• 융합정보논문지
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• 제11권2호
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• pp.90-97
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• 2021

본 연구에서는 산업현장에서 미활용되는 열에너지를 회수하여 유용한 전기에너지로 변환하기 위한 Bi2Te3 계열 열전소자를 제작하고 에너지회수 성능 및 물성을 도출하였다. 성능시험을 위하여 카트리지 히터 가열 방식의 가열블록과 냉매가 흐르는 냉각블록으로 구성된 전용 실험장치를 구성하였으며, 가열블록과 냉각블록에는 3×3 배열의 열전대를 장착하여 소자 양 면 온도와 열전달율을 도출하였다. 최소 온도차 27K부터 최대 온도차 172.2K까지 총 9가지의 온도차에 대해 실험을 수행하여 V-I curve와 P-R curve를 도출하였고 성능에 주요한 영향을 미치는 제벡계수 등 변수 7가지에 대하여 온도차에 대한 함수로 결과를 제시하였다. 최대 발전양 7.5W와 변환효율 11.3%의 결과로부터 개발된 열전소자의 열에너지 회수 성능의 타당성을 검증하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.414-420
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• 2017

이 연구에서는 고온의 태양열 에너지를 저장하기 위한 고로슬래그 콘크리트의 열역학적 특성을 파악하였다. 고로슬래그 콘크리트의 열역학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험변수로써 고로슬래그 함유량과 물-바인더 비를 고려하였다. 고로슬래그 콘크리트의 역학적 특성으로써 열사이클 전과 후의 압축강도 및 인장강도를 측정하고, 열적 특성으로써 열전도율과 비열을 측정하였다. 고로슬래그를 포함한 콘크리트의 열싸이클 적용 후의 잔류압축강도가 고로슬래그를 포함하지 않은 콘크리트의 잔류압축강도보다 크다. 또한, 고로슬래그를 혼입한 콘크리트의 열전도율이 고로슬래그를 포함하지 않은 콘크리트의 열전도율보다 더욱 크다. 이는 고로슬래그 콘크리트가 열에너지의 축열과 방열에 효과적인 것을 나타낸다. 실험연구 결과는 콘크리트 열저장 축열 모듈 설계에 효율적으로 활용될 수 있다.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.356-361
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• 2012

지열, 풍력, 태양열에너지 등과 같은 신재생에너지 분야에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으나 전체 에너지 중에서 차지하는 비율은 아직 미미하다. 본 논문은 주열원인 열사이폰관형 태양열집열기와 보조열원인 X-L 파이프 보일러장치를 서로 결합한 하이브리드 난방시스템에 관한 연구이다. 특히 새로운 형태의 열사이폰관형 태양열집열기에 관한 성능 평가와 함께 보조열원장치의 성능 및 안전성에 대해 조사하였다. 그 결과, 열사이폰관형 태양열집열기는 이중관형 태양열집열기보다 집열효율이 그 구조적 특성 때문에 최대 20.7% 더 증가하였다. 또한 보조열원장치의 X-L 파이프 내 특수열매체는 순수 물보다 약 20% 더 빠르게 온도가 상승하였으며, X-L 파이프 보일러는 안정성 때문에 팽창압력 해소장치가 필요함을 확인하였다.

• 기계와재료
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• 제25권3호
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• pp.130-136
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• 2013

철도차량용 제동장치 성능시험기는 제륜자의 마찰계수, 마모량, 열반점 등의 물리적 성질을 실차와 유사한 환경조건에서 시험을 수행함으로써 제륜자의 연구개발 및 성능평가의 목적으로 활용한다. 제륜자는 차량의 운동에너지를 열에너지로 변환한다. 성능시험기는 철도차량의 주행 운동에너지에 해당하는 관성질량으로부터 회전 운동에너지에 해당하는 관성모멘트를 조성하여야 한다. 공용 시험기에서 각종 철도차량에 대한 관성모멘트를 기계적 관성모멘트인 플라이휠로 모의하기에는 용량도 크고 구조가 복합하여 현실적으로 한계가 있다. 본 연구에서는 기계적 관성모멘트의 한계를 극복하고자 전기적 관성모멘트를 부가적으로 활용하는 기법을 제시하고 이를 적용한 시험기를 소개하고자 한다. 이러한 연구는 시험기의 외형적인 크기를 줄이고 또한 각종 철도차량에서 요구하는 정량적인 관성질량의 모의가 가능하리라고 사료된다.

• 설비공학논문집
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• 제21권3호
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• pp.157-166
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• 2009

The pulverized coal combustion behavior in the coal fired utility boiler has been investigated with the CFD and process analysis techniques. The used commercial software were CFX and PROATES, and these were coupled each other to get more reliable boundary condition set-up, resulting in more reliable solution. For two cases which were the actual operation condition of A power plant, the calculated values from the coupled CFD and process analysis for thermal energy system were compared with the plant data, and the good agreements were obtained for Case 1 and 2. The calculated temperature distributions on the surface of heat exchangers were compared with the plant data for the steam temperatures across heat exchangers, and these explained the actual operating situation very well. The temperature deviation across the final superheater tube, which was believed to be the main cause of the frequent tube failure, were also explained very well with the calculated distributions of gas temperature and radiation on the plane of the final superheater.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.93-110
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• 1996

금속수소화물은 열에너지 및 수소저장 또는 에너지변환장치 등에 많은 응용이 기대되고 있다. 특히 금속수소화물을 이용한 최근의 에너지 변환기술은 기술적으로 뿐만 아니라 경제성면에서도 그 가능성이 한층 높아지고 있다. 본문에서는 이와 같은 열변환장치의 하나인 열펌프의 제작에 필요한 동적특성을 P-C-T, 열 및 물질전달, 흡 탈착반응속도 그리고 성능 등의 관계에서 그 발전과정을 살펴보고, 그밖에 실용화에 따른 문제성도 논의하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.167-172
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• 2002

본 연구에서는 자연에너지인 태양열을 이용하여 물 펌프를 구동할 목적으로 n-pentane을 작동물질로 하는 열에너지의 동력변환 실험을 수행하고 작동물질의 온도, 압력, 힘을 측정, 계산하고 분석하였으며, n-pentane을 이용하면 양정 10m 이상은 충분히 양수할 수 있는 것으로 판단되었다. 작동물질의 엑서지를 분석하여 작동물질의 작동온도범위를 결정하여 예상사이클선도를 결정하였고, 양수 량을 고정하였을 경우 사이클횟수와 하루의 양수량, 열효율을 계산하고 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권9호
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• pp.757-762
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• 2014

태양 열 전기 복합생산 시스템은 태양광을 이용한 전력생산과 더불어 열에너지를 동시에 생산하는 시스템이다. 본 연구에서는 태양 공기 열 전기 복합생산 단위모듈 실험 장치를 구현하여 실험하고 데이터 분석을 통한 표면온도에 대한 발전 효율증가와 열에너지 생산량을 제시한다. 실험은 기존의 태양광 방식과 공기열 복합생산 방식을 반복 수행하였다. 이 두 실험 데이터를 비교분석을 통하여 기존의 방식 대비 공기열 복합 생산 방식의 단위 표면온도에 대한 발전효율상승을 정량적으로 제시한다. 본 실험에서 공기열 태양 열 전기 복합 생산방식은 기존 태양광 대비 표면온도는 $13.52^{\circ}C$ 낮아졌고, 발전효율이 5.09% 상승하였다. 또한 공기열원 순환 시스템의 출입구 온도차이 $1^{\circ}C$당 $15.69W_t$의 열에너지를 생산한다. 따라서 본 논문에서는 실험적 데이터의 비교분석을 통한 결과로 공기열원 태양 열 전기 복합생산 시스템의 $0.34%/^{\circ}C$의 단위 표면온도당 발전 효율상승 수치를 제시한다.

• 대한교통학회지
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• 제29권2호
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• pp.123-131
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• 2011

본 연구에서는 지표면과 대기사이의 열-에너지 균형원리를 이용한 노면온도예측모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 노면온도예측모형은 두 가지 모듈로 구성되는데 Canopy 1은 지표면과 대기 간의 열 교환을 묘사하기 위한 것이고, Canopy 2는 열에너지 교환 과정에서 포장체 특성을 반영하기 위한 것이다. 모형 수행에 필요한 다양한 입력변수는 기상청으로부터 수집하였다. 개발된 모형의 성능을 평가하기 위해 청원-상주 간 고속도로 상 문의교 지점에 설치된 접촉식 노면온도측정센서로부터 수집한 노면온도자료와 모형 수행을 통해 나온 결과 값을 비교 하였다. 이러한 비교는 동절기(12월)와 동절기 외 기간(10월)에 걸쳐 수행되었다. 비교 결과, 두 온도의 평균오차 값이 ${\pm}2^{\circ}C$ 범위 내에 있어, 모형의 성능이 매우 우수한 것으로 판단된다. 이러한 연구는 동절기 도로관리에 다양하게 사용될 것으로 사료되고, 특히 도로 기상정보체계 운영에 핵심이 되는 노면온도 예측 알고리즘으로 사용될 수 있는 기초 연구가 될 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.129-129
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• 2017

열전재료는 열에너지를 전기에너지로 또는 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 가장 널리 사용되는 재료이다. $Bi_2Te_3$계 열전 재료는 400K 이하의 비교적 저온 영역에서 높은 성능지수(Dimensionless Figure of merit, ZT($={\alpha}2{\sigma}T/{\kappa}$, ${\alpha}$: 제백계수, ${\sigma}$: 전기전도도, T: 절대온도, ${\kappa}$: 열전도도))를 나타내는 열전재료이며 자동차 시트나 정수기 등에 응용되고 있다. 열전모듈은 제조시 수십 개에서 수백 개 이상의 n형 및 p형 열전소자를 알루미나($Al_2O_3$)와 같은 세라믹 기판(substrate) 상에 접합된 동 전극 위에 전기적으로 서로 직렬로 접합시켜 제조한다. 기존의 열전모듈의 제조방법에는 동 전극 위에 위에 Sn합금 분말과 플럭스(flux)의 혼합물인 솔더페이스트를 스크린 인쇄법을 사용하여 동 전극에 도포한 다음, 그 위에 열전소자를 얹고 약 520K의 열풍을 가하여 솔더를 용융시켜 열전소자와 동 전극을 접합시킨다. 스크린 인쇄법에서는 인쇄 압력이 일정하지 않으면, 솔더페이스트 층의 두께가 균일하지 않게 되어 열전소자 접합부의 불량을 유발시킨다. 그러나 열모듈은 단 하나의 접합 불량이 모듈 전체의 열전변환성능에 심각한 영향을 줄 수 있기 때문에 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 솔더페이스트를 도포하지 않고 열전소자를 직접 동 전극과 접합할 수 있는 방법을 고안하였다. 무전해도금을 이용한 니켈층을 형성시킨 $Bi_2Te_3$계 열전소자 표면에 약 $50{\mu}m$의 주석도금층을 전기도금법을 구사하여 형성시켰다. 그 후, wire cutting을 통하여 $3mm{\times}3mm{\times}3mm$의 크기로 절단한 주석도금된 열전소자를 동 전극에 얹고 1.1KPa의 압력을 가하면서 523K의 핫플레이트 위에서 3분간 방치하여 직접(direct) 열압착 접합을 실시하였다. 접합부의 단면을 SEM을 이용하여 관찰한 결과, 동 전극과 열전소자 사이의 계면에 용융 후 응고된 주석층이 결함없이 균일하게 형성된 양호한 접합부를 관찰할 수 있었다. 따라서, 솔더페이스트를 이용하지 않고, 열전소자 표면에 주석도금을 실시한 후, 동 전극과 직접 열압착 본딩을 실시하는 방법은 균일한 접합계면을 얻을 수 있는 새로운 공정으로 기대된다.