• 에너지공학
• /
• 제25권2호
• /
• pp.65-78
• /
• 2016

광촉매 연구의 초기는 태양에너지의 전환 및 저장에 관련된 분야들로부터 개발되어 왔다. 최근에는 광 또는 광촉매의 존재 하에서 자외선을 조사하여 물의 정제 및 폐수처리와 각종 유기화합물의 분해연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한 산화물질-카본나노튜브, 그래핀 나노복합체 등이 광촉매물질로서 연구되고 있다. 이와 같은 복합체는 열적, 화학적으로 안정하기 때문에 플렉서블 소자를 포함한 광분해 태양전지 및 나노전자 소자를 구성하는 재료로서 적당하다.

• 소성∙가공
• /
• 제23권3호
• /
• pp.164-170
• /
• 2014

To predict the deformation and fracture during tube expansion using the finite element (FE) method, a material model is considered that incorporates the damage evolution due to the deformation. In the current study, a Rice-Tracey model was used as the damage model with inclusion of the hydrostatic stress term. Since OFHC Cu is not significantly affected by strain rate, a Hollomon flow stress model was used. The material parameters in each model were obtained by using an optimization method. The objective function was defined as the difference between the experimental measurements and FE simulation results. The parameters were determined by minimizing the objective function. To verify the validity of the FE modeling, cross-verification was conducted through a tube expansion test. The simulation results show reasonable agreement with the experiments. The design for a minimum diameter of expansion tube using the FE modeling was verified by a simplified tube expansion test and simulation results.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제38권5호
• /
• pp.222-226
• /
• 2022

Between diaphragms made of stainless steel (SUS), which is the main component of a hydrogen gas compressor, micro-slip occurs owing to repeated bending, resulting in scratches on the surface. The surface scratch of the compressor part is a problem with airtightness, which reduces the efficiency of the compressor; in severe cases, damage is a possibility. In this study, the changes in friction and wear characteristics due to the surface polishing of SUS and carbon-based solid lubricant films (graphene and CNT) were analyzed. Bare SUS, polished SUS, graphene film, and CNT film specimens were prepared. The surface roughness of the SUS was significantly reduced by surface polishing but increased by carbon-based solid lubricating films. In contrast, the friction coefficient maintained a similar value after surface polishing but was significantly reduced by the carbon-based solid lubricant films. In particular, the graphene film exhibited the lowest initial friction coefficient, while the CNT film exhibited the lowest overall average friction coefficient. Regarding the wear rate, polished SUS exhibited the lowest value, but the surface condition of the wear track showed that the carbon-based solid lubricating films were relatively less damaged. Although the wear rate measured was largely attributed to the solid lubricating film peeling off, the SUS surface under the film was considered protected.

• 한국진공학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.331-337
• /
• 2006

국제 직선형 충돌 가속기 (ILC; International Linear Collider). 자유전자 레이저 (FEL: Free Electron Laser)와 같은 차세대 가속기에 사용 할 공동형 빔위치 측정기 ( 공동형 BPM: cavity-type beam position monitor)를 일본 고에너지 연구소 (KEK; High Energy Accelerator Research Organization)와 공동으로 개발하였다. ILC 및 FEL의 운전을 위해서는 빔 기반 정렬 (beam-based alignment)과 되먹임 장치 (feedback system)가 필수적으로 요구되는데, 이를 위해서는 적절한 위치에 서브마이크론의 분해능을 지닌 빔위치 측정기를 설치하여야 한다 [1]. 공동형 BPM은 기계적인 정밀도에 매우 민감하므로 정밀한 제작과 미세한 기계적 조정을 통하여 성능을 달성하게 된다. 우리는 제작 오차를 줄이기 위하여 공진 공동, 빔 튜브, 도파관, 전기도입기 등 모든 부품을 조립 후 한꺼번에 진공 브레이징 하였다. 공동의 외주면에는 네 개의 튜닝 핀을 두어 공진주파수 및 x-y 격리도 (x-y isolation between coupled waveguide)를 미세 조정할 수 있도록 하였다. 현재 개발된 공동형 BPM 은 공진주파수는 6.422 GHz 이며, 공동 내경은 53.822 mm, 빔의 위치 측정 범위는 ${\pm}250 {\mu}m$이다. network analyzer를 관측하면서 튜닝핀을 이용하여 x-y 격리도를 -40 dB 이하로 조정할 수 있었다. 실제 KEK ATF2에서의 전자빔을 이용한 시험에서 신호의 모양, x-y 격리도, 민감도 등에서 만족한 결과를 얻었다.

• 접착 및 계면
• /
• 제13권3호
• /
• pp.137-144
• /
• 2012

탄소나노소재의 화학적 기능화는 대부분 복합체 제조 시 고분자 모재(matrix)와의 계면 특성 향상을 위한 방법으로 적용되어 왔다. 계면결합력의 증가에 따른 효과는 기계적 물성의 증가를 통해 간접적으로 확인할 수 있으며, 이는 계면에서 효과적인 응력전달을 통해 설명된다. 보다 직접적으로 기능화를 통한 계면결합력 증가의 효과를 설명하기 위하여 피에조 저항효과를 관찰할 수 있으며, 이를 통하여 변형에 대한 복합체 내부의 전도성 충진재의 거동을 짐작해 볼 수 있다. 이를 위해 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)와 환원 그래핀(rGO)을 황산/질산 용액을 이용하여 산화반응을 통해 기능기를 도입하였으며, 기능화 전 후의 복합체의 전기적 저항 및 피에조 저항효과를 측정하였다. 결과로부터 기능기 도입으로 인해 증가한 탄소나노소재의 구조적 결함이 전기적 저항의 증가를 야기하지만 동일한 변형에 대하여 저항 변화가 더 크게 나타나 변형에 따른 복합체 내부 전도성 입자의 유동성이 증가함을 확인하였고, 이를 통해 계면결합력이 증가함을 피에조 저항효과 관찰을 통해 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.697-698
• /
• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• 설비공학논문집
• /
• 제29권11호
• /
• pp.570-579
• /
• 2017

In this study, we examined the multi-stage piston-type air compressors typically used in a railroad vehicle, and the heat transfer efficiency was analyzed according to the design conditions of the heat exchanger (a compressor component module for cooling the compressed high temperature air). For the fin-tube heat exchanger used in the most air compressors, numerical analysis was performed to analyze heat transfer by defining the various rectangle tube sizes and the number of fin-per-unit area as design variables under the same flow rate of compressed air. Also, this analysis compared the temperature of the compressed air. Regarding environmental conditions for analysis, the flow rate of the external cooling air was measured and the mean value of the values was applied. And a "turbulence model" was considered in both the external flow of the cooling air and the internal flow inside the tube. From the results of analysis, it was found that the change of the aspect ratio value of the tube greatly influences the heat transfer efficiency of the compressed air, and influences if the fin density is relatively small. As a result, the optimum design specifications of the heat exchanger for air compressors were confirmed based on the analysis of the heat transfer efficiency, according to the design conditions of fin and tube by the operating temperature range of the compressed air.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제36권5호
• /
• pp.363-369
• /
• 2016

탄소나노튜브와 그래핀 등으로 대표되는 탄소 동소체기반 나노재료의 우수한 기계적 특성을 이용해 콘크리트의 압축강도를 증가시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로, 나노재료 적용을 통한 강도 향상을 위해서는 콘크리트 내 나노재료의 분산성이 높아야 하며, 이를 검증하기 위해 외부에서 비파괴적으로 확인할 수 있는 검사 기술이 요구된다. 본 연구에서는, 적외선의 직진성과 마이크로파의 투과성을 동시에 갖고 있는 THz 전자기파를 이용하여 MWCNT 및 GO가 포함된 두 종류의 나노시멘트 모르타르 시편을 제작하여 굴절률 및 흡수율과 같은 기초 광학물성 측정 시험을 수행하였다. 시험을 통해 일반 시멘트 모르타르에 비해 나노재료가 포함된 시편에서 굴절률은 평균 1.0~2.5%, 흡수율은 평균 -14~28% 차이로 측정됨을 확인하였다. 이를 통해, 비파괴적으로 콘크리트 내부에 포함된 나노재료의 분포도를 영상화할 수 있는 기술의 실현 가능성을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제28권3호
• /
• pp.124-129
• /
• 2015

CNT 및 GNP 는 고강도, 고강성, 열전도율, 내부식성, 전자 차폐성 등 여러 우수한 기계적 특성을 갖기 때문에, 우주 항공분야, 전자기기 소재 및 에너지 소재에 사용되고, 제동 시 흡수 에너지가 크고 안정된 제동 효과를 나타내기 때문에 경주용 자동차나 항공기의 브레이크 디스크 재료로도 각광받고 있다. 본 연구에서는 CNT 중량비를 2 wt% 및 3 wt%, GNP 중량비를 0.5 wt%, 1 wt% 변화시켜 CF/CNT, GNP/Epoxy 복합재료를 제조하였다. 복합 재료는 기계적 방법(3-롤밀)에 의해 제조되었다. 기계적 특성은 인장, 충격 및 마모 테스트를 각각 ASTM D638, D256과 D3181에 따라 수행하였다. 시험 결과 CF/GNP0.5 wt%/Epoxy 복합재료가 인장, 충격, 마모시험에서 우수한 특성을 보였다.

• 수산해양교육연구
• /
• 제6권1호
• /
• pp.58-76
• /
• 1994

Heat transfer and pressure drop measurements are made on low integral-fin tubes in turbulent water flow condition. The integral-fin tubes investigated in this paper are nominally 19mm in diameter. Eight tubes have been used with trapezoidally shaped integral-fins having fin density from 748 to 1654 fpm and 10, 30 grooves. Plain tube having same diameter as finned tube is also tested for comparison. Experiments are carried out using R-11 as working fluid. The refrigerant condensates at a saturation state of $30^{\circ}C$ on the outside tube surface cooled by coolant. The amount of noncondensable gases present in the test loop is reduced to a negligible value by repeated purging. For a given heat input to the boiler and given cooling water flow rate, all test data are taken on steady state. The heat transfer loop is used for testing single long tubes and cooling water is pumped from a storage tank through filters and flowmeters to the horizontal test section where it is heated by steam condensing on the outside of the tube. The pressure drop across the test section is measured by means of pressure gauge and manometer. Each tube tested is cleaned with sodium dichromate pickling solution and well rinsed with water prior to installation in the test section. The results obtained in this study is as follows : 1. Based on inside diameter and nominal inside area, heat transfer of finned tube is enhanced up to 4 times as that of a plain tube at constant Reynolds number and up to 2 times at constant pumping power. 2. Friction factors are up to 1.6~2.1 times those of plain tube. 3. At a given Reynolds number, Nusselt number decrease with increasing pitch to diameter. 4. The constant pumping power ratio for low integral-fin tubes increase directly with the effective area to the nominal area ratio, and with the effective area diameter ratio.