• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.11
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• pp.1499-1506
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• 2011

The IHX (intermediate heat exchanger) is a key component of nuclear hydrogen systems for the production of massive amounts hydrogen. The IHX transfers the $950^{\circ}C$ heat generated by the VHTR (very high temperature reactor) to a hydrogen production plant. The Korea Atomic Energy Research Institute established a small-scale gas loop to test the performance of key VHTR components and manufactured a small-scale PCHE (printed circuit heat exchanger) prototype, which is being considered as a candidate for the IHX, for testing in the small-scale gas loop. In this study, as a part of the high-temperature structural integrity evaluation of the small-scale PCHE prototype, we carried out high-temperature structural analysis modeling and macroscopic thermal and structural analysis for the small-scale PCHE prototype under the small-scale gas loop test conditions. This analysis serves as a precedent study to scheduled PCHE performance test in the small-scale gas loop. The results obtained in this study will be compared with the test results for the small-scale PCHE and then used to design the medium-scale PCHE prototype.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.10
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• pp.898-907
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• 1997

Fe-22Cr-5AI-X(X=Zr, Y)합금을 1143K, 고온 황화(P$s_{2}$=1.11x$10^{-7}$atm, P$O_{s}$ =3.11x$10^{-20atm}$) 및 황화/산화 (P$s_{2}$=8.31x$10^{-8}$atm, P$O_{s}$ =3.31x$10^{-18atm}$) 환경의 복합가스 분위기에서 1-30시간동안 노출하여 합금표면에 형성된 부식층을 관찰하여 SEM/EDS로 분석하였다. Fe-22Cr-5AI합금은 고온 부식환경에서 부식 생성물의 성장은 포물선법칙을 따르고 주요 성분은 결함이 많고 다공질인 철과 크롬의 황화물[(Fe, Cr)Sx]이므로 고온 내식성이 감소하였다. Zr을 1wt%첨가한 Fe-22Cr-5AI합금의 고온 부식거동은 Y을 1wt%첨가한 합금과 비슷한 거동을 나타내었다. 황화환경에서는 Cr의 선택 황화에 의한 크롬 황화물(CrS)이 생성되고 노출시간의 경과에 따라 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 등의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다. 그러나 황화/산화환경에서는 초기에는 알루미늄산화물(A $I_{2}$ $O_{3}$)및 지르코늄산화물(Zr $O_{2}$)등이 생성되어 보호적이었으나 15시간이후 부터 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.3
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• pp.15-20
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• 2013

The graphites as airtight structure seals prevent high-pressure and high-temperature gas from flowing into actuator of propulsion system and generate lubricant film during wear procedure to assist lubricant and sealing. In this study, the tribological characteristics of the graphite in high-temperature are evaluated. In order to evaluate the tribological characteristics of high density graphite(HK-6), variables which are temperature, sliding speed and contact load are set. this study suggest optimized environment conditions through the wear properties of graphite. Consequeantly, high temperature is better than at room temperature to generate lubricant film, so that friction coefficient of graphite is lower at high temperature than at room temperature.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.856-856
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• 2009

석유 및 천연가스를 대체하는 자원으로 석탄이 유망하다고 전망하고 있다. 미국에서는 6대 파괴력이 있는 기술로 청정석탄기술이 선정되었고, 한국에서도 15대 그린에너지 중 하나인 청정연료에 석탄전환기술이 포함되어 전략로드맵이 작성되고 있다. 국내에서 추진되고 있는 석탄기술은 석탄가스화를 기반으로 하고 있다. 석탄가스화는 고체연료인 석탄을 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 산소와 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 석탄을 가스화하면 석탄에 포함된 불순물을 쉽고 완벽하게 제거할 수 있으며 특히 CO2 제거를 값싸게 할 수 있어 청정화가 가능하다. 최근 고유가를 겪으면서 열량이 높은 고급탄의 확보가 어려워지면서 가격이 낮고 수급이 용이한 저급탄을 활용하는 기술의 수요가 발생되어 국내에서 기업을 중심으로 저급탄을 고효율로 가스화하는 기술 개발이 시도되고 있다. 정제된 석탄가스는 성분을 조절하여 촉매에 의해 메탄으로 전환시킬 수 있고, 이렇게 제조된 가스를 합성천연가스(SNG)라 한다. 값싼 저급탄을 사용하면 SNG를 천연가스보다 저렴하게 생산할 수 있다. 국내 기업이 SNG 제조 실증시설을 도입하고, 동시에 핵심기술인 SNG 합성반응공정을 개발하는 사업을 추진하고 있다. 석탄가스를 촉매반응에 의해 디젤 및 �F싸로 전환하는 석탄간접액화기술은 현재 남아공 Sasol사에서 상업적으로 운전되고 있는 기술이나 국내로의 기술이전이 거의 불가능하다. 철을 기반으로 하는 고유 촉매와 scale-up이 가능한 반응기가 핵심인 기술로 국내에서 세미-파일럿급 액화공정 기술개발이 진행중이다. 전세계적으로 석탄액화공장의 수요가 현재의 15만배럴/일에서 2030년 240만배럴/일로 증가한다고 예측된다. 따라서 200조원 이상의 플랜트 시장이 기대되며 국산 가스화, SNG 및 액화기술로 상당부분의 시장을 장악하고자 한다.

• Membrane Journal
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• v.14 no.3
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• pp.185-191
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• 2004

It summarized about the properties of thermochemical water-splitting iodine-sulfur process that was hydrogen production using the waste heat from the High Temperature Gas-Cooled Reactor (HTGR) recycling the heat of nuclear power. It was mainly explained about the application of membrane separation technique in IS process. Thermochemical water-splitting hydrogen production method using the high temperature nuclear thermal energy could be realized and remained to be solved the investigation subject. And, it is possible for mass-production of hydrogen such as one of the clean energy in future.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.13 no.9
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• pp.3827-3834
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• 2012

Recently, instead of hot air type dryers that require a lot of heat, energy-efficient heat pump dryers have been used in various fields such as paper, textile, wood, food, etc. In this paper, the characteristics of heat pump cycle were theoretically evaluated with hot-gas bypass system to further improve the energy efficiency by minimizing the use of electric heaters in early warm-up stage of the dryers for frozen agricultural products. In addition, damper system that leads outside air to flow into the dryer were optimized to obtain extra heat for higher energy efficiency.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.216.2-216.2
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• 2013

Nano-indenter는 팁을 박막 표면으로부터 일정 깊이까지 일정한 비율로 힘을 팁에 인가하여 그에 따른 박막의 반응을 in-situ로 확인하기 위하여 고안된 장치이며, 박막은 물론 나노 구조물까지 다양한 범위에서 기계적 특성을 분석하기 위하여 사용되고 있다. 이 연구에서는 유전체 및 확산방지막으로 사용되는 Hf을 rf magnetron sputter로 증착하였으며 이때 Ar 가스와 함께 $N_2$ 가스의 혼합 비율을 다르게 하여 HfN을 증착하였다. 질소 분압에 따라 증착된 HfN 박막은 고온중에서 질소의 영향을 확인하기 위하여 $800^{\circ}C$로 질소 분위기에서 20분간 열처리하여 이후 박막의 nano-mechanical 특성을 nanoindenter를 사용하여 확인하였고 최대 압입력을 250 ${\mu}N$으로 고정하였다. 측정결과 고온 열처리후 HfN 박막은 증착시 질소 분압이 0%에서 5%로 증가함에 따라 surface hardness는 8.6 GPa에서 8.1 GPa로 elastic modulus는 123.7 GPa에서 134 GPa로 각각 변화되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 질소 분압이 2.5%로 증착된 HfN 박막은 열처리후 박막 표면의 물리적 특성이 깊이 방향으로 층을 이루고 있어 nano-indenter 압입시 다수의 pop-in이 나타남을 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.1
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• pp.111-114
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• 2010

In the attrition reactor for the American Society for Testing and Materials (ASTM) D5757-95, the attrition characteristics of catalysts for water gas shift reaction were investigated. The effects of attrition characteristics of low temperature shift catalysts (LTS) and high temperature shift catalysts (HTS) on fluidization phenomena and average particle size were investigated and compared with the attrition characteristics of sand particles. The particle size of catalysts was decreased and particle size distribution in attrition tube was changed due to the effect of gas injection. About 40~50 wt% samples of original catalyst particles were entrained and lost. The amount of fly ash of LTS catalyst was less than that of HTS. Also, the weight of entrained particles which had original particle size of $212{\sim}300{\mu}m$ was lower than any other cases.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.12
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• pp.1909-1915
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• 2010

The material properties of gas turbine components change during the daily start/stop thermal cycle because of exposure to the hot combustion gas. Recently, single-crystal Ni-based superalloys have been used to manufacture many hot-gas components for gas turbines. However, the user needs to depend on the manufacturer for maintenance issues because of the lack of data required for predicting blade life and material degradation. In this study, we investigate the time-dependent degradation of first-stage blades at various operating facilities to collect the basic data for life assessment and damage analysis. The blade material is a single-crystal Ni-based superalloy, CMSX-4, and the EOH (equivalent operating hours) are 25,000 and 52,000, respectively. We prepared the test specimen directly from used blades and carried out mechanical tests and microstructural observations.