• 한국해양공학회지
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• 제31권5호
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• pp.352-356
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• 2017

We performed thermal and structural analyses to evaluate the structural integrity of a semi-metal gasket for a flange with increases in the internal fluid temperature and pressure using a commercial FEA program. As a thermal analysis result, the temperature distribution of the gasket body increased with an increase in the internal fluid temperature until the maximum fluid temperature of $600^{\circ}C$. In addition, the structural analysis showed that contact pressures of more than 35 MPa occurred uniformly in the graphite seal regions. It was found that no fluid leakage occurred under the load conditions for the structural analysis because the contact pressure in the graphite seal region was greater than the maximum internal fluid pressure of 35 MPa. Therefore, we demonstrated the structural integrity of the semi-metal gasket by performing the thermal and structure analyses under the maximum fluid temperature of $600^{\circ}C$ and the internal fluid pressure of 35 MPa.

• 공업화학
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• 제19권1호
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• pp.86-91
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• 2008

다양한 고무 충전제가 연료전지 스택용 가스켓의 재료로서의 적합성 및 스택체결에 있어 미치는 영향을 살펴보기 위하여, 카본블랙 및 실리카계 충전제를 사용하여 고무를 배합하였다. 이렇게 배합된 고무재료를 PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell)의 구동환경을 고려하여 열과 상대유에 대한 장기평가를 실시하였다. 가스켓에 가장 요구되는 압축 영구 줄음율은, 1000 h까지의 장기평가에서도 15% 이하의 우수한 특성을 보였다. 다양한 충전제를 사용한 배합한 고무재료로 가스켓을 제작하고, 체결시 가스켓과 가스켓 사이의 밀봉력을 FEM (finite element method)을 실시하여 최소 0.2 MPa에서 최대 2.5 MPa일 것으로 예측되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1079-1080
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• 2012

• Elastomers and Composites
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• 제42권4호
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• pp.232-237
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• 2007

가스켓 재료로서 널리 사용되고 있는 FKM, VMQ, EPDM, NBR을 연료전지 스택용 가스켓으로써의 적합성을 평가하기 위하여, 각각의 재료특성을 이용하여 최적상태의 배합물을 제작하고, 배합물의 특성을 살펴보았다. 최적의 상태를 만족하도록 만든 배합물에서 NBR 재료는 장기 화학적 물성에서, VMQ는 금속이온 용출성에서, EPDM은 가스투과성이 FKM에 비하여 열세로 나타났다. 배합물 물성에서 우수하다고 판단된 FKM으로 연료전지 스택용 가스켓을 제작하여 leak 평가를 실시한 결과, 체결압이 낮을수록, sealing pressure가 높을수록 짧은 시간에서 leak가 발생하였다. 또 Arrhenius Model을 이용하여 수명예측을 실시한 결과, $80^{\circ}C$에서 연속운전 시 가스켓의 수명은 60,000시간 이상 가능한 것으로 예측되었다.

• 폴리머
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• 제34권5호
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• pp.430-433
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• 2010

리튬이온 전지에 사용되는 가스켓 재료는 내전해액성, 전기절연성, 압축 영구 줄음률, 비오염성, 저온성이 요구된다. 가스켓 고무에 적용되는 충전제의 특성을 살펴보기 위하여 EPDM(ethylene propylene diene monomer), NBR(nitrile butadiene), FKM(fluoro elastomers)에 카본블랙 및 실리카계 충전제의 함량을 조정하여 compoud를 만들었다. 이렇게 배합된 compound를 리튬이온 전지의 작동 환경을 고려하여 전해액에 대한 장기평가 및 압축 영구 줄음률, 저온성에 대한 평가를 실시하였다. 본 실험에서는 카본블랙 및 실리카계 충전제를 사용하여 각 충전제에 따른 고무재료의 물리적 화학적 특성에 대하여 검토하였다.

• 공업화학
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• 제22권4호
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• pp.395-399
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• 2011

리튬 이온 전지에 사용되는 개스킷 재료는 내전해액성, 전기 절연성, 압축 영구 줄음률, 비오염성, 저온성이 요구된다. 개스킷 고무에 적용되는 가교조제의 영향을 살펴보기 위하여 리튬 이온 전지에 있어 대표적 용매인 propylene carbonate에서 용해도 지수의 차가 큰 ethylene propylene diene monomer (EPDM)에 금속산화물인 가교조제의 함량을 조정하여 compound를 배합하였다. 이렇게 배합된 compound를 리튬 이온 전지의 작동환경을 고려하여 전해액에 대한 장기평가 및 압축 영구 줄음률, 저온성에 대한 평가를 실시하였다. 본 실험에서는 다양한 가교조제를 사용하여 가교조제에 따른 고무재료의 물리적 화학적 특성 및 리튬 이온 전지에의 영향에 대하여 검토하였다. 가교조제로 ZnO를 사용한 고무에서 1000 h까지의 공기 노화 시험 및 전해액의 대표 유기용매인 propylene carbonate 침적시험에 대해 안정적인 물성을 얻을 수 있었으나, 이온 용출성 평가에서는 $Zn^{2+}$가 용출되기 때문에 리튬 이온 전지용 개스킷에 적용되는 고무 배합에서는 ZnO 사용을 제한하여야 한다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권10호
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• pp.95-101
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• 2021

An analysis was conducted to predict the behavior of gasket by applying an optimal-strain energy-density function selected through a uniaxial tensile test and an analysis of the gasket used in an actual hydrogen fuel cell. Among the models compared to predict the materials' properties, the Mooney-Rivlin secondary model showed the behavior most similar to the test results. The maximum stress of the gasket was not significantly different, depending on the location. The maximum surface pressure of the gasket was higher at positions "T" and "Y" than at other positions, owing to the branch-shape effect. In the future, a jig that can measure the surface pressure will be manufactured and a comparative verification study will be conducted between the test results and the analysis results.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권6호
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• pp.60-66
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• 2022

The optimal strain energy function was obtained by comparing the results of the analysis using the strain energy functions obtained by uniaxial tensile and equibiaxial tensile tests on gasket materials used in hydrogen fuel cells, with the results measured using a contact pressure measurement sensor. At this time, even when only the uniaxial tensile test was conducted, Yeoh could obtain the most accurate results even by conducting only the uniaxial tensile test. Using this, an analysis of the cross section of the gasket used in stack confirmed a safe contact pressure and no deformation on the separator. In the future, research will be conducted to verify the gasket durability by reliability evaluation.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권1호
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• pp.66-72
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• 2022

The Mooney-Rivlin second order optimal strain energy function derived through uniaxial tensile test and analysis was applied to a gasket to confirm the internal stress and surface pressure generated during compression. The Taguchi method, a statistical technique, was used to design the optimum shape of the gasket, and through characteristic evaluation, the optimum shape of the gasket was obtained when the reference plane (T: 0.15 mm), contact surface (W: 1.00 mm), and curvature (R: 0.30 mm) were used. It was determined that the optimum shape yields a von Mises stress of 4.83 MPa, and the contact pressure stress is 20.14 MPa, which satisfies breakage and sealing requirements. In the future, we plan to manufacture a jig that can measure surface pressure to conduct comparative verification studies between the test results and analysis results.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권12호
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• pp.802-806
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• 2008

A proper sealant for low temperature SOFCs should show zero or low leak rates to avoid direct mixing of the fuel and oxidant gases or leakage of fuel gas during the operation of SOFCs. Furthermore, it should be chemically and/or mechanically stable in both oxidizing and reducing environments and chemically compatible with other fuel cell components. In the present work, we developed a novel compressed seal gasket of glass-based composite reinforced with ceramic particulate particles, which can efficiently control the viscous flow of glass matrix as well as the crystallization of glass phase. This novel sealing gasket showed excellent gas tightness under very low compressive load which would be suitable for the operation of SOFCs in the temperature range $600{\sim}650^{\circ}C$.