• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• 제1권3호
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• pp.360-370
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• 1992

HWE(Hot-Wall Epitaxy) 방법에 의하여 pyrex 유리기판 위에 CdS 다결정 박막을 성장하였다. X-선 회절실험 결과 CdS 박막은 육방정이었는데 (0002)면보다 91013)면이 강 하게 성장됨을 알 수 있었다. 전자현미경으로 표면을 분석한 결과 입자의 크기는 기판의 온 도가 48$0^{\circ}C$, 증발원의 온도가 $610^{\circ}C$일 때 1~1.5$mu extrm{m}$로서 가장 컸다. 박막의 표면저항은 4-point probe로서 측정한 결과 10-8$\Omega$/\ulcorner이상이었다. 성장된 CdS 다결정 박막의 photoluminesence을 20K에서 측정하였는데 bound exciton, donor acceptor pair에 의한 발광이 관측되었다. Spectral response의 peak는 505nm이었다. CdS 다결정 박막의 표면 저항을 줄이기 위하여 여러 가지 온도에서 Indium을 확산시켰다. 그 결과 표면저항은 ~ $\times$ 101에서 ~ $\times$ 103$\Omega$/\ulcorner 정도 감소되었다. 50$0^{\circ}C$에 In을 1시간 확산시켰을 때 표면저항은 1300$\Omega$/\ulcorner이었다. 이 때 CdS : In의 운반자 농도는 1.2 $\times$ 1018cm-3, 이동도는 1.8cm-2/V-sec, 비저항은 1.3 $\times$ 10-2$\Omega$-cm이었다. CdS : In의 photoluminescence는 20K 에서 Gaussian curve를 보여 주었으며 peak의 위치는 510nm이었다. CdS : In 박막의 spectral response의 peak는 상온에서 500nm이다. CdS : In 광전도 cell의 sensitivity ${\gamma}$ =0.77이고, 최대 허용소비전력은 p=120mW, 100lux에서 rise time은 8 msec, decay time 은 6 msec이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.566-566
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• 2013

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판에서 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 분리판의 기술적 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 가스 밀봉성, 경량성, 가공성, 저비용 등이다. 후보 물질로는 전기 전도성을 갖는 질화물계가 고려되고 있다. 기판으로는 스테인레스강이 가장 유력하며 Fe에 첨가된 Ni, Cr이 존재하므로 Cr 또는 CrN를 박막의 형태로 전자빔 증발법, 마그네트론 스퍼터링법으로 고속 증착하려는 시도가 있었다. 본 연구에서는, 스테인리스 강박(0.1 mm 이하)에 보호막으로 CrN을 선택하고 고속, 고품질증착을 위해서 새로운 방법인 스퍼터 승화법을 개발하였다. 박막의 품질을 개선할 수 있는 고밀도 유도 결합 플라즈마 영역 내에 Cr 소스를 직류 바이어스 함으로써 가열 및 스퍼터링이 일어나도록 하였다. 5 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 500 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 30 W (900 V, 0.02 A) 인가하고, $N_2$의 유량을 0.5, 1.0, 1.5 SCCM로 변화를 주어 반응성 증착 공정의 결과로 얻어지는 CrN 박막의 특성을 분석하였다. N2의 유량이 증가할수록 $Cr_2N$이 감소하고, CrN이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 부식성과 접촉저항을 측정하였다. 부식 전위는 N20 SCCM 보다 모두 상승하는 것을 확인하였고, $N_21$ SCCM에서 부식 전류 밀도가 2.097E-6 (at 0.6V) $A/cm^2$로 나타났다. 접촉저항 에서는 시료 당 3군데(top, center, bottom)를 측정하였다. 전기전도도 측면에서 가장 좋은 결과는 $N_21$ SCCM 일 때 $28.8m{\Omega}{\cdot}cm^2$의 접촉저항을 갖는 경우였다. 미국 에너지성의 기준은 부식 전류밀도 1.E-6 $A/cm^2$이하, 접촉 저항 $0.02{\Omega}m^2$이므로 매우 근접한 결과를 보이고 있다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• 제15권3호
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• pp.18-23
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• 1978

In order to improve the efficiency of Cu2-xS-CdS PN junction type solar cell, a method of reducing the series resiatance is considered. In the fabrication of the thin film of Cu2-xS, what has the largest value of conductivity is fabricated at 250 $^{\circ}C$. The thin film of CdS which has beer fabricated at the temperature 250-30$0^{\circ}C$ of the substrate and 800-85$0^{\circ}C$ of evaporating material has the largest value of conductivity and also fairly good photoelectric characteristics. Therefore, the evaporated thin aim type CdS solar cell has been fabricated at the temperature 25$0^{\circ}C$ of the substrate and 800-85$0^{\circ}C$ of the evaporating material, and its efficiency is measured to he 6%.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• 제32권4호
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• pp.255-265
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• 2008

This paper presents the optimization process of evaporator for a vapor compression cooling system for high heat flux CPU. The CPU thermal capacity was given by 300W. Evaporating temperature and mass flow rate were $18^{\circ}C$ and 0.00182kg/s respectively. R134a was used as a working fluid. Channel width(CW) and height(CH) were selected as design factors. And thermal resistance, surface temperature of CPU, degree of superheat, and pressure drop were taken as objective responses. Fractional factorial DOE was used in screening phase and RSM(Response Surface Method) was used in optimization phase. As a result, CW of 2.5mm, CH of 2.5mm, and CL of 484mm were taken as an optimum geometry. Surface temperature of CPU and thermal resistance were $33^{\circ}C\;and\;0.0502^{\circ}C/W$ respectively. Thermal resistance of evaporator designed in this study was significantly lower than that of other cooling systems such as water cooling system and thermosyphon system. It was found that the evaporator considered in this work can be a excellent candidate for a high heat flux CPU cooling system.

• Journal of ILASS-Korea
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• 제24권4호
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• pp.203-208
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• 2019

In general, the oxi-nitriding method is well known as such a surface treatment way for substantial enhancement in corrosion resistance, even comparable to that of titanium. However, there are still lacks of information on thermal performance of the oxi-nitriding surface being of additional compound layers on the base substrate. Above all, the quantitative measurement of its thermal performance still was not evaluated yet. Thus, the present study experimentally measures the thermal resistance of the oxi-nitriding surface during droplet evaporation and then estimates heat transfer performance with the use of the onedimensional heat transfer model in vertical direction. From the experimental results, it is found that the total evaporation time slightly increased with the thermal resistance caused by the oxi-nitriding layer, showing a maximum difference of approximately 20% with that of the bare surface. Although the heat transfer performance of oxi-nitriding surface became slightly lower than that of the bare surface, the oxi-nitriding surface exhibits much better heat transfer performance compared to titanium.

• Membrane Journal
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• 제15권3호
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• pp.206-212
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• 2005

Acid-resistant poly(vinyl alcohol) (PVA) membranes connected with ethylene and ether groups were prepared via a thermal crosslinking reaction by varying the ratio of PVA to ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE). The crosslinked membranes were characterized using FT-IR and swelling tests, respectively. Pervaporation behaviors with the PVA membranes were investigated for aqueous TFEA (2,2,2-trifluoroethanol) as a function of EGDE content and operating temperature. The pervaporation properties far MA (methacrylic acid)/water mixture were also carried out with the optimized PVA membrane. The PVA membranes prepared with EGDE showed more excellent acid-resistance than those crosslinked with gluaraldehyde. The membranes showed high permeation fluxes of 0.1 and $0.3\;km^2h$ and high separation factors of 100 and 900 in the $96\;wt\%$ TFEA and MA aqueous fred mixtures at high temperature above $80^{\circ}C$, respectively. These confirmed theses membranes could be used in esterification membrane reactor process for the production of 2,2,2-trifluoroethylmetacrylate (TFEMA).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2017

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 다양한 오염 물질의 유입으로 인한 비점오염물질 유출, 인공 배출열의 증가로 인한 도시열섬효과 등 다양한 문제를 유발한다. 이러한 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 수환경을 가능한 자연 상태로 복원하는 저영향개발(Low Impact Development, LID)기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID기법 중 하나인 옥상녹화는 에너지 이용을 최소한으로 한 자연 녹음의 효과적인 이용을 도모하여 환경공생도시 조성과 식물을 매개로한 자연 순환 과정을 도시구조에 도입하여 순환 시스템 재생이 가능 하도록한다. 노지녹화는 두꺼운 자연 토양을 이용하는 반면 옥상녹화는 적재하중의 제약(옥상의 적재하중 조건은 $150{\sim}180kgf/m^2$이다. 비중이 1.6~1.8인 토양을 20cm 객토한 경우, 약 $320kgf/m^2 $이상의 적재하중이 되기에 식재기반의 경량화는 중요한 사안이다.)으로 인해 용적밀도가 작은 인공경량토양 또는 개량토양을 이용하며, 토양 두께도 얇게 설정된다. 또한 토양의 두께는 식물의 크기와 종류 및 토양의 조성에 따라 다르기에 적재하중 조건을 고려한 적절한 토양과 식재 식물의 크기와 종류 결정은 중요하다. 이에 본 연구에서는 옥상녹화식생에 대한 평가와 이에 대한 시험 프로세스가 가능한 실험 장치를 개발하였다. 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 1m*1m*0.6m 아크릴 재질의 녹화셀로 경사조절이 가능하도록 설계하여 경사변화에 따른 유출, 침투, 증발산량의 탄성도 모의 평가를 할 수 있다. 또한 4점식 형태의 로드셀을 이용하여 녹화셀에서 발생하는 증발산량을 측정하고 관측된 증발산량은 RS-232c 이상의 통신프로토콜을 사용하여 주기적인 관측치의 송수신이 가능하며 주기적 자료송수신 외에도 옥상 녹화셀의 측면에 하중 표시기를 설치하여 관측이 가능하다. 또한 저면에 바퀴설치를 통하여 이동 실험이 용이하며 현재 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 실증단지 연구센터 내 옥상녹화 실험장에 옥상녹화 효율성 검증 실험 장비를 설치하여 자연 혹은 인공강우를 통한 유출, 침투, 증발산량의 시험계측을 실시중이다. 이러한 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 최대 하중 2,000kg, 측정해상도 0.02kg 이상을 허용하는 로드셀과 녹화셀을 이용하여 하중을 고려한 식생의 종류에 따른 평가가 가능하므로 최적 식재기반 단면구조 개발에 이용될 수 있을 것이다. 또한 토양 함수량 변화 측정으로 옥상녹화에 이용되는 다양한 종류의 식물의 염분에 대한 저항성과 식물의 성장능력을 평가하여 녹화공간에 따른 옥상녹화에 사용할 식생을 결정할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.152-156
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• 2016

Wastewater heat recovery heat pump systems use heated wastewater from public baths or factories as the heat pump's heat source. Generally, this system uses a bare tube evaporator. In the heat transfer process from wastewater to refrigerant, thermal resistance is caused primarily by fouling deposits on the outside surface of tube. Fouling directly increases thermal resistance and decreases heat pump efficiency. Thus, it is desirable to eliminate fouling. In this study, we fabricated a fouling mitigation device using a bubbling fluidized bed with cleaning sponge balls in the wastewater bath. Experimental conditions were as follows: $20^{\circ}C$ cold-water temperature, $40^{\circ}C$ wastewater temperature, 100 L/h cold water flow rate, and $0.161m^2$ heat exchanger surface area. Experimental results showed that the thermal resistance of fouling decreased by 56% with the fluidized bed alone and by 86% with both the fluidized bed and cleaning sponge balls.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2357-2362
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• 2008

LHP is different from a conventional heat pipes in design and heat and fluid flow passages. The situations of the former is much complex than the latter. In LHPs, evaporation occurs at the contact interface between the heating plate and the porous wick, so some micro channels machined at the contact interface serve to let the vapor flow out of the evaporator. This complexity of contact geometry was known to cause a high resistance to heat flow. The present work was to study the problem of heat passage across the contact surface for LHPs and determine those values contact resistance. For two cases of contact structures, the thermal contact resistances were examined experimentally, one being obtained through mechanical contact under pressure and the other through sintered bonding. Nickel powder wick and copper plate were used for specimens. The result showed that a substantial reduction of contact resistance of an order of degree could be obtainable by sintered bonding.