• Composites Research
• /
• 제37권1호
• /
• pp.40-45
• /
• 2024

본 연구에서는 고분자 전해질막 연료전지용 가스확산층의 투과도를 예측하기 위해 삼차원 합성곱 신경망 모델을 사용하는 방법론을 소개한다. 먼저, 기계학습 모델을 학습시키기 위해 X-선 단층 촬영을 통해 얻은 실제 가스확산층 이미지에서 형태학적 특성을 추출해 가스확산층의 대표 체적 요소로 이루어진 인공 데이터셋을 생성한다. 이러한 형태학적 특성은 다공성, 섬유 배향, 직경의 통계적 분포가 포함된다. 구축한 인공 데이터셋 대표 체적 요소들의 투과도를 평가하기 위해 격자 볼츠만 방법이 사용되었으며 각각의 대표 체적 요소들의 투과도를 도출하였다. 이러한 인공 데이터셋을 통해 삼차원 합성곱 신경망 모델을 학습시켰으며 인공 데이터셋을 학습한 삼차원 합성곱 신경망 모델이 실제 가스확산층의 대표 체적 요소 투과도 또한 잘 예측하는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권6호
• /
• pp.579-582
• /
• 2012

연료전지 시스템에서 잔류 수분의 제거과정은 연료전지의 성능 및 수명 관리를 위해 중요한 과정이다. 효과적인 수분 제거과정의 설계를 위해서는 연료전지내의 수분 제거 특성에 대한 이해가 필수적이다. 이를 위해 본 연구에서는 연료전지의 다공성막인 가스확산층을 통한 수분증발량을 정상상태에서 측정하는 실험 기법을 개발하였다. 이 기법을 이용하여 연료전지의 잔류수분 제거 현상을 모사하는 실험장치를 개발하였다. 그리고 건조가스와 가스확산층의 변수가 수분에 미치는 영향을 실험적으로 측정하였다. 건조가스의 습도가 낮고, 유량이 높을수록 가스확산층을 통해 증발되는 수분량이 높았다. 또한 가스확산층의 두께가 얇을수록 수분 증발량이 높은 특성을 확인하였다.

• 공업화학
• /
• 제28권6호
• /
• pp.691-695
• /
• 2017

본 연구에서는 알카라인 연료전지 환원극 가스확산층에 내열화학성이 우수한 초발수 성능을 부여하기 위하여 PDMS 코팅 공정을 최적화하였다. 성격이 상이한 두 개의 상용 가스확산층을 선택하였으며, 소재의 열적 안정성을 검토하여 코팅 온도를 최적화하고, PDMS 점도를 제어하여 코팅 균일성을 확보하고자 하였다. PDMS 전구체의 점도와 관계없이 $200^{\circ}C$ 부근에서 코팅하게 되면 모든 확산층 표면에서 높은 초발수 성능을 나타내었다. 가혹실험 조건에서 초발수 성능변화를 측정한 결과 1000 CS PDMS를 이용하여 28BC 가스확산층에 코팅한 경우가 가장 높은 내구성을 나타내었다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.793-799
• /
• 2019

본 연구에서는 웨어러블 Fabric(Nylon) + MWCNT 가스센서 내부에서 열확산을 해석하기 위해서 요소해석 프로그램(comsol)을 이용하여 센서 내부에서의 열용량의 확산 과정과 열용량 분포 경도를 확인하였다. 열용량의 확산과정을 해석하기 위해서 가스센서의 구조체에 대하여 이차원으로 모델링을 진행하였으며, 제시된 모델링에 대해서 센서 구성 부분에 대한 특성값을 제시하여 메시 요소법(FEM)을 이용하여 설계된 웨어러블 가스센서에 대해서 열용량이 확산되는 정도와 열용량 경도를 구하기 위해서 지배방정식으로 1계 편미분방정식을 제안하여 해석하였으며, 열속도 전달식을 제안하여 전극층과 가스 검출부의 10[K/mm] 온도 경도를 구하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.23-31
• /
• 2012

밀폐 공간 내의 천연가스 공급 시스템에서 가스 누설에 따른 재난을 방지하고 보다 안전한 설계를 하기 위해서는 누출된 천연가스의 확산거동을 이해하고 예측할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 CFD를 사용한 해석법을 제시하고, 기 수행된 British Gas Technology Co.의 실험결과와 비교하여 타당성을 제시하였다. 노즐에서의 분출유량 2D 해석 결과는 실험결과와 2.6% 이내로 잘 일치함을 보였다. 또한, 다양한 강제 환기 조건에 따른 가스 확산 특성을 비정상상태 3차원 CFD 해석을 수행한 결과 실험결과와 정성적인 경향이 잘 일치됨을 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.100-101
• /
• 2013

가스 터빈, 석유 화학 공장 등에 널리 사용되고 있는 합금들은 IGCC 분위기에서 심각한 부식이 야기된다. 특히 고온에서 가스터빈 재료로 사용되는 초내열 합금 등도 열악한 고온 황화분위기에서는 열악한 내부식성을 보였다. 따라서 이러한 조건에서 견딜 수 있는 재료의 개발이 필요하다. 일반적으로 알려진 내부식성 증가 방법은 내부식성 합금원소 첨가와 재료 표면에 직접 코팅을 하는 방법이 있으며, 본 연구에서는 고온의 $H_2S$ 가스 분위기에서 Pack cementation으로 Al과 Cr 확산코팅 시킨 시편을 이용하여 부식실험을 실시하여 부식 특성을 살펴보았다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.145-152
• /
• 1998

실내에서 가스폭발시 피해를 예측하기 위해서 폭발 화염면의 전파를 수치해석을 통해 해석했다. 확산방정식에 의해 가스누출에 의한 실내의 가스확산분포를 구했으며 문헌에서 선택한 누출의 초기조건을 사용했다. 화염온도를 계산하기 위해 각 가스 혼합비에 따른 엔탈피와 화학식에 대한 reduced mechanism을 사용했으며 문헌에서 찾은 각 가스의 농도별 층류 연소속도를 혼합가스의 층류연소속도에 적용시켰다. k-$\varepsilon$ 모델에서 turbulance energy를 층류연소속도와 결합시켜 난류화염 전파속도를 모델링 했다. 화염면의 전파를 분석하기 위해 실내의 위치에는 직각, 화염면의 전파에는 원통좌표계를 사용했다. 유리창의 파손에 의한 화염전파면의 변화에 따른 압력상승 요인을 해석하였으며 창문의 크기에 따라서 점화위치에 따른 실내 압력상승의 영향이 서로 다르게 나타나는 결과를 얻었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제6권7호
• /
• pp.716-722
• /
• 1996

박막 형 가스 센서의 막 두께가 가스 감지 특성에 미치는 영향을 단순화된 모델로부터 수식으로 유도하여 해석하였고, 그것을 ${SnO}_{2}$와 CuO-${SnO}_{2}$ 박막의 ${H}_{2}S$ 감응 특성에 대한 실험 결과에 적용하였다. 유도된 수식으로부터 박막 가스 센서의 가스 감지 특성은 가스의 박막 안으로의 확산성에 크게 의존하며, 그 가스 확산성은 박막의 두께, 가스의 센서 재료의 반응성, 작동 온도 등에 의해서 결정됨을 알 수 있었다. 또한 이 수식은 CuO-${SnO}_{2}$ 박막의 ${H}_{2}S$ 감응 특성에 대한 실험 결과와 비교적 잘 일치하였고, CuO-${SnO}_{2}$ 박막과 ${SnO}_{2}$ 박막의 서로 판이한 ${H}_{2}S$ 감응 특성에 대한 설명에 적용되었다. 이로부터, 일반적인 산화물 반도체식 가스 센서의 가스 감지 특성이 가스 확산성에 의해서 어떻게 지배되는가를 구체적으로 제안하였다.

• 한국광학회지
• /
• 제4권1호
• /
• pp.108-113
• /
• 1993

본 논문에서는 Fe를 내부확산하여 도우핑한 $Fe:LiNbO_3$ 광도파로의 광굴절 특성을 연구하였다. 먼저 $Fe:LiNbO_3$의 광굴절 특성을 Fe를 도우핑하지 않은 $LiNbO_3$ 와 비교하여 Fe를 도우핑하였을 때 회절효율과 감도가 향상되는 것을 확인하였다. 또한 분위기 가스를 달리하여 내부확산한 시료의 경우, 순수 아르곤 가스에서 내부확산한 $Fe:LiNbO_3$ 광도파로의 회절효율 및 감도가 가장 크며, 감쇠시간은 가장 짧은 결과를 얻었다. 따라서 Fe 내부확산시 아르곤 가스를 분위기 가스로 사용하는 것이 광굴절 효과를 이용한 광스위치의 좋은 특성을 얻을 수 있다.

• 한국가스학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.9-15
• /
• 2005

수소는 온실효과 가스배출을 저감하기 위한 다양한 연소장치에 이용되는 에너지 전달체로 가장 중요한 물질로 인식되고 있다. 그러나 에너지 전달체로 이용되기 위해서는 수소를 이용하는 장치와 관련된 안전의 문제점이 충분히 조사하고 이해되어야 한다. 따라서 누출된 수소가스와 공기의 혼합 가스운의 확산거동과 점화 가능성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대기 조건에 따라 대기 중에서 수소가스의 확산거동을 부력을 고려하여 살펴보았다. 풍하방향으로 위험범위는 대기안정도 및 풍속이 증가할수록 증가하게 되고, 지면에서 가스농도는 수소가스의 부력 때문에 거의 제로이다. 그러므로 누출된 수소가스 운의 점화 가능성은 낮고, 화재$\cdot$폭발 위험성은 타 연료가스 즉 부탄 및 프로판에 비하여 낮은 것으로 사료된다.