• 한국건축시공학회지
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• 제24권1호
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• pp.67-75
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• 2024

한국은 주택 난방 방식으로 대부분 온돌 파이프라인을 이용한 방법을 채택하고 있으나 콘크리트 속에 매설되어 있는 특성으로 인해 설치 후 배관 내부의 지속적인 관리를 하기가 쉽지 않다. 온돌 배관은 장기간 사용을 하면 슬러지나 부식 산화물, 미생물 등이 배관 내벽에 퇴적되면서 난방의 효율이 나빠져서 심한 경우에는 열화에 의한 부식, 스케일 등의 문제를 일으키기도 한다. 따라서 본 연구는 온돌 파이프라인의 유지관리를 위하여 초음파 발생 방식을 제안하고 그 가능성을 실험으로 확인하는데 그 목적이 있다. 본 연구를 위한 초음파 발생 장치는 3가지로 제시되며, 표면 진동형, 외부 발생형, 내부 발생형이 그것이다. 관내 오염물은 분말형 가루, 슬러지형 가루, 액상 물질로 선정하였다. 초음파 발생 이후 시간에 따른 세척 효과를 확인하였으며, 세척 결과는 이미지 분석 방법을 통해 산출하였다. 실험 결과, 배관 외부에서 발생시킨 초음파가 효과적임을 알 수 있었으나 배관 내부에서 발생시킨 초음파 역시 유사한 세척 결과를 얻었다. 온돌 배관의 특성 상 외부 발생이 불가능하므로 내부의 발생을 통한 세척 효과가 있을 것으로 기대된다. 향후 배관 내부 발생 장치의 개발을 통해 온돌 파이프라인의 유지관리를 위한 새로운 방식의 제시가 가능할 것으로 기대된다.

• 감성과학
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• 제21권2호
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• pp.137-144
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• 2018

본 연구에서는 가변 통기성 스마트 의류의 제작을 위해 필요한 형상기억합금 액추에이터의 작동 조건을 파악하였다. 의복의 개방, 폐쇄와 같은 양방향 작동 시 형태 변형 시에만 전력을 소모하는 저전력 소모 액추에이터 개발을 위해 복수 채널의 일방향 형상기억합금을 이용하여 스위치로 작동되는 액추에이터를 설계하였으며 가장 효율적으로 작동할 수 있는 와이어의 직경과 전압인가 단위시간을 도출하였다. 선행연구 결과 도출된 양방향 작동이 가능한 일방향 형상기억합금의 직경 범위 내에서 Arduino 스위치를 제작하여 3.7V 전압인가 시 변화량을 분석한 결과 $0.4{\Phi}$의 액추에이터가 가장 적합한 것으로 나타났다. $0.4{\Phi}$ 형상기억합금와이어를 사용한 양방향작동 액추에이터의 개방, 폐쇄에 필요한 최적전압인가 시간을 도출하기 위해 액추에이터의 최대개방, 최소폐쇄 도달 전압인가 시간으로부터 50ms씩 감소, 증가 시키며 냉각 후 액추에이터의 내경을 비교하는 방식으로 측정한 결과 개방 동작에 필요한 최적 전압인가 단위시간은 4,100ms로 나타났다. 각 채널간의 발열에 의한 간섭을 최소화하기 위한 양방향간 작동 시 필요 딜레이 분석을 위해 상온에서 형상기억합금에 최적 전압입가 시간인 4.1초 동안 전원을 공급하고 가열 후 냉각까지의 과정을 열화상카메라로 촬영하여 형상기억합금 와이의 온도가 냉각시의 상변태온 이하로 하강하는 시점을 파악한 결과, 액추에이터의 양방향간 작동 딜레이는 1.8초 이상이 확보되어야 함을 파악할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.81-86
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• 2019

금속산화물/그래핀 복합체는 고감도 가스센서 및 고용량의 이차전지와 같은 첨단 응용 분야에 활용될 수 있는 유망한 기능성 소재로 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화주석($SnO_2$) 나노구조물을 두 영역 전기로 장치를 이용하여 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트 위에 성장시켰다. 대면적의 그래핀 나노시트는 Cu foil 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 메탄가스와 수소가스로 합성하였다. 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트는 PMMA를 이용하여 세척된 Si 기판위에 전사시켰고, $SnO_2$ 나노구조물은 그래핀 나노시트 위에 $424^{\circ}C$, 3.1 Torr 조건에서 3시간동안 성장시켰다. 합성된 그래핀의 품질과 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 확인하였다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 표면형상은 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였다. 그 결과 합성된 그래핀 나노시트는 이중층 그래핀이었고, 그래핀 위에서 성장된 산화주석은 $SnO_2$ 상을 가지고 있었다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물은 복잡한 표면형상을 나타내었는데, 이것은 Si 기판 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 nano-dots 형태인 것과 비교된다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 복잡한 형상을 갖는 것은 그래핀 표면의 기능기의 영향인 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
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• 제12권4호
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• pp.329-334
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• 2009

본 연구는 연료전지 운전시 전극 촉매 및 전해질막 내에서 발생하는 연료 및 산화제의 산화/환원 반응 메커니즘, 이동현상, 구성품 열화현상 등을 핵자기 공명 (NMR, Nuclear Magnetic Resonance)을 이용하여 연료전지의 분해나 시료 채취 없이 제자리 (in situ) 분석할 수 있는 진단장치용 연료전지 개발에 관한 것이다. NMR에 사용되는 연료전지는 특수하게 제작된 TCD (Toroid Cavity Detector) 탐침 내부에서 작동하여야 하며, TCD 탐침이 가지는 기하학적 제한 요소들로 인해 일반적인 평판형 연료전지와 달리 원통형으로 제작된다. 이로 인해 반응물의 공급이나 생성물의 제거가 어려우며 누수 현상 및 불균일한 압력 분배가 발생하여 성능이 낮다. 따라서, in situ NMR 분석용 연료전지가 가지는 구조상의 특징인 원통형에 적합한 유로를 설계하고 제작하여 물질 전달 특성을 개선해야 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 NMR 장비 내의 자기장에 영향을 미치지 않는 비자성 물질을 이용해 원 통형 공기극 유로를 개발하여, 산소의 공급 및 반응물의 제거를 원활하게 하였다. 또한, 체결 압력을막-전극 접합체에 균일하게 분배하여 누수 및 누액을 차단하였다. 이를 통해, 상온에서 약 $36mW/cm^2$의 우수한 성능을 나타내는 in situ NMR 진단용 직접 메탄올연료전지 시스템을 개발하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.44-50
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• 2005

본 논문에서는 산화아연(이하 ZnO) 피뢰기 열화진행의 한 요인으로 예측되는 전극과 ZnO소자 사이에서 발생하는 방전광 현상에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 $8/20[{\mu}s]$, 최대 10[kA]의 뇌임펄스전류를 발생시키는 뇌임펄스전류 발생장치를 설계${\cdot} $제작하였다. 실험결과, 상${\cdot}$하부의 전극 부근에서 발생하는 방전광의 형상은 인가되는 뇌임펄스의 극성에 따라 다르게 나타났으며 상대적으로 (-)극의 전극부근에서 방전광이 더 강하고 활발하게 발생하는 것으로 관찰되었다. 또한 전극의 면적에 따른 방전광의 세기는 전극의 면적이 증가할수록 감소하는 것으로 관측되었다. 동시에 전극과 소자의 접촉상태도 방전광의 발생과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 확인되었다. 따라서 배전급 ZnO피뢰기의 기존 전극구조는 보완이 필요하며 ZnO피뢰기 제품의 성능향상 및 지속적인 성능유지를 위해서는 환형구조 대신 내부면적이 있는 원판구조로 교체하는 것이 바람직하다고 판단된다.