• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.191-196
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• 2017

20세기에 대두된 HCFC나 CFC계의 냉매들의 환경에의 악영향을 극복하기 위하여 보다 환경 친화적인 이산화탄소와 같은 자연냉매에 대한 관심이 커지고 있다. 겨울철 대기의 열원을 이용하여 증발을 유도하는 이산화탄소 열펌프는 증발기의 온도가 높아 효율이 상대적으로 낮아지고, 130bar가 넘는 고압으로 인하여 열펌프 설비 부품들의 제작의 어려움이 따르게 된다. 본 연구는 보다 낮은 압력의 새로운 2단 팽창식 $CO_2$ 오토 캐스케이드 열펌프를 고안하여 이러한 단점들을 해소하고 보다 효율을 증가시키고자 하였다. 새로운 오토 캐스케이드 열펌프에 2단 팽창방식과 효과적인 냉각방식의 시스템 구성을 하여 혼합냉매인 $CO_2$ 와 R32를 적용하였다. 공정에 고압 70bar, 중간 팽창압은 25bar, 최종 저압은 10bar를 적용하여 해석한 결과, 현재의 오토 캐스케이드 열펌프 공정의 COP는 1.629이었으나, 개선된 중간 압력 25bar의 2단 팽창 오토 캐스케이드 공정은 2.332로 현재의 공정보다 43.15% 향상되었다. 또한 저압측 증발기의 온도도 $-10^{\circ}C$ 이하가 되어 찬 외기에도 증발이 용이하게 발생되는 공정이 되었다. 본 공정이 향후 $CO_2$ 열펌프의 성능계수를 보다 향상시키고 고압에 따른 부품 문제들의 해소에 기여할 수 있는 공정으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.723-729
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• 2019

터보과급기는 엔진에 장착하여 연비를 개선하는 효과적인 장치로 디젤엔진과 가솔린엔진 모두에서 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 승용차용 가솔린엔진에 사용되는 트윈스크롤 터보과급기에서 발생하는 맥동유동의 질량유량을 측정하였다. 자체 설계 제작한 맥동유동장치를 사용하여 맥동이 있는 비정상상태에서 유동의 질량유량을 측정하였고, 맥동이 없는 정상상태의 질량유량과 비교 분석하였다. 맥동유동장치는 회전하는 상판과 고정된 하판을 사용하여 변하는 엔진의 배기밸브 유효면적을 반영하였다. 맥동이 있는 비정상상태 질량유량을 측정하기 위하여 차압식 압력계를이용한 오리피스 유량계를 사용하였다. 이때 기체의 온도와 절대압력을 측정하여 기체 밀도 변화를 고려하였다. 터보과급기의 저속 성능을 분석하기 위하여 압축공기를 사용하여 터보과급기 회전속도 60,000rpm에서 100,000rpm의 범위에서 측정을 수행하였다. 비정상상태의 질량유량은 정상상태와 비교하여 크게 다른 결과를 보였다. 정상상태 질량유량 계수는 터빈 팽창비가 증가함에서 따라 증가하지만, 비정상상태 질량유량 계수는 정상상태 값 주변의 히스테리시스 루프를 형성하며 변화량은 정상유동 기준 최대 5.0배이다. 이것은 맥동유동에 의하여 터빈 볼류트 공간에서 충진과 방출이 일어나기 때문이다.

• 자원환경지질
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• 제42권3호
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• pp.247-259
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• 2009

영남육괴의 북동부에 분포하는 변성퇴적암류의 전암 붕소를 분석했다. 연구지역의 변성퇴적암류는 광물 조합에 따라 규선석대와 석류석대로 나누어지며, Ti-흑운모 지온계를 이용한 4-6 kbar 사이의 변성온도는 각각 553-687$^{\circ}C$와 582-722$^{\circ}C$이다. 붕소의 전함량은 흑연이 다량 포함된 석류석대의 한개 시료(89.95 ppm B)를 제외하고 규선석대(9.60- 189.18 ppm B)에서 석류석대(2.63-15.97 ppm B)로 높은 온도를 지시하는 지역에서 상대적으로 적은 함량을 갖는다. 붕소와 양의 상관관계를 이루는 $Al_2O_3$, MgO, $Fe_2O_3$, $Fe_2O_3$, $K_2O$, Li, Ba, Sc, Co, Cr, Rb, Cs는 전기석을 구성하는 주원소로 전기석의 비율이 증가할수록 붕소의 함량이 증가한다는 것을 부분적으로 지시한다. 광물의 모드비와 붕소의 전함량 비교는 붕소를 조절하는 주된 광물이 전기석 및 흑연임을 지시한다. 흑운모 화강편마암의 전암 붕소 함량(2.62-12.2 ppm B)은 전반적으로 변성퇴적암보다 붕소함량이 낮거나 비슷하며 변성 압력-온도 조건과는 관련성이 없다.

• 암석학회지
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• 제23권4호
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• pp.311-324
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• 2014

문경탄전 주변에 분포하는 평안누층군의 홍점층은 주로 변성사질암과 변성이질암으로 구성되어 있다, 변성이질암은 대부분 점판암으로 산출되며, 경녹니석+녹니석+백운모 그리고 홍주석+흑운모+녹니석+백운모의 광물조합을 보인다. 경녹니석과 홍주석은 반상변정으로 산출되고, 세립의 운모류는 기질을 구성하고 있다. $MnO-K_2O-FeO-MgO-Al_2O_3-SiO_2-H_2O(MnKFMASH)$ 계에서 작성한 온도-압력 가상평형도과 경녹니석과 녹니석의 Fe/(Fe+Mg) 등성분도선의 교차영역을 통해 구한 이 변성광물 조합의 온도-압력 조건은 $510-520^{\circ}C$, 3.0-3.5 kbar이다. 이 중온-저압의 변성작용은 매몰 변성작용의 지온 구배율 보다 높은 지온 구배율(약 $40-45^{\circ}C/km$)환경 하에서 일어난 것으로 판단된다. 홍점층에서 얻은 가장 젊은 쇄설성 저어콘(SHRIMP U-Pb 연령: 약 327-310 Ma)은 진동구조와 높은 Th/U 비(0.60-1.12)를 보인다. 기존의 태백산분지의 만항층의 퇴적학적, 고생물학적, 지구연대학적 연구결과와 이번 연구결과를 종합해 보면, 문경지역 홍점층의 퇴적작용은 강릉지역의 만항층과 유사하게 기원지의 화성활동과 거의 동시기에 발생했음을 지시한다. 따라서 평안누층군은 석탄기-폐름기 동안 능동적 대륙 연변부의 화산호 주변 환경 하에서 퇴적작용 일어났고, 또한 기원지에서는 화성활동이 비교적 짧은 시간 간격으로 반복적으로 일어난 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제6권2호
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• pp.113-119
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• 2000

소각로 배가스 중의 유해물질중 다이옥신은 그 유해성이 알려지면서 심각한 사회문제로 대두되었다. 이러한 유해가스를 제거하기 위한 방법중의 하나인 활성탄의 분무 및 백필터의 여과 공정에 의한 유해물질 제거 효율을 조사하였다. 다이옥신은 그 독성이 강한 관계로 1,2-dichlorobenzene(o-DCB)을 전구물질로 사용하였으며, 공기 유량, 백필터 압력 손실, 백필터 운전온도, 활성탄 종류에 따른 o-DCB의 제거 효율을 조사하였다. 각 경우에 대한 실험 결과 소각로의 운전조건을 고려할 때 백필터에서의 운전온도 범위는 $140{\sim}170^{\circ}C$가 적합하며, 백필터에서의 압력손실은 백필터에 부착된 활성탄층에 의한 흡착성능을 고려할 때, $120mmH_2O$를 유지하는 것이 필요하였다. 활성탄과 규조토를 혼합하여 주입한 결과 활성탄과 동일량의 규조토를 투입할 시에는 90% 이상의 o-DCB를 제거할 수 있었고 또한 활성탄 투입량도 줄일 수 있었다.

• 암석학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-15
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• 2008

충남 대천해수욕장부근과 서천군 마량리 인대에 변성역암, 변성사암, 천매암 등으로 구성된 변성퇴적 암층이 노출되어 있다. 원암의 구성으로 볼 때 남포층군 중의 조계리층에 대비되며, 대표적인 변성광물군은 흑운모-백운모-석영(${\pm}$사장석${\pm}$녹니석)과 흑운모-백운모-석류석-석영(${\pm}$사장석${\pm}$녹니석)으로 중압변성의 각섬암상중 석류석대에 속한다. 지질온도압력계에 의해 계산된 온도-압력조건은 $560{\sim}595^{\circ}C$에 $6.9{\sim}8.2\;kb$이다. 천매암에서 분리된 흑운모의 K-Ar 연대는 $143.2{\pm}3.6\;Ma$, $122.6{\pm}2.4\;Ma$ 및 $124.8{\pm}2.4\;Ma$인데 뒤의 두 연대는 후기에 열적교란을 받은 것으로 판단된다. 기 발표된 연대측정에 의하면 대동누층군의 생성시기는 $187{\sim}175\;Ma$로 (Han et al., 2006; Jeon et al., 2007) 이 연구의 결과들과 조합하여 대보조산운동기에 일어난 이 지역에서의 변성지구조적 진화과정을 유추하였다. 남포층군 퇴적 직후인 175 Ma 부근에 습곡작용과 중첩된 트러스트운동으로 지각의 두께증가가 시작되었고, 정점변성작용을 거친 후 지각확장에 따른 정단층운동으로 흑운모의 폐쇄온도까지 빠르게 삭박되면서 냉각되는 과정을 겪었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.1-10
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• 1997

본 연구는 실제 선박 주위의 점성 유동에 대해 RANS방정식을 사용하여 해석함으로써 그 계산 방법의 타당성 및 선형 설계에의 유효성을 입증하고, 모형선 크기에 따른 점성 유동의 영향, 즉 척도효과에 대한 기초 연구를 목적으로 하였다. 높은 레이놀즈수에서의 난류유동을 계산하기 위해 k-${\varepsilon}$ 난류모형을 채용하였으며, 물체 근처에서는 벽법칙을 사용하였다. 선체의 3차원 형상을 효과적으로 처리하기 위해 물체적합좌표계를 이용하여 실제영역에서 유도된 지배방정식을 계산영역으로 변환시켰으며, 유한체적법을 사용하여 이산화시켰다. 압력 계산은 SIMPlE법을 사용하였으며, 이산화된 식들은 TDMA를 이용한 선순법으로 해를 구하였다. 실제 계산대상 선박은 4410 TEU급 콘테이너 운반선과 50,000 DWT급 살물 운반선으로 모형선 크기와 실선 크기에 대해 점성유동을 해석하여 비교하였으며, 모형선에 대해서 저항시험, 프로펠러 면에서의 반류분포 조사 시험, 그리고 한계유선 조사시험을 수행하여 계산결과와 비교 검토하였다. 계산결과는 선미 유동장에서의 평균속도와 압력 분포에 있어서 선미 형상에 따른 효과와 척도효과를 잘 묘사하고 있다. 특히, 계산된 프로펠러 변에서의 반류분포와 선체 표변에서의 한계유선 분포는 실험과 정성적으로 잘 일치하고 있으며, 점성저항 추정에 있어서는 실험 값과 ${\pm}5%$ 이내로 예측하고 있음을 보여 주고 있어 선형 개발의 설계 도구로 활용될 수 있음을 알 수 있다.

• 한국가스학회지
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• 제7권1호
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• pp.24-27
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• 2003

본 연구에서는 국내 석유화학공장에서 운전되고 있는 CDU plant heater, NCC plant heater, CO plant Heater, aromatic plant heater 등 15개 plant heater를 대상으로 조사하였으며, 세부 내용으로는 heater 사고 예방을 위한 공정운전 표준, alarm 작동시 조치 및 setting 변경, 시운전 점검사항, interlock system 분석, interlock by-pass 운전현황, heater 주요 사고$\cdot$사례 등을 분석하였다. interlock 방지 및 시설개선 대책으로 실시간 monitoring 설치, local 압력계 및 온도계추가설치, 초기 운전시 점검방법, interlock by-pass 관리, 오작동 계기 sensor maker 변경, 운전 mode 변경시 주요 현장확인사항, DCS alarm 관리방법 등을 제시하였다. heater interlock에 관련되는 국내외 연구자료가 거의 없어서 주로 석유화학업체 운전 절차서, 공정trouble 일지, 부서장 및 현장 운전원의 의견을 반영하여 연구하였다. 연구의 결과에 따라 interlock 방지 및 시설개선 대책을 운전 절차서에 반영한다면 interlock으로 인한 사고를 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.129-129
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• 2000

태양전지는 태양광에너지를 바로 전기에너지로 전환시키는 소자이다. 최근에는 다결정 태양전지의 응용가능성에 대한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 이 중 CuInSe2는 여러 가지 좋은 물성을 가지고 있어서, 저가의 고효율 태양전지를 위한 광흡수층 재료로 주목받고 있다. 현재까지 다양한 방법이 시도되었지만, 10% 이상의 고효율을 가지는 고품질을 박막을 얻는 방법은 진공증발증착법과 selenization 방법뿐이다. 이 중 진공증발증착법에 의하여 형성된 박막을 이용하여 가장 높은 효율의 태양전지를 얻을 수 있으나, 진공 장비의 대면적화가 힘들기 때문에 대면적 태양전지 제조가 힘들다는 단점이 있다. 따라서 selenization 방법을 이용하여 CuInSe2 박막을 제조하는 것이 가장 유망한 방법이라 할 수 있다. Selenization 방법은 Cu-In 금속층을 제작한 뒤 이를 selenium과 반응을 시키는 방법이다. 따라서 이 방법을 이용하여 박막을 제조할 때는 Cu-In 금속층의 물성 조절이 이후 생성되는 CuInSe2 박막의 물성향상에 필수적이다. 따라서 Cu-In 금속층의 물성에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 Cu-In 이 성분계에서 알려진 반가 없다. 저온에서는 반응속도론적으로 매우 느리게 반응이 일어나기 때문에 열역학적으로 안정한 상을 얻기가 힘들기 때문이다. 따라서 본 실험에 앞서 각 제조 조건에 따른 열역학적인 안정상을 계산하였다. 그 결과, 상온에서 Cu의 양이 증가함에 따라, In$\longrightarrow$CuIn2$\longrightarrow$Cu11In9$\longrightarrow$Cu7In3 상으로 변화하였다. 9$0^{\circ}C$이하의 온도에서는 CuIn2 상이 안정하였고, 10$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 Cu11In9 상 두 가지로 존재하였고, Cu/In 인가전력비를 변화시켰을 때 조성비가 선형적으로 변하였다. 즉, Cu-In 동시스퍼터링법은 원하는 조성을 간편한 방법으로 정확하게 조절할 수 있는 방법이라 할 수 있다. 증착 온도를 변화시켰을 때는 9$0^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 존재하던 CuIn2 상이 10$0^{\circ}C$이상의 온도에서는 완전히 사라지고 In과 CuIn2 상이 사라지고 In 상과 Cu11In9 상이 나타났다. 상전이를 위하여 30$0^{\circ}C$의 높은 열처리 온도가 필요한 것은, 밀 저온 안정상이 형성된 뒤 각 원소들의 확산에 의해 상전이가 일어나기 때문에 이를 위한 충분한 열에너지를 가질 수 있는 온도가 필요하기 때문이다. 조성을 일정하게 유지하면서 챔버 압력을 변화시켰을 때는 형성되는 상의 미세구조난 결정성은 일정하였다. 인가전력, 증착온도, 챔버 압력 변화에 따른 상변화는 앞서 계산한 열역학적 결과와 정확히 일치하였다. 이는 동시스퍼터링 방법이 각 입자들을 원소 단위에서 균일하게 혼합할 수 잇는 방법이고, 또 입자들이 높은 에너지를 가지고 있기 때문이다. 즉, 원소 단위에서 균일한 반응을 하고, 가장 안정한 위치로 쉽게 이동할 수 있기 때문에 열역학적으로 안정한 상을 형성할 수 있는 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.3-3
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• 2010

이번 성원에드워드 학술상 수상자 선정은, 진공기술의 중요성에 공감하고 진공기술 발전을 위한 노력을 독려하자는 진공학회 회원들의 의견을 모아주신 결과로 생각한다. 본 발표에서는 그동안 한국표준과학연구원에서 수행해 온 진공 기술 연구 및 산학연 협력 네트워크 활동을 소개하고자 한다. 진공기술은 진공 환경을 발생시키고 측정 제어하며, 만들어진 진공 환경 안에서 원하는 작업을 할 수 있도록 하는 기술을 말한다. 우리나라의 주력산업인 반도체 및 디스플레이의 경우 그 생산 설비의 1/3이상이 진공 장비이며 진공 공정을 통해 만들어진다. 때문에 우리나라에서는 주력 산업분야나 그 전후방 산업의 경쟁력 강화 측면에서 진공기술 개발 중요성이 아주 크다. 한국표준과학연구원은 국가 대표 측정 기관으로 국가 측정 표준을 확립하고 측정관련 과학기술을 연구개발하며 그 성과를 보급하여 경제발전과 과학기술발전, 그리고 삶의 질 향상에 기여하는 것을 임무로 하고 있다. 우리나라에서 진공 측정 표준에 대한 연구가 본격적으로 시작된 것은 1984년으로 불용 장비로 불하받은 펌프와 챔버, 그리고 차관으로 도입된 Capacitance Diaphragm Gauge 몇 개만으로 시작되었다. 지금은 발전을 거듭하여 초음파 간섭 수은주 압력계를 비롯하여 정적 팽창시스템, 동적 팽창 시스템 등 진공도 범위별 국가 표준기와 리크 표준기를 자체 개발 하여 국가 측정 표준을 확립하고 있다. 우리나라의 진공 표준 및 측정 능력은 국제기구인BIPM에서 실시하는 국가 측정능력 비교시험을 통해 세계 최고 수준으로 인정 받은 바 있으며 교정검사 등을 통해 산학연에 보급되고 있다. 진공 측정 및 표준기술을 토대로, 1999년부터 과학기술부와 산업자원부의 지원을 받아 산학연이 필요로 하는 펌프 계측기 부품 소재 및 공정 특성을 평가하기 위한 장치와 절차를 개발하였다. 이를 이용해 보급되는 기술 data는 진공부품 및 장비 국산화, 국산제품 신뢰성 제고, 검증부품 사용을 통한 장비 품질 향상, 독자적 장비 기술 확보, 생산품 품질관리 등에 쓰이고 있다. 한국 표준연구원 진공센터의 교정 및 시험 능력은 ISO 9001 인증 획득과 국제 전문가의 review를 거쳐, 국제기구 측정능력표에 등재되어 있어 국제적 신뢰도도 확보하고 있다. 정기적인 진공기술 교류회를 개최하고 진공기술 홈페이지를 운영 하는 등 산학연 정보 교류 및 협력 네트워킹 활성화를 위해 노력한 바 있으며 이 분야의 연구 성과는 '국가 우수 연구성과 100선'에 선정된 바 있고, 산업자원부 지정 '산학연 연계 우수사례' 첫 번째로 선정되기도 하였다. 2008년부터는 진공기술 교류회 등을 통한 네트워킹 활동으로 도출된 기술 수요에 따라 대기업과 중소기업 학교 연구소들과 함께 진공공정 실시간 측정 진단 기술과 센서 개발 연구, 그리고 이들 개발품의 신뢰성 검증 및 평가 기술 개발을 위해 노력하고 있다.