• Title/Summary/Keyword: 열역학적 방법

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A Study on the Cycle Analyzing and Intake Valve Control by the Miller Method with a High Expansion into Low-Speed Diesel Engine (저속 디젤기관에서 고팽창의 밀러방식에 의한 사이클 해석 및 흡기밸브제어에 대한 연구)

  • Jag, Tae-Ik
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.33 no.8
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    • pp.1100-1106
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    • 2009
  • Recently, there are quite a lot of attention is drown on the researches related to of Miller method applied high expansion cycle. For this study, high expansion cycles are formed and analyzed with the base view point of thermodynamics, and the features of each factors are also investigated. As a result of analysis, the expansion-compression ratio is expected with a decrease of effective compression ratio as intake valve closing time retarded, however, the decrease of mean effective pressure and its output is accompanied with the counterflow of intake air. Accordingly, as the consequence of such failure, it is expected that an alternative is needed for the realization of high expansion cycles, and the improvement over thermal efficiency. To materialize such cycle, the control system to delay the closing time of intake valve was designed and VVT, the 3 S/B low speed diesel engine, is applied to evaluate the efficiency. The result of the trial shows that there was no significant errors.

Study of Technology for Energy Recovery from Landfill Gas using Hydrate Method (하이드레이트 형성 원리를 이용한 매립지가스 에너지화 기술에 대한 연구)

  • Moon, Donghyun;Shin, Hyungjoon;Han, Kyuwon;Lee, Jaejung;Seok, Mingwang;Yoon, Jiho;Lee, Gangwoo
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.06a
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    • pp.219.2-219.2
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    • 2010
  • 가스하이드레이트(gas hydrate)는 고압과 저온 조건에서 물분자간의 수소결합으로 형성되는 3차원 격자구조에 동공(cavity)이라는 빈 공간이 생기고 이 동공에 가스가 물리적으로 포획되어 생성되는 것으로, 수소결합을 하는 물의 격자(Host) 내에 메탄등의 저분자가스(Guest)가 포획된 결정체이다. 가스 하이드레이트는 미량의 물을 첨가, 가압하면 부피비로 약 200배의 가스를 고상의 형태로 저장할 수 있으며, 열역학적으로 안정된 결정체이기 때문에 하이드레이트로 존재하기 위한 최소한의 온도, 압력조건이 충족되면 고상으로 항구적인 존재가 가능할 수 있어 가스의 수송 및 저장에 높은 경제성을 가지는 방법이다. 현재 운영중인 전국의 242개소 매립지 중에서 발전 및 연료로 활용가능한 조건을 같춘 자원화 대상 매립지는 약 14곳에 불과한 형편이고 이들 중 대부분 시설은 자원화 시설을 운영하고 있으나. 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG에 대하여 효율적인 이용 및 처리 방안이 없어 태워 없어지거나 방치하는 등 매립가스를 활용하는 기술은 미흡한 실정이다. 이러한 LFG는 많은 환경적인 문제를 야기하지만, 50vol% 이상의 고농도 메탄이 함유되어 있어 이를 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제를 해결함과 동시에 신재생에너지원으로 활용 가능하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG를 활용하기 위하여 하이드레이트 형성/해리 Pilot plant의 제작을 통하여 $CH_4$$CO_2$(단일, 복합가스의 실험)의 하이드레이트화 연구를 진행 중이다.

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Growth and characterization of in-situ annealed MgZnO thin films by sputtering (RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 성장된 MgZnO 박막의 성장온도에 따른 영향 분석)

  • Kim, Youn-Yi;An, Cheol-Hyoun;Kong, Bo-Hyun;Kim, Dong-Chan;Jun, Sang-Ouk;Cho, Hyung-Koun
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2006.11a
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    • pp.153-153
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    • 2006
  • ZnO 박막은 II-VI족 화합물 반도체로서 상온에서 3.37eV 의 넓은 밴드갭을 가지고 있을 뿐만 아니라 GaN(28meV) 보다 상온에서 큰 엑시톤 결합 에너지(60meV)와 열 안정성을 가지고 있다. 특히 ZnO를 base로 한 2차원의 화합물 (MgZnO, CdZnO 그리고 MgO) 반도체 물질은 UV LED, 생 화학 센서와 투명전극 등으로 응용이 가능하다. ZnO/MgZnO 양자우울 구조의 양자제한 효과로 인한 엑시톤 결합에너지와 전기적 광학적 특성 향상으로 광전자 소 자 제작이 가능하다. 그렇지만, Zn-Mg 상평형도에서 ZnO 내에 Mg 고용도가 상온에서 열역학적으로 4at% 이하 이고, 또한 ZnO와 MgO는 각각 우르짜이트 구조와 면심입방 구조를 가지기 때문에 Mg 함량용 높이는데 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 열처리를 함으로써 MgZnO 박막 내에 Mg 함량의 증가와 결정성 향상으로 고품질의 광전자 소자 제작을 가능하게 했다. 본 실험에서는 RF 마그네트론 스퍼터링 장비로 MgZnO 박막 성장 후 Si 기판위에 성장된 박막의 결정성 향상과 MgZnO 내의 Mg 함량 변화를 관찰하기 위해 성장된 박막에 대한 열처리 효과를 연구 하였다.

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Surface structure and critical load of thin metal films on SiC substrate (SiC 기판상의 금속박막의 표면구조 및 임계하중)

  • 임창성
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.5 no.4
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    • pp.358-369
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    • 1995
  • Surface structure and adhesion by the reaction between thin metal films and SiC were studied at temperatures between 550 and $1450^{\circ}C$ for various times. The reaction with the formation of various silicides was initially observed above $850^{\circ}C$ for SiC/Co system and $650^{\circ}C$ for SiC/Ni system. The cobalt reacted with SiC and consumed completely at $1050^{\circ}C$ for 0.5 h and the nickel at $950^{\circ}C$ for 2 h. The observed CoSi phase in SiC/Co and Ni$_2$Si phase in SiC/Ni are thermodynamically stable in the reaction zone up to 125$0^{\circ}C$ and $1050^{\circ}C$ respectively. Carbon was crystallized as graphite above $1450^{\circ}C$ for SiC/Co reaction surface and $1250^{\circ}C$ for SiC/Ni. The critical loads of the thin metal films on SiC substrate were qualitatively compared in terms of the scratch test method. At temperatures between 850 and $1050^{\circ}C$, relatively higher values of 20~33 N were observed for SiC/Ni couples.

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MOCVD 법에 의한 Ruthenium 박막의 증착 및 특성 분석

  • 강상열;최국현;이석규;황철성;석창길;김형준
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 1999.07a
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    • pp.152-152
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    • 1999
  • 1Gb급 이상 기억소자의 캐패시터 재료로 주목받고 있는 (Ba,Sr)TiO3 [BST] 박막의 전극재료로는 Pt, Ru, Ir과 같은 금속전극과 RuO2, IrO2와 산화물 전도체가 유망한 것으로 알려져 있다. 그런데, DRAM의 집적도가 증가하게 되면, BST같은 고유전율 박막을 유전재료로 사용한다 하더라도, 3차원적인 구조가 불가피하게 때문에 기존의 sputtering 방법으로는 우수한 단차피복성을 얻기 힘들므로, MOCVD법이 필수적이다. 본 연구에서는 기존에 연구되었던 Pt에 비해 식각특성이 우수하고, 비교적 낮은 비저항을 갖는 Ru 박막증착에 대한 연구를 행하였다. 본 연구에서는 수직형의 반응기와 저항 가열 방식의 susceptor로 구성된 저압 유기금속 화학증착기를 사용하여 최대 6inch 직경을 갖는 기판 위에 Ru박막을 증착하였다. Precursor로는 기존에 연구된 적이 없는 bis-(ethyo-$\pi$-cyclopentadienyl)Ru (Ru(C5H4C2H5)2, [Ru(EtCp)2])를 사용하였으며, bubbler의 온도는 85$^{\circ}C$로 하였다. Si, SiO2/Si를 사용하였으며, 증착온도 25$0^{\circ}C$~40$0^{\circ}C$, 증착압력 3Torr의 조건에서 Ru 박막을 증착하였다. Presursor를 운반하는 수송기체로는 Ar을 사용하였으며, carbon과 같은 불순물의 제거를 위해 O2를 첨가하였다. 증착된 박막은 XRD, SEM, 4-point probe등을 통해 구조적, 전기적 특성을 평가하였으며, 열역학 계산을 위해서는 SOLGASMIX-PV프로그램을 사용하였다. Ru 박막의 증착에 있어서 산소의 첨가는 필수적이었으며, Ru 박막의 증착속도는 30$0^{\circ}C$~40$0^{\circ}C$의 온도 영역에서 200$\AA$/min으로 일정하였으며, 첨가된 산소의 양이 적을수록 더 치밀하고 평탄한 표면형상을 보였으며, 또한 더 낮은 전기 전도도를 보였다. 그리고 증착된 박막은 12~15$\mu$$\Omega$cm 정도의 낮은 비저항 값을 나타냈으며 이것은 기존의 sputtering 법에 의해 증착된 Ru 박막의 비저항 값들과 비교될만하다. 한편, 높은 온도, 높은 산소분압 조건에서 RuO2의 형성을 관찰하였으며, 이것은 열역학적인 계산을 통해서 잘 설명할 수 있었다.

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Theoretical Investigation for the Adsorption of Atmospheric Harmful Gases on the Germanene Sheet (게르마닌 시트의 대기오염 기체 흡착에 대한 이론적 연구)

  • Seo, Hyun-Il;Kim, DongHyun;Baek, SooJin;Shin, ChangHo;Kim, SeungJoon
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.64 no.6
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    • pp.334-344
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    • 2020
  • The adsorption of various atmospheric harmful gases (COx, NOx, SOx) on graphene-like Germanene 2D sheet was theoretically investigated using density functional theory(DFT) method. The structures were fully optimized at the B3LYP/cc-pvDZ and CAM-B3LYP/cc-pvDZ levels of theory and confirmed to be a local minimum by the calculation of the harmonic vibrational frequencies. The adsorptions of gases on the Germanene sheet were predicted to be a physisorption process for CO, CO2, NO, and SO2 gases but to be a chemisorption process for NO2, SO, and SO2 gases.

Coupled Nonlinear Finite Element-Boundary Element Analysis of Nuclear Waste Storage Structures Considering Infinite Boundaries (비선형 유한요소-경계요소 조합에 의한 핵폐기구조체의 무한영역해석)

  • 김문겸;허택녕
    • Computational Structural Engineering
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    • v.6 no.4
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    • pp.89-98
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    • 1993
  • As the construction of nuclear power plants are increased, nuclear wastes disposal has been faced as a serious problem. If nuclear wastes are to be buried in the underground stratum, thermo-mechanical behavior of stratum must be analyzed, because high temperature distribution has a significant effect on tunnel and surrounding stratum. In this study, in order to analyze the structural behavior of the underground which is subject to concentrated heat sources, a coupling method of nonlinear finite elements and linear boundary elements is proposed. The nonlinear finite elements (NFE) are applied in the vicinity of nuclear depository where thermo-mechanical stress is concentrated. The boundary elements are also used in infinite domain where linear behavior is expected. Using the similar method as for the problem in mechanical field, the coupled nonlinear finite element-boundary element (NFEBE) is developed. It is found that NFEBE method is more efficient than NFE which considers nonlinearity in the whole domain for the nuclear wastes depository that is expected to exhibit local nonlinearity behavior. The effect of coefficients of the rock mass such as Poisson's ratio, elastic modulus, thermal diffusivity and thermal expansion coefficient is investigated through the developed method. As a result, it is revealed that the displacements around tunnel are largely dependent on the thermal expansion coefficients.

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Thermodynamic Correlations for Predicting the Properties of Coal-Tar Fractions and Process Analysys (석탄 유분에 대한 물성예측식 개발 및 공정에 대한 연구)

  • Oh, Jun Sung;Lee, Euy Soo;Park, Sang Jin
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.43 no.4
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    • pp.458-466
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    • 2005
  • Full-scale utilizations of batch separation process often require knowledge about thermodynamics and correlation techniques of physical properties of complex mixture consisting of a great number of many unknown components. Various empirical correlations have been proposed to predict the physical properties mostly about the pseudocomponent of petroleum. In this study, one parameter correlations are developed for the calculations of the critical physical properties and ideal heat capacity of the pseudo-component of coal tar fractions. Developed model can provide a tool for the design and operations for the batch distillation of coal tar mixture.

Numerical Investigation of Exhaust Gas Recirculation Effect under Boost Pressure Condition on Homogeneous Charge Compression Autoignition (HCCI엔진의 과급조건에서 EGR영향에 대한 수치해석적 연구)

  • Oh, Chung Hwan;Jamsran, Narankhuu;Lim, Ock Tack
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.38 no.6
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    • pp.451-464
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    • 2014
  • This study used numerical methods to investigates investigate the exhaust gas recirculation (EGR) effect under the condition of boost pressure condition on a homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion engine using numerical methods. The detailed chemical-kinetic mechanisms and thermodynamic parameters for n-heptane, iso-octane, and PRF50 from the Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) are were used for this study. The combustion phase affects the efficiency and power. To exclude these effects, this study decided to maintain a 50 burn point (CA50) at 5 CA after top dead center aTDC. The results showed that the EGR increased, but the low temperature heat release (LTHR), negative temperature coefficient (NTC), and high temperature heat release (HTHR) were weakened due by theto effect of the O2 reduction. The combined EGR and boost pressure enhanced the autoignition reactivity, Hhence, the LTHR, NTC, and HTHR were enhanced, and the heat-release rate was increased. also In addition, EGR decraeased the indicated mean effective pressure (IMEP), but the combined EGR and boost pressure increased the IMEP. As a results, combining the ed EGR and boost pressure was effective to at increase increasing the IMEP and maintaining the a low PRR.

Prediction of Adsorption Isotherms and Diffusivity on Activated Carbon for Persistent Organic Pollutant(2,3,7,8-TCDD) (활성탄 위에서 잔류성 유기 오염물질(2,3,7,8-TCDD)의 등온 흡착식 및 확산계수 예측)

  • Lim, Young-Il;Son, Hae-Jeong;Lee, Ohsung;Nam, Kyong-Soo;Yoo, Kyoung-Seun
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.47 no.6
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    • pp.747-754
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    • 2009
  • In this study, adsorption isotherms of o-DCB(ortho-dichlorobenzene) on an activated carbon heated at $1000^{\circ}C$ for 24 hours were obtained by experiment and were predicted by using molecular simulation. The initial molecular structure of the activated carbon was designed on the basis of its molecular formula and functional groups ratio measured experimentally. Then, the molecular structure was optimized using the COMPASS(condensed-phase optimized molecular potentials for atomistic simulation studies) force field. The particle porosity, specific surface area, and particle density obtained from the optimized molecular structure of activated carbon were compared with those experimental data. The errors between experimental data and simulation results of the particle porosity, specific surface area, and particle density were shown as 7.6, 3.8, and 2.8%, respectively. Adsorption isotherms constants of o-DCB are calculated by the GCMC(grand canonical Monte Carlo) method in the optimized molecular structure of activated carbon. The simulation result of the adsorption isotherms showed an error of under 3%, compared to that of experimental data. Adsorption isotherms, adsorption heat and pore diffusivity of 2,3,7,8-TCDD(tetrachlorodibenzo-p-dioxin) was finally obtained in the same molecular structure of the activated carbon as used for o-DCB. Thus, adsorption characteristics of persistent organic pollutants on activated carbon, which are not easy to experimentally evaluate, are predicted by the molecular simulation.