Park, Myeongnam;Kim, Byungkwon;Hong, Gi Hoon;Shin, Dongil
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.26
no.4
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pp.41-57
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2022
The global demand for carbon neutrality in response to climate change is in a situation where it is necessary to prepare countermeasures for carbon trade barriers for some countries, including Korea, which is classified as an export-led economic structure and greenhouse gas exporter. Therefore, digital transformation, which is one of the predictable ways for the carbon-neutral transition model to be applied, should be introduced early. By applying digital technology to industrial gas manufacturing facilities used in one of the major industries, high-tech manufacturing industry, and hydrogen gas facilities, which are emerging as eco-friendly energy, abnormal detection, and diagnosis services are provided with cloud-based predictive diagnosis monitoring technology including operating knowledge. Here are the trends. Small and medium-sized companies that are in the blind spot of carbon-neutral implementation by confirming the direction of abnormal diagnosis predictive monitoring through optimization, augmented reality technology, IoT and AI knowledge inference, etc., rather than simply monitoring real-time facility status It can be seen that it is possible to disseminate technologies such as consensus knowledge in the engineering domain and predictive diagnostic monitoring that match the economic feasibility and efficiency of the technology. It is hoped that it will be used as a way to seek countermeasures against carbon emission trade barriers based on the highest level of ICT technology.
In this paper, for efficiently reducing the computational cost of the model updating during the optimization process of damage detection, the structural response is evaluated using properly trained surrogate model. Furthermore, in practice uncertainties in the FE model parameters and modelling errors are inevitable. Hence, an efficient approach based on Monte Carlo simulation is proposed to take into account the effect of uncertainties in developing a surrogate model. The probability of damage existence (PDE) is calculated based on the probability density function of the existence of undamaged and damaged states. The current work builds a framework for Probability Based Damage Detection (PBDD) of structures based on the best combination of metaheuristic optimization algorithm and surrogate models. To reach this goal, three popular metamodeling techniques including Cascade Feed Forward Neural Network (CFNN), Least Square Support Vector Machines (LS-SVMs) and Kriging are constructed, trained and tested in order to inspect features and faults of each algorithm. Furthermore, three wellknown optimization algorithms including Ideal Gas Molecular Movement (IGMM), Particle Swarm Optimization (PSO) and Bat Algorithm (BA) are utilized and the comparative results are presented accordingly. Furthermore, efficient schemes are implemented on these algorithms to improve their performance in handling problems with a large number of variables. By considering various indices for measuring the accuracy and computational time of PBDD process, the results indicate that combination of LS-SVM surrogate model by IGMM optimization algorithm have better performance in predicting the of damage compared with other methods.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.10
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pp.1551-1558
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2001
Recently, a number of underground pipelines have been drastically increased. The integrity of these buried pipelines, especially gas transmitting pipelines, is of importance due to an explosive characteristic of natural gas. The third party damage is known as one of the most critical factor which causes fatal accidents. For this reason, a number of systems detecting third party damage are under development. The major concern in the development of third party damage detection system is to transmit vibration signals out of accelerometer to signal conditioner and data acquisition system without any interference caused by noise. The objective of this paper is to develope a fiber optic accelerometer applicable to third party damage detection system. A fiber optic accelerometer was developed by use of combining principles of one degree of freedom vibration model and an extrinsic Fabry-Perot interferometer. The developed fiber optic accelerometer was designed to perform with a sensitivity of 0.06mVg, a frequency range of less than 6kHz and an amplitude range of -200g to 200g. The developed, accelerometer was compared with a piezoelectric accelerometer and calibrated. In order to verify the developed accelerometer, the field experiment was performed. From the field experiment, vibration signals and the location of impact were successfully detected. The developed accelerometer is expected to be used for the third party damage detection system which requires long distance transmission of signals.
Magnetic flux leakage (MFL) pigs are traditionally used for the detection of gross corrosion on steel pipelines used for the transmission of natural gas. Alternative nondestructive evaluation (NDE) modalities are required for the detection of stress corrosion cracking (SCC) which tends to exist in colonies oriented axially along the length of the pipeline. This paper describes the use of multiphase rotating magnetic fields in the remote region of the probe as a possible SCC detection mechanism. Details of a prototype pig and test rig are given and the challenges associated with the finite element modeling of the device are discussed. Initial experimental results show that this novel NDE modality is sensitive to axially oriented tight cracks.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.27
no.4
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pp.257-261
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2014
Carbon nanotubes (CNT) has the excellent physical characteristics in the sensor, medicine, manufacturing and energy fields, and it has been studied in those fields for the several years. We fabricated the NOx gas sensors of MOS-FET type using the MWCNT. The fabricated sensor was used to detect the NOx gas for the variation of $V_{gs}$ (gate-source voltage) with the ambient temperature. The gas sensor absorbed the NOx gas molecules showed the decrease of resistance, and the sensitivity of sensor was reduced by the NOx gas molecules accumulated on the MWCNT surface. Furthermore, when the voltage ($V_{gs}$) was applied to the gas sensor, the term of the decrease in resistance was increased. On the other hand, the sensor sensitivity for the injection of NOx gas was the highest value at the ambient temperature of $40^{\circ}C$. We also obtained the adsorption energy ($40^{\circ}C$) using the Arrhenius plots by the reduction of resistance due to the $V_{gs}$ voltage variations. As a result, we obtained that the adsorption energy also was increased with the increasement of the applied $V_{gs}$ voltages.
We report on the NO gas sensing properties of Al-doped zinc oxide-carbon nanotube (ZnO-CNT) wire-like layered composites fabricated by coaxially coating Al-doped ZnO thin films on randomly oriented single-walled carbon nanotubes. We were able to wrap thin ZnO layers around the CNTs using the pulsed laser deposition method, forming wire-like nanostructures of ZnO-CNT. Microstructural observations revealed an ultrathin wire-like structure with a diameter of several tens of nm. Gas sensors based on ZnO-CNT wire-like layered composites were found to exhibit a novel sensing capability that originated from the genuine characteristics of the composites. Specifically, it was observed by measured gas sensing characteristics that the gas sensors based on ZnO-CNT layered composites showed a very high sensitivity of above 1,500% for NO gas in dry air at an optimal operating temperature of $200^{\circ}C$; the sensors also showed a low NO gas detection limit at a sub-ppm level in dry air. The enhanced gas sensing properties of the ZnO-CNT wire-like layered composites are ascribed to a catalytic effect of Al elements on the surface reaction and an increase in the effective surface reaction area of the active ZnO layer due to the coating of CNT templates with a higher surface-to-volume ratio structure. These results suggest that ZnO-CNT composites made of ultrathin Al-doped ZnO layers uniformly coated around carbon nanotubes can be promising materials for use in practical high-performance NO gas sensors.
If gas is leaking out of gas pipelines, it could cause a huge explosion. Accordingly, it is important to ensure the integrity of gas pipelines. Traditionally, over the years, gas-operating companies have used the ILI system, which is based on axial magnetic flux leakage (MFL), to inspect the gas pipelines. Relatively, there is a low probability of detection (POD) for the axial defects with the axial MFL-based ILI. To prevent the buried pipeline from corrosion, it requires a protective coating. In addition to the potential damage to the coating by environmental factors and external forces, there could be defects on the damaged coating area. Thus, it is essential that nondestructive evaluation methods for detecting axial defects (axial cracks, axial groove) and damaged coating be developed. In this study, an electromagnetic acoustic transducer (EMAT) sensor was designed and fabricated for detecting axial defects and coating disbondment. In order to validate the performances of the developed EMAT sensor, experiments were performed with specimens from axial cracks, axial grooves, and coating disbondment. The experimental results showed that the developed EMAT sensor could detect not only the axial cracks (minimum 5% depth of wall thickness) and axial grooves (minimum 10% depth of wall thickness), but also the coating disbondment.
In accordance with the revision of the Enforcement Regulations of the High-Pressure Gas Safety Management Act in February 2021, from August 27, 2021, the operation status of safety devices such as gas leak detection and alarm devices, emergency shut-off devices and flame detectors installed at hydrogen vehicle charging stations can be monitored in real time. It is transmitted and operated by the computer system managed by Korea Gas Safety Corporations. We intend to share the results of statistical analysis of abnormal signals that have occurred along with the results of the monitoring system construction so that they can be used for the safety management of hydrogen refueling stations, and to seek future safety management directions.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.26
no.12
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pp.882-887
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2013
We investigated a SiC-based hydrogen gas sensor with metal-insulator-semiconductor (MIS) structure for high temperature process monitoring and leak detection applications. The sensor was fabricated by Pd/$Ta_2O_5$/SiC structure, and a thin tantalum oxide ($Ta_2O_5$) layer was exploited with the purpose of sensitivity improvement, because tantalum oxide has good stability at high temperature as well as high permeability for hydrogen gas. In the experiment, dependence of I-V characteristics and capacitance response properties on hydrogen gas concentrations from 0 to 2,000 ppm was analyzed at room temperature to $500^{\circ}C$. As the result, our sensor exploiting a $Ta_2O_5$ dielectric layer showed possibilities with regard to use in hydrogen gas sensors for high-temperature applications.
Kim, Jae-Kon;Lee, Ho-Kil;Yim, Eui Soon;Jung, Choong-Sub
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.30
no.6
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pp.545-554
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2014
In general, odorant was added to fuel gases, such as LPG, LNG and city gas, to prevent gas poisoning, ignition, explosion, or other accident caused by fuel gases, and to enable immediate and easy detection of fuel-gas leakage by emitting an offensive smell. This study describes a study on the exhaust emissions characteristics and fuel economy of liquefied petroleum gas (LPG) vehicle using LPG fuel with new sulfur free odorant. New sulfur free odorant was added to LPG to reduce sulfur content of the LPG. Its performance and exhaust emission were compared to those of LPG with sulfur containing odorant (EM, ethyl mercaptan). Engine performance using LPG with sulfur free odorant was similar to that with sulfur-containing odorant. Exhaust emissions from the LPG vehicle with LPG including sulfur free odorant were also similar to those with LPG including sulfur containing odorant in the FTP 75 and NEDC mode. There experimental results suggest that the sulfur free odorant may substitute for the sulfur containing odorant in LPG fuel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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