• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.11
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• pp.767-773
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• 2017

Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) has an advantage for exchanging thermal energy between high-pressure and high-temperature fluids because its core is made by diffusion bonding method of accumulated metal thin-plates which are engraved of flow channel. Moreover, because it is possible that the flow channel can be micro-size hydraulic diameter, the heat transfer area per unit volume can be made larger than traditional heat exchanger. Therefore, PCHE can have higher efficiency of heat transfer. The smaller channel size can make the larger heat transfer area per unit volume. But if high pressure fluid flows inside the channel, the channel wall can be deformed, the structure and shape of flow channel and header have to be designed appropriately. In this study, the design methodology of PCHE channel in high pressure environment based on pressure vessel codes was investigated. And this methodology was validated by computational analysis.

• Economic and Environmental Geology
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• v.42 no.5
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• pp.395-401
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• 2009

The smectite-illite (SI) reaction is a ubiquitous process in siliciclastic sedimentary environments. For the last 4 decades the importance of smectite to illite (S-I) reaction was described in research papers and reports, as the degree of the (S-I) reaction, termed "smectite illitization", is linked to the exploration of hydrocarbons, and geochemical/petrophysical indicators. The S-I transformation has been thought that the reaction, explained either by layer-by-layer mechanism in the solid state or dissolution/reprecipitation process, was entirely abiotic and to require burial, heat, and time to proceed, however few studies have taken into account the bacterial activity. Recent laboratory studies showed evidence suggesting that the structural ferric iron (Fe(III)) in clay minerals can be reduced by microbial activity and the role of microorganisms is to link organic matter oxidation to metal reduction, resulting in the S-I transformation. In abiotic systems, elevated temperatures are typically used in laboratory experiments to accelerate the smectite to illite reaction in order to compensate for a long geological time in nature. However, in biotic systems, bacteria may catalyze the reaction and elevated temperature or prolonged time may not be necessary. Despite the important role of microbe in S-I reaction, factors that control the reaction mechanism are not clearly addressed yet. This paper, therefore, overviews the current status of microbially mediated smectite-to-illite reaction studies and characterization techniques.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.619-622
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• 2009

INCONEL 718합금은 상온, 고온 및 저온환경에서 기계적 특성이 아주 우수하다. 상온에서의 모재 강도는 약 900MPa이며, 열처리 후 시효경화처리에 의해 강도가 약 1300MPa까지 증가한다. 이러한 INCONEL 718합금의 기계적 특성은 시험결과에서도 유사한 값을 나타내었고, GTAW 용접부의 상온 기계적 특성도 모재보다 우수한 강도를 나타내었다. 또한 저온에서의 기계적 특성은 모든 시험조건에서 상온보다 높은 강도를 나타내었으며, 열처리 모재시편과 용접시편은 1400MPa에 달하는 고강도를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 INCONEL 718합금의 저온 기계적 특성이 우수한 것을 증명하였고, 용접성 또한 모재의 특성과 같이 상온 및 저온 특성이 우수한 것을 알 수 있었다. INCONEL 718 합금과 STS 316L의 이종접합의 경우에도 $-100^{\circ}C$환경의 인장강도가 상온보다 300MPa 이상 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서, INCONEL 718합금은 $100^{\circ}C$이하부터 일정온도까지는 기계적 특성이 계속 증가 할 것으로 사료되며, 극저온 고압 상태로 공급되는 산화제 배관 제작에 적합한 소재로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.219.2-219.2
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• 2010

가스하이드레이트(gas hydrate)는 고압과 저온 조건에서 물분자간의 수소결합으로 형성되는 3차원 격자구조에 동공(cavity)이라는 빈 공간이 생기고 이 동공에 가스가 물리적으로 포획되어 생성되는 것으로, 수소결합을 하는 물의 격자(Host) 내에 메탄등의 저분자가스(Guest)가 포획된 결정체이다. 가스 하이드레이트는 미량의 물을 첨가, 가압하면 부피비로 약 200배의 가스를 고상의 형태로 저장할 수 있으며, 열역학적으로 안정된 결정체이기 때문에 하이드레이트로 존재하기 위한 최소한의 온도, 압력조건이 충족되면 고상으로 항구적인 존재가 가능할 수 있어 가스의 수송 및 저장에 높은 경제성을 가지는 방법이다. 현재 운영중인 전국의 242개소 매립지 중에서 발전 및 연료로 활용가능한 조건을 같춘 자원화 대상 매립지는 약 14곳에 불과한 형편이고 이들 중 대부분 시설은 자원화 시설을 운영하고 있으나. 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG에 대하여 효율적인 이용 및 처리 방안이 없어 태워 없어지거나 방치하는 등 매립가스를 활용하는 기술은 미흡한 실정이다. 이러한 LFG는 많은 환경적인 문제를 야기하지만, 50vol% 이상의 고농도 메탄이 함유되어 있어 이를 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제를 해결함과 동시에 신재생에너지원으로 활용 가능하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG를 활용하기 위하여 하이드레이트 형성/해리 Pilot plant의 제작을 통하여 $CH_4$와 $CO_2$(단일, 복합가스의 실험)의 하이드레이트화 연구를 진행 중이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.152.2-152.2
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• 2010

LFG는 매립된 폐기물 중 유기성분이 혐기성조건에서 미생물에 의해 분해가 되면서 발생하며, 이러한 매립지가스는 주변 지역의 자연 및 생활환경에 악영향을 미치기 때문에 소각 등의 방법으로 LFG를 처리하고 있다. 일반적으로 매립지로부터 발생하는 가스의 량은 폐기물 1톤 당 $150{\sim}250m^3$로서 매립 후 2~3년 후에 최대량이 발생하며 매립 후 20~30년 후까지 지속적으로 발생함으로 안정적인 LFG의 공급이 가능하며, 메탄함량이 50%인 경우 약 $5,000kcal/m^3$의 높은 발열량을 가지므로 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제 해결 및 신재생에너지원으로 활용할 수 있다. LFG 자원화 할 경우 가장 안정적인 방안으로 발전 및 중질가스로 활용하는 것이나, 발전의 경우 최소 200만톤 이상의 매립용량을 갖추어야 경제적인 사업성을 확보할 수 있으며, 중질가스로 활용하는 경우 인근에 가스 수요처를 확보해야 하는 어려움이 있다. 만약 중 소규모의 매립장에서 발생하는 LFG를 안전하고 경제적인 조건으로 저장 및 수송할 수 있다면 중 소규모의 매립지에서 발생하는 LFG도 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 안전하고 경제적인 저장과 수송기술을 통하여 발전이 아닌 중질가스로의 활용도 가능하게 될 것이다. 또한 여러 곳의 매립장에서 발생한 LFG를 한 곳으로 집중시켜 고질가스로 전환하는 설비비용을 절감할 수 있으며, 정제된 고질가스를 이용하여 발전보다 경제적인 자동차 연료나 도시가스로 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험 결과 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로 하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다. 이때 생성된 슬러리상의 하이드레이트를 고압으로 배출하여 펠릿으로 형성시켰으며, 형성된 하이드레이트 펠릿의 경우 92.27%의 메탄을 포함하는 것을 확인하였다.

• Journal of the KSME
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• v.32 no.4
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• pp.326-334
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• 1992

고온설비에 사용되고 있는 고온재료의 재료 특성변화와 이의 평가방법에 대하여 극히 제한된 범위에서 개략적으로 기술하였다. 이러한 고온설비의 재질열화에 대한 대책은 고온재료의 성능 한계 가까이에서 사용되는 초임 계압 화력발전설비 등을 비교적 조기에 도입한 선진국 공통의 문제로 되고 있다. 우리 나라에서도 최근 발전설비의 보일러 및 터빈을 비롯하여 석유화학 설 비의 압력용기 등과 같이 고온 . 고압하에서 장시간의 운전이력을 갖는 고온기기의 수가 증가 하는 상태에 있고, 급속한 경계규모의 확대와 쾌적한 생활환경의 선호추세로 에너지의 수요가 급증하고 있어서 이들 고온설비의 합리적 이용을 도모하기 위하여 고효율화가 요구되므로 이들 설비의 사용조건은 더욱 가혹해지고 있어서 시급히 해결해야 할 과제로 되고 있다. 이를 원활 하게 해결하기 위해서는 산 . 학. 연의 공동연구를 통하여 종합적이고 체계적인 연구가 절실하게 요구되며, 상호 습득하고 있는 정보교환도 중요하다

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.83-83
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• 2010

산업이 고도화되는 과정에서 에너지의 고효율화를 위하여 고온, 고압 등의 극한환경 하의 공정이 불가결하며, 이에 따라 초미세분진인 나노 입자가 증가되고 있다. 이에 따라 해당 나노의 입자 처리를 위하여 다양한 용도에서의 고온 필터가 산업적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는 디젤엔진 매연저감 후처리 장치, 소각로, 발전소 등의 미세 분진 포집 필터로서의 응용을 위해, 카본 파이버에 SiC 휘스커를 증착하는 실험을 진행하였다. 휘스커 증착 공정은 촉매없이 SiC 휘스커를 카본 파이버 위에 화학증착하였다. 휘스커 성장 시 증착 조건의 변화를 통하여 다양한 휘스커의 증착 형태 및 미세구조를 관찰하였다. 또한 높은 포집 효율 및 기체투과도를 갖추기 위해, 휘스커가 증착된 시편의 포집효율 및 기체투과도 향상을 위한 실험을 진행하였다. 해당 실험의 결과로, 증착된 필터는 70% 이상의 포집효율을 보이면서도 기체 투과도는 현재 상용화되어 있는 코디얼라이트보다 5배 이상 높았다. 또한 필터에 추가적인 SiC 침윤공정을 통하여 시편의 내산화성, 내마모성, 내열성 등의 특성이 향상됨을 확인하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.2
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• pp.120-131
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• 2001

최근 세라믹 필터에 대한 연구는 열악한 환경 및 산성가스에 대한 저항성으로 인해 고온 가스 여과에서 가장 전망 있는 기술로 부각되는 시점에 있다. 본 연구의 목적은 탄화규소(SiC) 세라믹 캔들 필터를 사용하여 IGCC와 PFBC의 새로운 전력생산 공정에서 배출되는 먼지를 제거하기 위한 필터성능을 조사하기 위함이다. 필터의 성능 평가는 고온.고압.고온.상압 조건에서 이루어졌으며 필터의 압력강하, 먼지 제거효율, 저항 계수, 그리고 열적.기계적 저항성 등을 파악하였다. 길이 30cm, 60cm 필터에 2종류의 먼지(코크스와 물유리 공정)를 이용하여 나타난 먼지 제거효율은 99.9% 이상을 보였으며 필터의 평균 기공 크기가 감소함에 따라 압력강하가 증가함을 확인하였다. 또한 탄화규소 세라믹 필터의 성능은 내부압력이 증가할수록 압력강하가 감소하고 유량이 증가할수록 압력강하가 증가함과 특히 유체에 대한 압력강하 변화는 온도의 영향보다는 상대적으로 내부압력에 더 많은 영향을 받음을 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2006.05a
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• pp.180-183
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• 2006

엔진 밸브와 밸브시트의 마모는 엔진 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중에 하나이다. 엔진 밸브와 밸브시트는 엔진 구동 과정에서 발생하는 고온의 배기가스, 밸브 스프링의 빠른 움직임, 엔진 폭발 과정의 고압, 균일하지 못한 냉각시스템으로 발생하는 실린더 헤드의 뒤틀림이 만들어 내는 극한 환경을 이겨내야 한다. 본 연구에서는 밸브 및 밸브시트의 마모율과 마모 메카니즘을 명확하게 규명하기 위해서 실제 자동차 엔진 내부의 조건인 온도, 밸브와 밸브시트간의 충돌, 스라이딩 등에 관한 것들을 고려하여 밸브 및 밸브시트가 충돌 시험할 수 있는 전용마모 시험기를 사용하였다. 본 연구에 사용된 시편은 현재 실차에 사용되고 있는 밸브와 밸브시트를 사용하였다. 그 종류는 STR35 밸브, STL #6 및 STL #32이다. 밸브시트는 HVS1-2 재질을 사용하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

청정에너지 개발은 화석연료를 대체하기 위하여 꾸준한 관심을 받고 있다. 많은 대체에너지중 수소는 그 반응물이 순수한 물로써 환경오염이 없다. 기존의 수소를 얻어내는 방법은 메탄을 고온 고압에서 수증기와 반응시켜 얻는데 이 때 이산화탄소가 생성이 된다. 전기화학적 물분해 방법은 물을 수소와 산소로 선택적으로 분해시킬 수 있는 방법이다. $TiO_2$는 전기적으로 합성할 때 표면의 구조제어가 쉽고 열역학적, 화학적 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되고 있으며 최근에는 물분해 전극으로도 적용하는 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 낮은 전압에서도 물을 분해할 수 있는 촉매제의 도핑이 연구되고 있으나 대부분 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이다. 본 연구에서는 저가촉매로써 몰리브덴을 도핑한 후 농도별 성능을 비교하였다. 전극의 성능비교를 위해 각 촉매의 농도별로 다른 전해질 농도조건에서 성능비교실험을 진행하였다.