 따른 하이드레이트(H)-물($L_W$)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 또한, 고체의 하이드레이트 내부에 포집된 혼합기체의 조성과 포집되지 않은 기상의 조성을 GC를 이용하여 분석함으로써 하이드레이트 형성을 이용한 공정에서의 기체분리효율을 파악할 수 있었다. 질소의 가스 하이드레이트 평형 압력에 비해 SF6의 평형압력이 현저히 낮았으며, 혼합기체의 $SF_6$의 조성이 증가할수록 순수한 SF6의 3상 평형점에 근접하는 것을 볼 수 있었다. 이는 하이드레이트 형성을 이용한 기체 분리 공정을 이용하여 고농도의 $SF_6$를 분리해 낼 수 있음을 나타내어 주며 이 결과는 GC분석을 통하여 확인하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 하이드레이트를 이용한 $SF_6$ 분리 공정의 중요한 기초 자료가 되며 다른 혼합 기체의 분리 공정에도 응용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1397-1398
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• 2007

본 연구는 $SF_6$와 Dry-air(건조공기), $N_2$, $CO_2$ 가스가 혼합된 절연매체의 절연 특성과 부분방전 특성 연구를 기초실험용 쳄버와 70kV급 GIS mock up을 이용하여 교류전압을 인가하여 실험이 수행되었다. 전자의 경우, Sphere gap 및 Needle/Plate 전극시스템을 이용하여 순수 $SF_6$가스와 Dry-air, $N_2$, $CO_2$ 가스들의 절연내력을 비교하고, 챔버의 압력을 5기압으로 유지한 상태에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$와 $SF_6$가스의 혼합비를 변화시키면서 절연내력이 측정되었다. 후자의 경우, 기초실험에서 도출된 $SF_6$가스와 Dry-air, $N_2$, $CO_2$의 최적의 혼합비율을 선택한 후, 방전 개시전압과 부분방전 양상을 순수 $SF_6$가스의 결과와 비교분석하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위하여 GIS 사고의 주요원인이 되는 결함들, 즉 Protrusion, Floating, Free moving particle 들을 인위적으로 모의하여 Mock up 내부에 설치하고 내부 압력을 5기압으로 유지한 상태에서 수행되었다. 전자의 경우, $0.5{\sim}5$ 기압 범위 내에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$ 압력을 변화시켰을 때 절연내력은 전극시스템에 무관하게 순수 $SF_6$가스의 결과치의 Dir-air $47{\sim}51%$, $N_2\;48{\sim}61%$, $CO_2\;47{\sim}60%$ 정도이다. 또한 챔버 압력이 5기압인 상태에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$가 80% 혼합된 절연매체는 순수 $SF_6$가스 절연내력의 80%이상의 절연내력을 가지고 있다. 후자의 경우, 인가전압을 고정 시켰을 때, 부분방전 패턴과 방전크기는, 순수 $SF_6$가스와 Dry-air 가 80% 혼합된 절연매체는 동일한 패턴과 방전크기를 나타내고 있다. 이러한 결과를 근거로, 가스 압력이 5기압에서 운전되는 전력기기의 절연매체로서 혼합가스를 사용할 경우, $SF_6$가스와 Dry-air, $CO_2$, $N_2$ 가스들의 혼합비는 2:8정도가 적절한 것으로 제안한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.35 no.8
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• pp.2403-2409
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• 2014

Absolute isotope ratio is a critical constituent in determination of atomic weight. To measure the absolute isotope ratio using a mass spectrometer, mass discrimination factor, $f_{MD}$, is needed to convert measured isotope ratio to real isotope ratio of gas molecules. If the $f_{MD}$ could be predicted, absolute isotope ratio of a chemical species would be measureable in absence of its enriched isotope pure materials or isotope references. This work employed gravimetrically prepared isotope mixtures of argon (Ar) to obtain $f_{MD}$ at m/z of 40 in the magnetic sector type gas mass spectrometer (gas/MS). Besides, we compare the nitrogen isotope ratio of nitrogen trifluoride ($NF_3$) with that of nitrogen molecule ($N_2$) decomposed from the same $NF_3$ thermally in order to identify the difference of $f_{MD}$ values in extensive m/z region from 28 to 71. Our result shows that $f_{MD}$ at m/z 40 was $-0.044%{\pm}0.017%$ (k = 1) from measurement of Ar artificial isotope mixtures. The $f_{MD}$ difference in the range of m/z from 28 to 71 is observed $-0.12%{\pm}0.14%$ from $NF_3$ and $N_2$. From combination of this work and reported $f_{MD}$ values by another team, IRMM, if $f_{MD}$ of $-0.16%{\pm}0.14%$ is applied to isotope ratio measurement from $N_2$ to $SF_6$, we can determine absolute isotope ratio within relative uncertainty of 0.2 %.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.1
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• pp.69-74
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• 2018

With the increasing development of industrial society and the availability of high quality electrical energy, the simplification of operation and maintenance procedures is required, in order to ensure the reliability and safety of electrical systems. In this paper, the dielectric breakdown characteristics of $N_2-O_2$ mixed gas solid insulation, which is used as an alternative to SF6 in various electric power facilities, are verified. When the gas mixture has a composition ratio similar to that of the atmosphere, the dielectric breakdown characteristics are relatively stabilized. It was confirmed that the breakdown voltage of the gas in the electrode near an equal electric field increased with increasing pressure according to Paschen's rule. The breakdown voltage of the surface increased linearly with increasing pressure, and the difference was caused by the mixing ratio of $O_2$ gas. This change in the surface insulation breakdown voltage was caused by the influence of the electrically negative $O_2$ gas and the intermolecular collision distance. In this study, the influence of the intermolecular impact distance was larger (than that in the absence of the electrically negative $O_2$ gas). The breakdown voltage relation applicable to Teflon according to the surface insulation characteristics was calculated. The characteristics of the surface insulation properties of Teflon, which is used as a solid insulation material, were derived as a function of pressure. It is thought that these results can be used as the basic data for the insulation design of electric power facilities.