데카르트는 사후에 출간된 1662년 "인간론"에서 자동기기의 유압체계모델을 이용하여 인간신체의 신경기능과 근육운동에 대하여 기계론적 설명을 제시하였다. 이것은 바로크 과학기술의 자동기기의 유압체계를 모델로 근육운동이 동물영혼에 의한 신경 전달로 진행된 것을 보여준 실험이었다. 근육운동은 동물영혼에 의한 신경 전달로 진행될 때 이를 기계론적으로 잘 설명될 수 있다고 본 데카르트의 동물영혼에 관한 견해는 출간 이후 3년 만에 네덜란드 자연학자, 해부학자, 현미경학자, 철학자 슈밤머담(Jan Swammerdam 1637-80)이 도전하였다. 그는 1664년 12월 8일 보르흐 앞에서 마취 없이 살아있는 개구리의 심장을 해부하고 두뇌 제거하는 전극실험으로 개구리의 근육운동이 데카르트가 가정하는 동물영혼과는 무관하다는 것을 보여주므로 반박하였다. 슈밤머담은 이 실험 이전에도 이미 라이덴 대학에서 여러 가지 실험으로 명성을 쌓았고 이 실험으로 해부학과 생리학의 출발을 알렸다. 뢰벤훅은 1673년 270배 확대 렌즈를 측정 대에 설치하여 눈에 가까이 갖다 대 고착시킨 첫째 동물이라는 뜻의 박테리아(${\pi}{\rho}\acute{\omega}{\tau}o$${\zeta}\acute{\omega}o{\nu}$)를 관찰하였다. 대학에서 전공하지 않았다는 비전문가로서 뢰벤훅이 이 연구에 뛰어들게 되는 것은 바로크 과학기술문명에 중요한 의미를 지닌다. 그라프는 그해 4월 왕립학회에 그가 빗물이나 연못물에서 채취하여 관찰한 미생물을 1677년에 아니말쿨레스(animalcules)라 불렀다는 것을 알렸고 이 관찰은 나중에 왕립학회 검증으로 확증되었다. 뢰벤훅이 명성을 얻게 된 것은 그라프가 그를 학문적으로 이끌어주었기 때문이다. 뢰벤훅에서 광학수업을 받은 하르췌커는 1694년 현미경으로 인간정액을 관찰하는 동안에 하르췌커는 정액 내에 수많은 아니말쿨레스로서 호문쿨리(homunculi)가 살고 있는 것을 보고 그 존재를 요청하였다. 하르췌커는 정규 학문과정에서 성장한 전문가로 뢰벤훅에서 렌즈닦는 기술을 습득하므로 정액주의 운동의 첨단에서 주목을 받게 되었지만 대중적 인기에 영합하였다. 이 발표는 17세기 후반 슈밤머담과 뢰벤훅이 실험철학에 기초한 곤충과 동물 및 미생물 세계의 연구 성과를 과학과 윤리 혹은 신학과의 상보적 관점에서 개관하고, 이들 연구방법을 이신론과 수사학의 입장에서 해명하고자 한다. 17세기 후반에 곤충학의 대가인 슈밤머담과 하르췌커에서 동물생성의 문제에 이신론의 물음은 물질과 정신과의 관계를 해명하려는 과학과 신학과 철학의 경계의 물음이다. 이 경계에서 이신론의 수사학적 접근은 개별분과에서 해결하지 못한 중요한 아포리아를 풀어가는 인문학적 역할에 기여를 할 수 있다.
상업용 막전극접합체를 사용하여 제작한 고분자전해질 연료전지의 CO poisoning 및 air bleeding 효과가 스택의 셀전압 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 실험을 통해 확보한 동적 응답 데이터에 일차 미분방정식으로 표현되는 일차계 모델을 적용하여 정상상태 이득과 시간상수를 계산하는 방법으로 스택 셀전압의 응답 특성을 정량화하였다. 연료전지 개질기로부터 공급되는 개질 가스에 포함된 CO 농도가 1 ppm 증가할 때마다 셀전압은 1.3~1.6 mV 저하되고, CO 농도의 변화폭이 클수록 정상상태에 도달하기까지 걸리는 시간이 점점 짧아지는 것으로 분석되었다. CO poisoning에 의해 저하된 스택 성능을 회복시키기 위해 air bleeding을 수행할 경우, 주입하는 공기의 농도를 증가시킬수록 셀전압 상승폭(정상상태 이득)이 커지고 회복시간(시간상수)은 짧아지나, 1% 수준의 air bleeding만으로도 CO poisoning이 일어나기 전 셀전압의 87%~96%를 1~30 min 이내에 회복시킬 수 있는 것으로 분석되었다.
표면 플라즈몬 공명 (SPR) 센서에서 금속 전극에 전압을 걸었을 경우, 표면에 여기 되는 전기장에 의해 전하가 쌓이게 된다. 이는 금속 표면의 광학적 성질과 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 야기시킨다. 본 논문에서는 그에 대한 검증을 위해 다양한 산도 조건의 수용액 하에서 금속에 전압을 걸었을 때의SPR 각도 변화를 측정하였고, 누적 전하량과 공명 각도에 대한 의존성을 그렸을 때 수용액의 산도에 관계없이 일치함을 확인 하였다. 이 관계를 설명하는 기존의 공간전하층(SCL) 모델과 비교해보고 실험결과와 어긋나는 부분과도 잘 맞는 수정된 SCL 모델을 제시하였다. 이 결과는 표면 플라즈몬 공명 센서의 응용과 금속박막의 광학적 성질에 대한 연구에 기여할 거라 기대된다.
본 연구에서는 방사성 폐기물을 처리하는 원통형 회전 분리기를 감시하기 위해 전기 저항법을 제안하고 수학적 모델을 연구하였다. 회전형 방사성 폐기물 분리기에서 관 벽에 설치된 한 쌍의 전극의 전기 저항은 표면을 따라 형성된 불용해성 입자의 환상 영역의 두께와 그 영역의 불용해성 입자의 농도와 관련이 있다. 본 연구는 전위 방정식에 대한 2차원 해와 실험적인 전도도-농도 관계를 기반으로 전술한 인자들 사이의 해석적 관계를 기술하였다. 또한, 원통형 회전 분리기를 감시하기 위한 전기 저항법의 적용 가능성을 논의 하였다.
In this paper, both theoretical and experimental investigations have been performed to examine the effects of key operating parameters on the cell performance of a DMFCs (i.e., methanol feed concentration and operating temperature). For experiment, the membrane electrode assemblies (MEAs) were prepared using a conventional MEA fabrication method based on a catalyst coated electrode (CCE) and tested under various cell temperatures and methanol feed concentrations. The polarization curve measurements were conducted using in-house-made $25cm^2$ MEAs. The voltage-current density data were collected under three different cell temperatures ($50^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, and $70^{\circ}C$) and four different methanol feed concentrations (1 M, 2 M, 3 M, and 4 M). The experimental data indicate that the measured I-V curves are significantly altered, depending on these conditions. On the other hand, previously developed one-dimensional, two-phase DMFC model is simulated under the same operating conditions used in the experiments. The model predictions compare well with the experimental data over a wide range of these operating conditions, which demonstrates the validity and accuracy of the present DMFC model. Furthermore, both simulation and experimental results exhibit the strong influences of methanol and water crossover rates through the membrane on DMFC performance and I-V curve characteristics.
The basic purpose of grounding is for human safety and normal operation of system related to electrical shock hazard by faults of electrical equipments. A grounding electrode is defined as a conducting element that connects electrical systems and/or equipment to the earth. The lowest possible resistance connection to the earth is sought from the grounding electrode. The grounding electrode is the foundation of the electrical safety system. The resistance to ground of vertical electrodes buried in the two deference soil structures has been analyzed for a length of electrodes and soil parameters. The equation of ground resistance of vertical electrodes are Tagg's equation for uniform soil models, and modified equation of Dwight equation for two-layer soil model. In this paper, compared with results of two equations are calculated values of vertical electrode in uniform and two-layer soil models.
Wenner의 4전극법으로 측정한 겉보기 대지저항률을 이용하여 대지저항률의 Kernel 함수를 추정할 수 있다. 이 때 커널함수를 추정하는 것은 비선형시스템을 푸는 과정으로 유도된다. 그러나 변수가 많은 비선형시스템은 해를 구하기가 쉽지 않다. 본 논문은 이 비선형시스템을 선형화하여 커널함수를 추정하는 방법을 제시한다. 마지막으로 제안한 방법을 평가하기 위하여 다양한 구조로 된 대지모델들을 시뮬레이션의 예로 사용한다.
낮은 저항이나 좋은 전기투과도 지점으로 알려진 생물학적 활성점(biological active points, BAP)인 BAP검출을 위한 새로운 방법으로 적응주파수추적필터와 과도이벤트검출을 기반으로 하는 생체임피던스측정시스템을 사용하는 방식에 대해 제안하였다. 이 생체임피던스장치에 다중주파수 전류주입과 전압측정 모두 표면전극을 사용하였다. 또한 마이크로컨트롤러를 통하여 적응주파수추적필터를 사용한 다중주파수요소에 의해 변조된 신호의 연속적인 복조를 처리하였다. 또한 위상공간방식의 과도이벤트검출방식이 제안된 BAP등가모델에 각주파수에 대해 적용되었다.
AFC 단전지에서 운전조건의 영향은 이제까지 자세히 연구된 바 없다. 본 연구에서는 초기 전해질 농도와 가스 운전압력의 영향을 살펴보기 위하여 1차원 등온 모델을 이용해 전산모사를 수행하였다. 결과에 의하면, base-case에서 최적 전해질 농도는 $3.0\~3.5M$사이에 있는 것으로 발견되었다. 전해질 농도에 따른 전지 성능의 변화는 주로 양쪽 전극의 전하전달 저항과 용해된 기체의 헨리상수 및 액상확산이 원인인 것으로 밝혀졌다. 또한, 운전 압력의 증가는 반응속도와 가스의 용해도를 증가시켰으며, 이것으로 인해 전지 성능이 상당히 향상되는 것으로 조사되었다
고체산화물연료전지의 전기적 성능은 직류를 인가하면서 평형 전위로 부터 과전압(Overpotential) 만큼 멀어지는 셀의 전극 전위를 측정하는 방법으로 분석할 수 있다. 하지만 이러한 직류 상태에서는 측정 시스템에 대해서 얻을 수 있는 정보가 매우 제한 적이다. 따라서 활성화 과전압 (Activation overpotential), 농도 과전압(Concentration overpotential), 저항 과전압 (Ohmic overpotential)등의 전류에 따른 변화가 전기화학의 법칙을 충실히 따른다는 가정하에 측정결과를 수식에 맞추어 역으로 추정하는 회귀 분석 방법이 많이 사용되고 있다. 하지만 고성능의 셀이 될 수록 활성화 분극이나 농도 분극이 전류-전압 선상에서 뚜렷하게 나타나지 않는 경우가 많고, 이러한 상태에서의 회귀 분석은 해는 무한히 많으나 하나의 해 만을 선택하게 되는 경우가 있는 것이 사실이다. 이러한 문제점은 연료전지에 직류와 교류를 동시에 인가하면서 과전압과 임피던스를 상호 비교 분석하면서 보완될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 직류 인가 상태에서 각 과전압을 간단한 수식을 이용한 회귀 분석으로 추정하고, 이를 다시 임피던스 측정 시 교류 주파수에 따라 나뉜 저항 요소들과 다시 비교하면서 회귀 분석의 신뢰성을 높이는 시도를 하였다. 이러한 과정을 통해 제시된 직류 고전압 모델을 검증하는데 임피던스의 이용이 매우 효과적임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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