• 대한기계학회논문집A
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• 제39권2호
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• pp.211-217
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• 2015

환경 문제 및 화석연료 고갈에 대한 관심으로 인하여 배기가스에 대한 규제는 나날이 엄격해지고 있으며 높은 연비에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 시대적 요구를 뒷받침하기 위하여 저배기-고연비가 특징인 하이브리드 굴삭기가 현실적인 대안으로서 각광받고 있으며 지속적으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 선회 구동 전동기, 엔진보조 전동기, 울트라 캐패시터, 전력변환장치를 중형 굴삭기에 탑재한 복합형 하이브리드 굴삭기를 개발하였으며, 일반적인 복합형 하이브리드 굴삭기의 연비개선요소(선회 구동 에너지 회생, 엔진 작동 속도 변경)외에 추가적으로 적용된 연비개선 방법론들에 대하여 다루고 있다. 본 방법론들을 적용함으로써 연비와 운전 조작성을 동시에 개선할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권3호
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• pp.175-181
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• 2015

전투차량의 내부는 혹서기에는 약 $80^{\circ}C$에 이를 만큼 고온 다습한 환경에 노출되어 감지거리를 측정하여 제어기에 신호를 전달하는 근접센서가 감지거리가 늘어나면서 결국에는 센서 자체의 금속물질을 인식하여 작동이 안되는 고장이 다발하여 원인분석 및 개선을 수행하게 되었다. 개선은 2차에 걸쳐 수행되었고 많은 시행착오를 거쳐 고온에 장기적으로 노출될 경우 고장이 발생된다는 것을 알아내어 개선방안을 도출한 결과, 이미터코일(Emitter Coil)을 한 개 더 추가하여 전압차이를 높여 감지 정확도를 향상시키고, 내부 몰딩 면적을 높여 진동 및 충격 내성을 강화하여 온도 및 습도 변화에 둔감하도록 설계개선을 하였다. 입증을 위해 고온 다습($85^{\circ}C$, 85%습도)한 환경챔버에서 136시간 내구시험을 실시하여 고장 발생이 없음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제2권1호
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• pp.57-63
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• 2014

태양광 모듈의 과열을 방지하여 효율을 향상시키기 위해 스털링기관을 이용한 새로운 공랭식 냉각 시스템을 개발하였다. 베타 타입 스털링기관에 냉각팬을 연결하고 태양광 모듈의 뒷면에 반원형의 에어가이드를 부착함으로써 스털링기관 작동에 의해 발생된 강제대류가 에어가이드를 따라 이동하면서 태양광 모듈의 후면을 냉각하는 방식이다. 할로겐 조명을 활용한 하절기 모사 성능 평가 실험 결과 본 연구를 통해 개발된 새로운 냉각시스템을 적용할 경우 태양광 모듈의 온도가 냉각을 적용하지 않은 경우에 비해 약 $12^{\circ}C$ 낮아지고 출력 전압은 약 25% 향상되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.131-137
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• 2013

본 연구에서는 열음향 시스템의 음향파 출력에 대한 주요한 기하학적 변수에 대해 다루고 있다. 음향파의 출력은 스택의 위치와 스택의 길이, 입력 파워와 공진기의 길이에 의존한다. 본 실험을 통하여 최고의 실험 조건을 얻을 수 있었다. 실험결과에 의하면 최고 음압레벨은 폐쇄된 부분에서 공진기길이의 1/4 -1/2지점 사이에 스택을 위치시켰을 때, 공진기와 스택의 길이가 길 때, 그리고 입력전압이 증가할 때 나타난다. 또한 주파수의 경우 공진기의 길이가 200mm일 때 437Hz, 100mm일 때 885Hz를 기록하였다. 연구 결과 공진기의 길이가 짧을수록 더 높은 주파수를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1482-1504
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• 2007

철도시스템은 열차견인을 위한 고전압시스템, 열차제어를 위한 저전압시스템을 사용하며, 철도를 구성하는 시스템이 지형적으로 광범위하게 분포되어 있다. 철도시스템에서 전차선의 지락에 의한 과대한 고장전류, 낙뢰 등에 의한 이상 고전압이 발생되어 사람의 사상 및 기기의 고장이 발생할 수 있는데, 지락에 의한 고장전류, 낙뢰에 의한 고전압으로부터 기기를 보호하기 위해서 접지를 설치한다. 각 시스템에 대한 단독접지를 하는 경우에는 기기 상호가 폐회로가 형성되어 이상전류가 흐르게 되어 기기를 정상적으로 작동시키지 못하는 경우가 있다. 따라서 이러한 해결책으로 등전위 접지시스템을 채용한다. 이러한 등전위 접지시스템은 매우 낮은 접지저항을 확보하여야 한다. 본 논문에서는 철도시스템에서 기존의 단독접지시스템에서 현재의 공통접지시스템으로의 변화 및 두 시스템의 시뮬레이션 비교분석과 앞으로의 새로운 접지시스템에 대한 방향에 대해 제시하였다.

• 에너지공학
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• 제2권2호
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• pp.194-199
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• 1993

인산형 연료전지에서 cathode 및 anode 전극의 반응 면적을 넓혀 전극성능을 향상시키고자 전극 촉매층에 가스 확산로를 도입하였다. 촉매층의 제작은 기체확산로로 이용하고자 제조된, 촉매가 담지되어 있지 않은 PTFE/carbon과 10w/o의 촉매가 담지된 Pt/carbon을 혼합 비율을 달리하면서 촉매 분말법으로 제작하였다. PTFE를 60w/o 담지한 PTFE(60 w/o)/carbon 분말과 Pt(10 w/o)/carbon분말을 7 : 3의 비율로 혼합하여 제조된 전극이 가장 우수한 성능을 보였다. 이들 조성을 변화시키면서 전극의 다공성과 전극성능을 비교 검토하여 본 결과 전극성능은 기체 확산로로 이용되는 macro pore와 전해질의 침투로 이용되는 micro pore 모두가 많이 형성됨에 따라 향상되었음을 알 수 있었다. 이때 전극에 담지된 백금 촉매의 양은 0.2mg/$\textrm{cm}^2$이었으며 PTFE함량은 42w/o이었다. 작동온도 15$0^{\circ}C$, 단자전압 0.7 V에서 전류밀도는 220 ㎃/$\textrm{cm}^2$이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.49-49
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• 1999

리튬 이차 전지를 박막화함으로써 개발된 고상의 마이크로 박막전지는 임의의 크기 및 형태로의 제작이 가능하며 액체전해질을 사용하지 않기 때문에 작동 중 열 또는 기체 생성물이 생기지 않아 높은 안정성을 갖으며 광범위한 사용 온도 범위를 가진다. 위와 같은 장점으로 인하여 충전 가능한 고상의 박막형 리튬 이차 전지는 점진적으로 그 사용 범위가 크게 확대될 것으로 판단된다. 즉, 초소형 전자, 전기 소자는 물론이며 조만간 실현될 스마트 카드, 셀루러폰 및 PCS와 같은 개인용 휴대 통신장비의 전력 공급계로의 응용이 가능할 것이다. 특히 장수명, 고에너지 밀도를 갖는 초소형의 전지를 필요로 하는 microelectronics, MEMS등에 이용될 수 있는 이차전지에 대한 요구가 점점 가시화 됨에 따라 박막공정을 이용한 이차전지개발기술이 요구되고 있으며, 박막제조기술을 이용한 고상의 박막형 및 전지에 관한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 박막형 리튬 이차전지의 Cathode 물질로써 비정질의 산화바나듐 박막을 반응성 스퍼터링에 의하여 상온에서 증착하였다. 박막형 이차전지의 여러 가지 Cathode 물질중 산화바나듐은 다른 물질들과는 달리 비정질 형태로 매우 우수한 충방전 특성을 나타낸다. 이런 특성으로 인해 다소 전지자체의 성능은 낮지만 저전력 저전압을 필요로 하는 초소형 전자 소자와 혼성되어 이용할 수 있는 잠재성이 매우 높은 물질이다. 바나듐 타겟의 경우 타겟 표면의 ageing에 따라 증착되는 박막의 특성이 매우 달라지게 되므로 presputtering의 시간을 변화시키면서 실험하였다. 또한 스퍼터링 중의 산소의 분압도 타겟의 ageing에 많은 영향을 주므로 실험 변수로 산소분압을 변화시키면서 실험하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 표면은 scanning electron microscopy로 분석하였으며 구조 분석은 X-선 회절분석, X-ray photoelectron spectroscopy 그리고Auger electron spectroscope로 하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 리튬 메탈을 anode로 하고 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 200회 이상의 정전류 충 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 결정성과 표면상태에 따라 매우 다른 전지 특성을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.323-324
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• 2011

현재 많은 blue LED소자의 제작 공정과 소자 표면에 texturing하는 과정이 보고되어 있다. 그 중n층이 위로 올라오는 수직형 LED 구조로 인해 표면 texturing 기술은 빛의 발광 효율을 증가 시킬 수 있는 중요한 기술 중 하나가 되었다. 1 이 연구에서, 우리는 InGaN을 바탕으로 한 LED 소자의 표면 roughening을 건식과 습식 공정을 모두 거치는 과정을 통하여 소자의 발광 효율을 높이는 시도를 하였다. 최근 전도성 물질 기판 위에 증착 되어 있는 수직형 LED 소자 2,3,4는 과거의 사파이어 기판 위에 증착 되어 있는 형태의 LED 소자에 비해 우수한 소자 특성을 보인다. 이는 과거 사파이어 기판을 사용함으로써 낮은 열적 특성과 더불어 전기 정도성에 몇 가지 제약을 초래하게 되었기 때문이다. 반면, 전도성 기판은 LED 구조의 back side ohmic contact을 가능하게 하였고, 더 나은 확산 특성을 보여 주었고 작동 전압 또한 감소 하였다. N층이 위에 있는 수직형 LED 소자는 KrF pulsed excimer laser로 인해 실현 되었다. 이 laser 빛이 투명한 사파이어 기판을 통해 얇은 GaN층에 입사되면, 기판과 GaN가 분리된다. 이 레이저 기술은 laser lift-off(LLO)로 성장된 기판으로부터 LED 구조를 분리하는데 성공하게 하였다. 우리는 건식 식각 공정을 이용하여 n 층이 위에 올라와 있는 구조인 수직형 LED 소자에 roughening을 주고 다시 이 표면에 습식 식각 공정을 적용하여 거친 부분의 거칠기를 또 한번 증가시켰다. 그리고 이 거칠어진 표면은 이 공정이 진행 되기 전의 소자에 비해 빛의 발광 효율이 증가 되었다. 이 두 공정을 포함한 식각 공정은 두 가지 장점이 생겼는데, 한가지는 GaN에서 외부로 방출할 수 있는 표면 지역이 증가되었고, 다른 한가지는 가파른 거칠기 특성으로 인해 critical angle을 증가시킨 것이다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.161-161
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• 1996

본 연구에서는 차량(승용차) 시동용 수퍼캐패시터-밧데리 조합시스템에 적용할 시작품 전기이중층 수퍼캐패시터(super-capacitor:SC)를 설계 제작 개발하고 그 성능 특성을 확인하였다. 재래식의 차량용 밧데리의 비동력(specific power)이 100~200 W/kg에 비하여 전기이중층 SC의 경우는 1,000~3,000 W/kg으로 단위 총량당의 동력이 매우 크다. 또한 충방전시의 화학반응이 없는 관계로 인하여 충전식 2차 전지에 비하여 사용수명이 매우 길다. 이러한 SC를 기존의 밧데리와 함께 조합하여 차량 시동용으로 사용하게 되면 밧데리의 사용수명을 2~3배 길게 할 수 있으며 밧데리는 시동에 필요한 큰 전류의 방전이 요구되지 않으므로 그 용량과 크기가 대체로 절반이상 줄어든다. 또한 매우 낮은 온도의 기후조건에서는 밧데리의 방전효율이 급격히 저하되므로 이를 대비하여 필요 이상의 과용량, 과중량 밧데리의 사용이 실제로 행해지고 있으나 조합시스템의 차량 시동시에는 SC가 갖는 특성상 -5$0^{\circ}C$까지의 기후조건에서도 방전효율이 크게 저하되지 않은 채 시동전류를 공급해주므로 혹한지역이나 혹한시의 차량시동에도 탁월한 시동성능을 갖는다. 설계 제작된 SC는 저장에너지 6KJ, 정격전압 12Volt, 설계축전용량 70F 그리고 사용은 도 범위가 섭씨 영하 25도에서 영상 50도이며 무공해성 수용성 전해질을 사용하였으며, 제작된 CS는 사용온도 범위에서 축전용량 65F - 85F, 내부저항 1.8mOhm - 5.2mOhm의 변화를 보였으며, 정상시동에 필요한 방전전류 300Amp의 경우 2.6초의 방전시간, 약 89%의 방전효율을 보였다. 현재까지 상온하에서 30.000회의 충방전 시험결과로서는 방전효율의 저하가 없는 양호한 성능을 보였으며, SC의 시범 작동시험을 실차(소나타 1800cc)에 장착하여 수행한 결과 20회 이상의 연속시동에서도 아무런 문제점 없이 잘 동작하였다.

• 폴리머
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• 제26권1호
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• pp.113-120
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• 2002

전기변형(electrostriction)이란 물체에 전압을 인가했을 때 맥스웰 응력이 나타나고, 이로 인하여 물체가 변형되는 현상을 말한다. 이러한 성질은 대부분의 유전체에서 나타나는데, 특히 탄성계수가 낮은 엘라스토머에 적용하면 전기에너지가 효율적으로 변환되어 큰 변형과 힘을 발현한다. 이렇게 전기변형을 크게 일으키는 고분자를 전기변형 고분자(electrostrictive polymer, EP)로 분류하며, 이들은 구동체 및 센서, 인공근육, 음향전달 장치 분야로의 활용이 유망한 재료로 예견되고 있다. 본 연구에서는 폴리우레탄과 아크릴 고무 등의 유전성 탄성체(dielectric elastomer)를 이용하여 전극-EP-전극의 적층을 이루는 유니모프 구동체를 제조하여 구동시켰고 주파수를 증가시키면서 작동시킬 때 구동체의 운동범위가 감소하는 현상을 전기적, 기계적으로 해석하고자 유전율과 탄성율을 주파수에 따라 측정하는 한편, 고전적 적층이론을 이용하여 EP의 구동역학을 모델링 하였다. 실험결과, 주파수 증가에 따른 구동체의 운동 변위 감소는 재료의 유전 완화시간과 밀접한 관계를 가졌음을 알 수 있었고, 고전적 적층이론으로 해석한 유니모프 구동체의 운동은 실제 적용한 우레탄 구동체의 운동과 상당히 유사한 거동을 보였다.