• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.10a
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• pp.55-57
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• 1996

다공성 무기막은 높은투과도와 뛰어난 내열.내화학성, 그리고 경제성 때문에 기존의 PSA공정이나 증류와 같은 고에너지 분리공정을 대체하는 공정으로 각광을 받고 있다. 무기재료막의 제조하는 방법으로 주로 알콕사이드를 사용하는 솔-젤법(1)과 금속(2) 또는 기상반응(3)을 이용하는 화학증착법이 사용된다. 또한 고온에서 수소를 연속적으로 분리하여 화학평형에 기인한 한계를 극복하여 높은 수율을 얻고자하는 막반응기에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 $\alpha$-알루미나 지지체의 미세한 다공성 구조 내부에서 TEOS(Tetraethylorthosilicate)와 산성의 알코올-물 혼합물을 확산시켜 실리카 솔을 생성시킴과 동시에 젤화시켜 기공의 크기를 감소시켜 막을 제조하였다. 이렇게 제조된 막은 높은 투과도와 낮은 수소선택도(selectivity=3-4)를 보였고, 두번째 단계로 silica sol을 제조하여 진공 하에서 dip-coating을 행하였다. 이렇게 2단계로 기공 구조를 개선시킨 실리카 막은 저압에서 상대적으로 높은 수소의 분리도(selectivity=5-7)를 보였으며 여전히 높은 투과도를 갖는다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.15 no.1
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• pp.12-22
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• 2004

In order to evaluate the potential of partial hydrocarbon substitution to improve the safety of hydrogen use in general and the performance of internal combustion engines in particular, the outward propagation and development of surface cellular instability of spark-ignited spherical premixed flames of mixtures of hydrogen, hydrocarbon, and air were experimentally studied at NTP (normal temperature and pressure) condition in a constant-pressure combustion chamber. With propane being the substituent, the laminar burning velocities, the Markstein lengths, and the propensity of cell formation were experimentally determined, while the laminar burning velocities and the associated flame thicknesses were computed using a recent kinetic mechanism. Results show substantial reduction of laminar burning velocities with propane substitution, and support the potential of propane as a suppressant of both diffusional-thermal and hydrodynamic cellular instabilities in hydrogen-air flames.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.4 no.2
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• pp.17-22
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• 1993

$ErCo_2$화합물에서 Co를 천이원소로 10%만큼 치환한 $Er(Co_{0.9}M_{0.1})_2$화합물(M=Cr, Mn, Fe, Ni, Cu)의 비정질화 온도를 측정해서 수소유기 비정질화에 영향을 미치는 인자에 대해 살펴보았다. 비정질화 온도는 치환원소의 원자반경과 비례함을 알 수 있었다 그러므로 $ErCo_2$ Laves 화합물에서 수소유기 비정질화에 영향을 미치는 인자는 확산과 밀접한 연관이 있는 원자의 크기임을 알 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.522-525
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• 2008

최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아 왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 전기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Dynamic Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 323$\sim$473 K, 압력범위 0$\sim$7 atm에서 수행되었으며, 혼합기체는2성분으로 수소-메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교,대조하여 예측도를 검사하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.105-108
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• 2007

최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 적기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는 MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 $30{\sim}50$ $^{\circ}C$, 압력범위 $0{\sim}5$ atm에서 수행되었으며, 혼합기체는 2성분으로 수소 메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교, 대조하여 예측도를 검사하였다.

• Clean Technology
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• v.28 no.3
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• pp.238-248
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• 2022

The world is striving to transition to a carbon-neutral society. It is expected that using hydrogen instead of hydrocarbon fuel will contribute to this carbon neutrality. However, there is a need for combustion technology that controls the increased NOx emissions caused by hydrogen co-firing. Flameless combustion is one of the alternative technologies that resolves this problem. In this study, a numerical analysis was performed using the 1D opposed-flow diffusion flame model of Chemkin to analyze the characteristics of flameless combustion and the chemical reaction of methane-hydrogen fuel according to its hydrogen content and flue gas recirculation rate. In methane combustion, as the recirculation rate (K_v) increased, the temperature and heat release rate decreased due to an increase in inert gases. Also, increasing K_v from 2 to 3 achieved flameless combustion in which there was no endothermic region of heat release and the region of maximum heat release rate merged into one. In H₂ 100% at K_v 3, flameless combustion was achieved in terms of heat release, but it was difficult to determine whether flameless combustion was achieved in terms of flame structure. However, since the NOx formation of hydrogen flameless combustion was predicted to be similar to that of methane flameless combustion, complex considerations of flame structure, heat release, and NOx formation are needed to define hydrogen flameless combustion.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.9 no.5
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• pp.768-773
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• 1998

A mathematical model of discharge mechanism of metal-hydride (MH) electrode was presented. A computer simulation program was developed in order to predict the variation of electrode potential and the distribution of hydrogen concentration within MH particles during discharge. By investigating the effects of the discharge current density, the size of MH particle, the diffusivity of hydrogen in MH particle, and the porosity of the electrode, it was found that these factors exerted a collective effect on the discharge characteristic of the electrode and the utilization of hydrogen in the MH particle. It was confirmed that and optimization of design factors of an MH electrode is necessary in order to execute a high-rate discharge and to improve the utilization of hydrogen in MH particle.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.28 no.2
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• pp.189-195
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• 2004

The pressure tubes, which contain high temperature heavy water and fuel, are within the core of a CANDU nuclear reactor, and are thus subjected to high stresses, temperature gradient, and neutron flux. Further, it is well known that pressure tubes of cold-worked Zr-2.5Nb materials result in hydrogen diffusion, which create fully-hydrided regions (frequently called Blister). Thus a proper investigation of hydrogen diffusion within zirconium-alloy nuclear components, such as CANDU pressure tube and fuel channels is essential to predict the structural integrity of these components. In this respect, this paper presents numerical investigation of hydrogen diffusion to quantify the hydrogen concentration fur blister growth of CANDU pressure tube. For this purpose, coupled temperature-hydrogen diffusion analyses are performed by means of two-dimensional finite element analysis. Comparison of predicted temperature field and blister with published test data shows good agreement.

• Journal of the Korean Society of Mechanical Technology
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• v.13 no.2
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• pp.115-121
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• 2011

The size of hydrogen molecule is not so small as to invade into the lattice of material, and therefore, hydrogen invades into the material as atom. Hydrogen movement is done by diffusion or dislocation movement in the near crack tip or plastic deformation. Hydrogen appeared to have many effects on the mechanical properties of the Cr-Mo steel alloys. The materials for this study are 1.25Cr-0.5Mo and 2.25Cr-1Mo steels used at high temperature and pressure. The hydrogen amount obtained by theoretical calculation was almost same with the result solved by finite element analysis. The distribution of hydrogen concentration and average concentration was calculated for a flat specimen. Also, finite element analysis was employed to simulate the redistribution of hydrogen due to stress gradient. The calculation of hydrogen concentration diffused into the material by finite element method will provide the basis for the prediction of delayed fracture of notched specimen. The distribution of hydrogen concentration invaded into the smooth and notched specimen was obtained by finite element analysis. The hydrogen amount is much in smooth specimen and tends to concentrate in the vicinity of surface. Hydrogen embrittlement susceptibility of notched specimen after hydrogen charging is more remarkable than that of smooth specimen.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.8
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• pp.1158-1164
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• 2003

Steady-state structure and acoustic-pressure responses of $H_2$/Air counterflow diffusion flames are studied numerically with a detailed chemistry in view of acoustic instability. The Rayleigh criterion is adopted to judge acoustic amplification or attenuation from flame responses. Steady-state flame structures are first investigated and flame responses to various acoustic-pressure oscillations are numerically calculated in near-equilibrium and near-extinction regimes. The acoustic responses of $H_2$/Air flame show that the responses in near-extinction regime always contribute to acoustic amplification regardless of acoustic-oscillation frequency Flames near extinction condition are sensitive to pressure perturbation and thereby peculiar nonlinear responses occur, which could be a possible mechanism in generating the threshold phenomena observed in combustion chamber of propulsion systems.