• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.18 no.1
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• pp.23-30
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• 2010

Trends of the automotive market require the application of new engine technologies, which allows for the use of different types of fuel. Since ethanol is a renewable source of energy and it contributes to lower $CO_2$ emissions, ethanol produced from biomass is expected to increase in use as an alternative fuel. It is recognized that for spark ignition (SI) engines ethanol has advantages of high octane number and high combustion speed. In spite of the advantages of ethanol, fuel supply system might be affected by fuel blends with ethanol like a wear and corrosion of electric fuel pumps. So the on-board hydrogen production out of ethanol reforming can be considered as an alternative plan. This paper investigates the influence of ethanol fuel on SI engine performance, thermal efficiency and emissions. The results obtained from experiments have shown that specific fuel consumption has increased by increasing ethanol amount in the blend whereas decreased by the use of hydrogen-enriched gas. The combustion characteristics with hydrogen-enriched gaseous fuel from ethanol reforming are also examined.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.2
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• pp.137-143
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• 2012

Currently, in order to meet the reinforced emissions regulations for harmful exhaust gas including carbon dioxide ($CO_2$) as a greenhouse gas, technologies for reducing $CO_2$ emission and fuel consumption are being developed. Gasoline direct injection (GDI) systems have the advantage of improved fuel economy and higher power output than port fuel injection gasoline engine systems. The aim of this study is to examine the performance and emission characteristics of a lean burn GDI engine equipped with spray-guided-type combustion system. Stable lean combustion was achieved with a late fuel injection strategy under a constant operating condition. Further improvement in specific fuel consumption is possible with the introduction of multiple fuel injection strategies, which also increases hydrocarbon (HC) and nitrogen oxide ($NO_x$) emissions and decreases carbon monoxide (CO) emission.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.8
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• pp.1050-1056
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• 2010

Diesel engines introduce only air into the cylinder, and the air is high lycompressed. Fuel is directly injected into the combustion chamber in high temperature and pressure. Therefore diesel engines have high thermal efficiency because of the high compression ratio, while having high level of particulate matter and nitrogen oxide emissions because of the direct fuel injection. Many technologies have been developed to reduce particulate matter and nitrogen oxide emissions from diesel engines. One of the technologies is hydrogen fuel introduced into the combustion chamber with diesel fuel. In this thesis tiny amount of hydrogen is supplied into the combustion chamber in order to enhance the combustion performance. The engine, in which hydrogen is introduced, is tested. There are 20 test conditions given as 5 torque values of 100%, 75%, 50%, 25%, 0%, and 4 engine speeds of 700rpm, 1000rpm, 1500rpm and 2000rpm for the two cases with or without hydrogen addition. Maximum torques and Idle torques at each engine speed are measured, then the torque values are divided into 4 levels with 25% increasing step. The result shows that the fuel consumption, smoke, CO are reduced while the NOx emission is slightly increased, and the hydrogen addition has not a great effect on the performance at low loads but a great effect at a maximum load.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.27-27
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• 2010

최근에 고유가와 지구온난화로 인하여 에너지가 향후 인류의 50년을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있어서 지구의 모든 에너지의 근원인 태양광을 이용하는 태양광 발전은 무한한 청정 에너지로 각광받고 있다. 빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지는 풍력, 수소연료전지, 조력, 바이오에탄올 등의 신재생에너지 기술 중에서 상품성은 가장 뛰어나지만 발전단가가 가장 높은 것이 단점이다. 태양광 발전단가를 줄여서 기존의 화석에너지를 이용한 발전단가와 견줄 수 있는 그리드 패러티(grid parity)를 달성하려면 태양전지 모듈의 고효율화와 동시에 저가화가 반드시 이루어져야 한다. 현재 태양광 모듈 시장의 90%는 효율이 12-16% 정도로 높은 단결정(single crystalline or monocrystalline) 실리콘이나 다결정(polycrystalline or multicrystalline) 실리콘 등의 벌크(bulk)형 결정질 실리콘 모듈이 차지하고 있으나 원재료인 실리콘 웨이퍼의 제조단가의 50%를 차지하고 있어서 저가화가 어렵다. 반면, 원료가스를 분해하여 대면적 기판에 증착하는 박막(thin-film) 실리콘 태양전지의 경우는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 박막 실리콘 모듈은 매우 적은 실리콘 원재료를 소비한다. 단결정이나 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께가 $180-250\;{\mu}m$ 정도인 것에 비해서 박막 실리콘의 두께는 $0.3-3\;{\mu}m$ 수준이다. 더불어, 유리, 플라스틱 등의 저가 기판에 저온 대면적 증착이 가능하여 저가양산화에 유리하다. 박막 실리콘 모듈은 벌크형 실리콘 모듈(-0.5%/K) 대비 낮은 온도계수[비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)의 경우 -0.2%/K]와 빛의 세기가 약한 산란광에서도 동작하여 평균발전시간이 증가하므로 외부환경에서 우수한 발전성능을 보이고 있다. 태양전지 모듈은 상온에서의 안정화 효율을 기준으로 가격이 책정되어($/$W_p$) 판매되기 때문에 벌크형 실리콘 모듈에 비해서 박막 실리콘 모듈은 가격대 성능비가 우수하다. 따라서 박막 실리콘 모듈은 벌크형 결정 실리콘 모듈의 대안으로 떠오르고 있으며, 레이저 기술을 이용하여 수려한 투광형 건물일체형(building integrated photovoltaic; BIPV) 모듈을 제작할 수 있는 장점도 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기존의 양산화된 단일접합 비정질 실리콘 태양광 모듈은 효율이 6-7%로 낮아서 설치면적 및 설치 모듈의 증가가 성장의 걸림돌이 되고 있다. 박막 실리콘 태양전지의 고효율화를 도모하기 위해서 적층형 탄뎀셀로 양산 트렌드가 변화하고 있다. 이에 적층형 박막 실리콘 태양전지 효율의 한계 및 돌파구에 대해서 논의한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.11
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• pp.3074-3079
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• 2009

Efficient energy use becomes necessary since energy consumption has dramatically been increasing due to continuous economic development and population growth. In particular, high efficient vacuum glazing needs to be introduced to buildings where enormous energy loss occurs through windows and has been rarely used yet due to its high price and performance. Therefore, in this study, torch for glass welding was developed with CFD(Computational Fluid Dynamics) and experiments. Torch shape, nozzle diameter, nozzle arrangement etc. were mainly optimized and hydrogen-oxygen mixed gas fuels the torch. Finally, glass welding with the developed torch has been successful, showing that it can be used to develop economic vacuum glazing.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.475-476
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• 2006

과학문명의 발전으로 인간은 점차 보다 윤택한 싫을 영위하기 위해 노력하고 있다. 하지만 지구의 유한한 자원, 특히 화석연료만으로는 폭발적으로 늘어가는 에너지의 소비는 인류의 안락함을 보장해 줄 수 없게 되었다. 이에 따라 인간의 삶에 비한다면 무한한 태양에너지를 효율적으로 활용하는 것은 무엇보다 중요한 일이라 할 수 있다. 그러나 현재 활용되고 있는 무기 태양전지는 30%에 못 미치는 에너지 변환 효율은 아직 미래의 에너지로 활용하기 위해서 많은 연구와 개발이 필요한 분야이다. 또한 무기재료를 이용한 광기전소자는 비싼 가격으로 인하여 대중적으로 이용하기에는 어려움이 뒤따르고 있다. 하지만 유기재료를 소재로 이용한 광기전소자는 상대적으로 저렴한 가격과 유연한 소자의 제작에 유리한 점 때문에 많은 연구자들의 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 광기전소자의 개발에 널리 활용되는 ZnPc를 이용하여 주파수 응답 특성을 살펴봄으로써 재료가 가지고 있는 전기적인 특성을 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.305-306
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• 2006

자동차의 난방 열원은 HVAC(Heating, Ventilating & Air Conditioning)에 내장되어 있는 히터코어 (Heater Core) 에서 공급하게 되며, 이 히터코어는 엔진에서 가열된 냉각수 열원을 이용하게 된다. 그러나 최근 디젤 엔진의 경우 연소효율의 개선과 CEGR(Cooled Exhaust Gas Recirculation) 시스템의 적용으로 냉각부하가 증가하여 냉각수가 가지는 가용 열원이 기종보다 약 30~40% 정도 저하되고 있다. 따라서 디젤 자동차 및 하이브리드용 자동차의 난방 보조 히터의 국산화 개발이 시급해진 상황이며 초정밀, 고효율 보조 히터의 개발이 요구되고 있다. 현재 적용되고 있는 보조 히터 중에서 PTC 히터는 PTC 소자의 발열을 이용하여 공기를 직접 가열하기 때문에 추가적인 연료소비가 없고 소형 및 저가라는 장점이 있다. PTC 세라믹 소자는 $BaTiO_3$를 모체로 하며, 이의 특성 항상 및 제어를 위해서는 적절한 dopant를 선택하여 균일하게 doping 해야 한다. 지금까지 dopant에 따른 구성 요소 및 역할은 비교적 잘 알려져 있다. 하지만, 자동차용으로 사용되기 위해서는 12V의 저전압에서 동작해야 하며, 또한 소자의 두께가 얇아지게 됨에 따라서 발생하는 전기적 short와 같은 문제점들을 해결하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 PTC 세라믹 소자에서 도펀트 종류와 양 조절을 통한 저저항을 확보하고, PTC 세라믹 소자의 박막화를 달성하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.338-338
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• 2022

2050년까지 탄소중립 사회구현을 위한 방안을 모색하기 위한 논의가 활발히 이루어지고 있으며, 이에 수소도시 실현을 통한 화석연료와 탄소배출을 줄이는 방법들이 주목받고 있다. 그린수소가스의 생산 및 운송, 저장과 가스형태의 수소를 액화 수소로 압축시키는데 드는 막대한 에너지가 소비되는 문제점에 대한 대안책으로 암모니아를 캐리어로 이용하여 운송 및 저장하고 수소를 생산하는 방식이 널리 이용되고 있으며, 효율 향상을 위한 추가 연구들이 진행되고 있다. 또한, 중국에 대한 우리나라의 요소수 수입 의존도가 높음에 따라 요소수 주요성분인 암모니아와 탄산가스를 합성한 요소수 생산 방식에 대한 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 현재 산업계에서 석탄과 같은 석유자원에서부터 암모니아를 추출하는 방식이 가장 널리 적용되고 있다. 이와 같은 암모니아 생산에 대한 석유자원 의존도를 낮추기 위한 방안에 대한 도출 및 연구가 필요한 실정이다. 이와 같은 상황에 맞춰 본 연구에서는 생활하수로부터 암모니아를 추출하는 방법으로서 통합형 막증류 시스템에 연구하고자 한다. 분뇨, 음식물 폐기물 침출수 등 유기성 폐기물의 수집, 운송 및 처리에서 발생되는 생활하수에는 암모니아성 질소 및 탄소가 다량 포함되어 있어 이를 추출하여 순수한 암모니아 생산에 대해 석유자원을 대체할 수 있는 대안으로서의 효용성을 갖고 있다. 하지만, 이와같은 생활하수는 암모니아성 질소 이외 성분들이 고농도로 포함되어 있어 암모니아 생산에 대한 원료만을 선택적으로 분리하는데 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 생활하수에서 암모니아를 선택적으로 분리하는 방법으로서 막증류(Membrane Distillation, MD) 기반의 통합 암모니아 분리기술을 개발하고 이에 대한 적용 가능성과 효율 향상에 대해 평가 하였다. 또한, 암모니아와 탄산가스 합성을 통한 요소수 생산 방법에 대한 연구를 진행하였다.

• Environmental and Resource Economics Review
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• v.31 no.4
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• pp.909-930
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• 2022

Although the electricity tariff for each customer class in Korea has an institutional basis which can be linked to cost fluctuations caused by the increase in fuel cost, there is a situation in which it cannot be raised in a timely manner, considering the national economic burden such as inflation. There can be some disagreements about unconditionally raising electricity rates when cost increases occur. It is, however, well known that Korean domestic electricity rates are very low around the world and are in an environment in which rates are not easily adjusted. Moreover, as Korean electricity rates cannot be easily raised due to various factors, domestic electricity rates for each customer class itself have not delivered a desirable price signal for power consumption. Based on historical data such as fuel costs and power production by power source from 2017 to 2020, this study estimated how much power consumption would change if electricity rates were adjusted in 2030 and price signal distortion was resolved. As a result of the estimation, power consumption will be reduced by 9,000 GWh if the current electricity bill is adjusted to a level which can be 100% recovered even with the supply cost alone. This led to a reduction of about 3.82 million CO₂tons of greenhouse gas emissions in the Korean power sector.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.6
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• pp.618-624
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• 2020

A portable power supply system for soldiers must be able to supply electric energy corresponding to the power consumption of combat support troops, and have a carrying load in a range that does not impair the combatant's ability to execute operations. In particular, as the total required power of combat equipment increases with the advances in the future soldier system, a portable, lightweight power supply system with high efficiency is essential. A fuel cell has a high energy-to-weight density compared to lithium batteries, which are used mainly as a military power source system. Therefore, it is capable of miniaturization and lightweight, making active R&D to a portable power supply system. In this paper, the characteristics of the fuel cell applied as a portable power supply system, and the R&D trends of domestic and foreign military portable fuel cell systems were investigated. The current status of domestic technology compared to the level of foreign development was analyzed. In addition, future technology development plans are presented based on the consideration factors when developing a portable fuel cell (power supply stability, portability, and cost reduction) so that it can be used when establishing a plan on the development of a portable fuel cell system for the future soldier system.