• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.233-235
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• 2019

에너지 하베스팅은 주변의 에너지를 수확하여 활용하는 기술로 이에 관련한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. 마찰전기 나노발전기는 물리적인 움직임이나 마찰을 통해 발생되는 정전기를 이용하여 센서나 웨어러블 디바이스에 활용하는 에너지 하베스팅 기술 중 하나이다. 마찰전기 나노발전기는 ${\mu}W$(마이크로와트) 단위의 미소 전력을 생산함에도 불구하고, 다른 에너지 하베스팅 발전기들과 비교하여 큰 임피던스를 가지고 있어서 전력을 전달하기에 어려움이 있다. 또한 마찰전기 나노 발전기의 출력 전력은 Spike성 Pulse Train의 형태여서 다이오드 정류기가 필요하기 때문에, 정류기의 입력 임피던스와 마찰전기 나노 발전기의 출력 임피던스에 대한 분석을 이용한 임피던스 매칭 설계가 필요하다. 본 연구에서는 다이오드 정류기의 임피던스 모델을 유도하여 마찰전기 나노 발전기의 내부 임피던스와의 매칭을 통해 최대 전력을 전달하는 커패시터와 출력 부하 설계를 목표로 한다. 유도한 임피던스 모델에 대하여 실제 전력 실험을 통해 모델의 유효성과 정확성을 검증하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.6
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• pp.60-65
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• 2021

In this paper, we examined the ignition possibility of the propellant depending on its non-uniform composition of aluminum. Impact and friction sensitivity was investigated by arbitrarily changing the aluminum content in the range of 14~20% to simulate the non-uniform distribution of aluminum in the propellant. As a result of measuring the impact sensitivity, the 50% ignition energy and minimum ignition energy have values around 50 J regardless of the aluminum content. This means that the propellant does not become sensitive to impact even if the aluminum content is increased. On the other hand, the friction sensitivity result shows that as the aluminum content increases, the 50% ignition force and minimum ignition forces were decreased, and thus the propellant becomes sensitive. "Hot Spot" model of propellant ignition is applied, the space inside the propellant is momentarily compressed and ignited by friction stimuli rather than by impact stimuli.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.6
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• pp.409-415
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• 2016

In this study, we test the effects of the surface roughness on the hydro efficiency of double-suction centrifugal pumps ($Q=70.7m^3/min$, H = 87 m). The original surface of the impeller and inner casing were coated, resulting in surface-roughness reductions ranging from $100{\sim}110{\mu}m$ to $0{\sim}0.08{\mu}m$. We conducted experimental studies to measure the efficiency of the pumps and operating-pump electro energy variations with different surface roughness values. The experimental results showed that the efficiency of the pumps increased by about 0.8~1.79% and the electric energy of the operating pump was reduced by around 4.38 ~ 6.08%. These results indicate that the performance of the pumps depend largely on the surface roughness of the impeller and inner casing, and by reducing the surface roughness, we can improve the efficiency of the pump and reduce costs by reducing the electric energy consumption.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.122-122
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• 2018

1. 배경 최근 IoT 기술이 발전함에 따라 각종 전자기기에 들어가는 센서들이 점점 늘어나고 있다. 특히 사용자 중심의 기기들은 기술이 발전함에 따라 집적화가 이루어지면서, 하나의 기기에서 온도, 습도, 조도 등의 다양한 정보를 처리하고 있다. 이에 따라 더 많은 기능을 사용하기 위해, 소모 전력 또한 점차 증가하고 있다. 그러나 부피는 한정되어 있어, 기존 배터리만으로는 증가하는 소모 전력을 모두 보완하기 어렵다. 또한 대표적인 사용자 중심 기기인 스마트폰에서는, 가장 많은 전력을 소모하는 부분이 점점 커지고 있다. 이에 대한 대책으로 버려지는 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 바꿔주는 에너지 하베스팅 기술이 각광을 받고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 바람, 진동, 인체의 움직임 등의 기계적 에너지, 태양광, 실내등의 빛 에너지를 전기적인 에너지로 바꿔주는 기술을 말한다. 본 연구에서는 강유전체 고분자 내부에 양자점이 임베딩된 박막을 이용하여, 스마트폰에서 발생하는 빛 에너지와 손가락으로 디스플레이를 터치할 때 발생하는 기계적인 에너지를 모두 수확할 수 있는 새로운 소자를 제시하였다. 소자 내부에 있는 양자점은 빛 에너지를 산란 혹은 흡수하여 발광한 후, 고분자 내부의 전반사를 통해 양 옆에 있는 태양전지로 빛을 전달한다. 또한 컴포짓의 매트릭스를 이루고 있는 강유전체 폴리머인 P(VDF-TrFE)는 강유전 특성을 통해 마찰전기 에너지를 효율적으로 전기 에너지로 전환할 수 있다. 강유전체 특성에 의해 P(VDF-TrFE) 내부에 정렬된 Polarization은 퀀텀닷에 양자구속 스타크 효과(Quantum Confined Stark Effect)를 일으켜 더 긴 파장을 방출한다. 이렇게 바뀐 파장은 실리콘 태양전지에서 더 많이 흡수할 수 있는 영역으로 방출되어 태양전지 출력의 증가를 일으킨다. 마지막으로 실리콘 태양전지의 출력 증가를 보여줌으로써 이를 실험적으로 입증했다.

• KSBB Journal
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• v.4 no.3
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• pp.215-220
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• 1989

To develop an attrition coupled enzyme reactor with high efficiency-low energy consumption for saccharification of insoluble biomass, a 5L horizontal paddle type bioreactor was constructed and its performance was evaluated. The optimal condition for saccharification of 50g $\alpha$ -cellulose/L was found to be 200rpm with 500g of 3mm glass bead. Especially, the horizontal paddle type bloreactor was very effective for saccharification of high concentration of insoluble cellulose, in which around 72% of $\alpha$ -cellulose was saccharified for 75g $\alpha$ -cellulose/L, and even up to 70% for 100g of $\alpha$ -cellulose/L after 24hours. Under the optimal condition, the power consumption was measured to be around 1.7watth/g. Horizontal paddle type bioreactor seems to have an appropriated structural feature for industrial scale operation and to be an effective and energy saving attrition coupled enzyme reactor.

• Journal of Energy Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.328-333
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• 2000

이 연구의 목적은 액정법을 이용하여 주름형상 판형 열 교환기에서의 내부유동과 열 전달 성능의 특성을 파악하는데 있으며 공기를 작동유체로 사용하였다. 과거에는 실험이 주로 판형 열 교환기의 입·출구에서의 열 전달 성능에만 관심이 집중되었다. 그러나 이 실험에서는 액정법을 이용하여 판형열교환기 셀 표면 위에서의 국소 누셀트수의 분포를 연구하였다. 레이놀즈수가 증가할수록 열 전달 성능은 증가하였으나 마찰계수는 감소하였다. 주름각이 증가할수록 열 전달 성능과 마찰계수는 모두 증가하였다. 국소 누셀트수 분포로부터 열 전달이 잘 일어나는 부분은 주름을 타고 넘어 들어온 두 유동이 만나는 곳이며 또한, 셀의 가운데 부분은 셀의 수직단면적이 커서 셀 표면과 유동의 접촉이 약하므로 작은 누셀트수를 가지는 것을 알 수 있다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.193.2-193.2
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• 2012

달착륙선 등과 같은 특수 목적을 위해 제작된 우주용 착륙선에는 착륙 시 전달되는 충격하중이 탑재장비로 전달되지 못하도록 연착륙(soft-landing)을 위한 충격흡수 메커니즘이 구현되어 있어야 한다. 일반적으로 자동차 및 항공기에서는 실린더와 피스톤으로 구성된 유공압식 완충장치를 주로 사용하여, 피스톤 압축으로 실린더 내부 오일 또는 압축공기가 오리피스를 통하여 분출됨에 따라 유체마찰 에너지를 활용한 충격 흡수장치가 일반적이다. 그러나 이와 같은 지상 장비용 유공압식 충격흡수 메커니즘은 진공 및 무중력 우주 환경하에서 오리피스 기능 상실, 유압유 기화 현상 및 극저온/고온 환경에서의 성능저하 등의 문제점으로 인하여 우주용 착륙선 충격완충장치로 적용이 불가능하다. 따라서 기존의 우주용 착륙선의 대부분은 충격에너지를 기계적인 좌굴 소성 변형에너지로 변환하여 충격을 흡수할 수 있도록 알루미늄 허니콤을 주로 많이 사용하여 왔다. 본 연구에서는 진공 및 무중력 우주환경에서 착륙선 충격완충 장치로 적용이 가능하도록 실리콘 포옴과 스프링을 조합하여 구성하였으며, 충격완충 매체로 유압유 및 공압을 대체할 수 있도록 실리콘 포옴을 후방 사출 성형 방식으로 적용하여 오리피스를 통과한 실리콘 포옴의 변형에너지로 충격에너지를 흡수하게 함으로서 착륙 완충효율을 극대화 할 수 있도록 검토하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.8
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• pp.905-910
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• 2013

The flow analysis has been made by applying the turbulent models in the helically coiled tubes of heat transfer. The k-${\varepsilon}$ and Spalart-Allmaras turbulent models are used in which the structured grid is applied for the simulation. The velocity vector, the pressure contour, the change of residuals along the iteration number and the friction factors are simulated by solving the Navier-Stokes equations to make clear the Reynolds number effect. The helical tube increases the centrifugal forces by which the wall shear stress become larger on the outer side of the tube. The centrifugal force makes the heat transfer rate locally larger due to the increase of the flow energy, which finds out the close relationship between the pressure drop and friction factor in the internal flow. The present numerical results are compared with others, for example, in the value of friction factor for validation.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.37 no.11
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• pp.23-36
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• 2021

In this paper, the effect of shear rate on internal friction angle and unconfined compressive strength of non-cemented and cemented sand was investigated. A dry Jumunjin sand was prepared at loose, medium, and dense conditions with a relative density of 40, 60 and 80%. Then, series of direct shear tests were conducted at shear rates of 0.32, 0.64, and 2.54 mm/min. In addition, a cemented sand with cement ratio of 8% and 12% was compacted into a cylindrical specimen with 50 mm in diameter and 100 mm in height. Unconfined compression tests on the cemented sand were performed with various shear rates such as 0.1, 0.5, 1, 5 and 10%/min. Regardless of a degree of cementation, the unconfined compressive strength of the cemented sand and the angle of internal friction of the non-cemented sand tended to increase as the shear rate increased. For the non-cemented sand, the angle of internal friction increased by 4° at maximum as the shear rate increased. The unconfined compressive strength of the cemented sand also increased as the shear rate increased. However, its increasing pattern declined after the standard shear rate (1 mm/min). A discrete element method was also used to analyze the crack initiation and its development for the cemented sand with shear rate. Numerical results of unconfined compressive strength and failure pattern were similar to the experimental results.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.42-42
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• 2009

마찰교반접합 (Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 회전하는 툴이 재료내부에 삽입되면 툴과 재료사이에서 발생하는 마찰열에 의하여 온도가 상승하게 되어 재료는 연화되고, 이러한 재료 내부에서 회전하는 툴이 이동하게 되면 재료 내부는 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적으며 또한 접합 후 접합부에서의 변형이 상대적으로 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가진 마찰교반접합은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 그리고 동 합금과 같은 저 융점 비철재료에 많은 연구와 적용 사례들이 있어왔다. 하지만 최근에는 일반 탄소강, 연강, 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 합금, 티타늄 합금과 같은 고융점 재료에도 연구 및 적용이 진행되고 있는 추세이다. 페라이트계 스테인리스강은 가격이 비싼 Ni을 함유하지 않아 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 강재의 가격은 낮으면서도 고온특성 및 내식성이 우수하여 건축용, 자동차 배기계용으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이런 장점을 가진 페라이트계 스테인리스강을 기존의 용융 용접 법으로 접합 시 용접부 및 열영향부에서의 결정립의 조대화로 인한 인성 및 연성이 저하되며, 특히 예민화된 열영향부 입계 내에 Cr 탄화물이 석출되어 입계주변에 Cr 결핍 층을 형성되어 입계부식이 발생되는 문제점이 발생된다. 본 연구에서는 마찰교반접합을 이용하여 두께 3mm의 409 스테인리스강에 대해 맞대기 접합을 실시하였다. 접합 변수를 툴의 재료 (WC-12wt%Co, $Si_3N_4$)로 하여 접합을 실시하였고 접합 후 외관상태 점검, 광학 현미경과 주사 전자 현미경을 통하여 미세조직을 관찰하였으며 황산-황산동 부식 시험을 실시하여 접합부의 부식 특성을 평가하였다.