• 제목/요약/키워드: Thermal-mechanical performance

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고분자 전해질 연료전지용 유.무기 복합막의 연구개발동향 (Research Trend of Organic/Inorganic Composite Membrane for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)

  • 김득주;남상용
    • 멤브레인
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    • 제22권3호
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    • pp.155-170
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    • 2012
  • 연료전지는 석유엔진과 비교하여 높은 전류밀도와 효율성, 그리고 친환경적이기 때문에 21세기 들어 대체 발전시스템으로서 각광받아왔다. 연료전지 시스템에서 고분자 전해질 막은 핵심부품으로써 현재 Nafion막이 연료전지시스템에서 사용 중이지만 높은 제조단가와 고온에서 낮은 전도도를 가지는 단점을 가지고 있다. 그러므로 많은 학자들이 낮은 제조단가, 높은 물리적 특성들을 달성하기 위한 연구를 진행하여 왔으며 연료전지의 상용화와 동시에 고성능의 연료전지의 개발을 위하여 많은 방법들이 개발되어 왔다. 그중, 유무기 복합막은 유기물과 무기물의 물성을 균일하게 조합할 수 있으므로 잠재성을 가지고 있는 제조방법이다. 본고에서는 다양한 무기물이 사용되어 제조된 유무기 복합막의 연구동향에 대하여 조사하였다.

대나무섬유/PLA 바이오복합재료의 기계적 특성, 충격강도 및 열변형온도에 미치는 대나무섬유 수처리의 영향 (Water Treatment Effect of Bamboo Fiber on the Mechanical Properties, Impact Strength, and Heat Deflection Temperature of Bamboo Fiber/PLA Biocomposites)

  • 조용범;조동환
    • 접착 및 계면
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    • 제17권3호
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    • pp.96-103
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    • 2016
  • 본 연구에서는 셀룰로스계 천연섬유인 대나무와 poly(lactic acid) (PLA)로 구성된 펠렛을 압출공정으로 제조하고, 여러 가지 함량의 대나무섬유/PLA 바이오복합재료를 사출공정을 통해 성형하였다. 바이오복합재료의 굴곡, 인장, 충격 특성 및 열변형온도에 미치는 대나무섬유의 수처리 영향을 조사하였다. 천연섬유의 열안정성, 바이오복합재료의 굴곡특성, 인장탄성률 및 충격특성은 섬유 함량은 물론 수처리 유 무에 의존한 반면, 열변형온도는 주로 수처리에 의해 영향을 받았다. 바이오복합재료의 기계적 특성과 충격특성의 증가는 이를 구성하고 있는 대나무섬유와 PLA 매트릭스 사이의 계면결합력이 대나무섬유의 수처리에 의해 향상되었기 때문이다. 연구결과는 친환경적이고 작업친화적인 물을 이용한 천연섬유의 전처리가 바이오복합재료의 성능을 향상시키는데 기여할 수 있다는 것을 제시하여 준다.

사각 덕트 내부 열전달 향상을 위한 요철의 단락 효과 (Effects of Discrete Rib-Turbulators on Heat/Mass Transfer Augmentation in a Rectangular Duct)

  • 권혁진;우성제;조형희
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제24권5호
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    • pp.744-752
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    • 2000
  • The influence of arrangement and length of discrete ribs on heat/mass transfer and friction loss is investigated. Mass transfer experiments are conducted to obtain the detailed local heat/mass transfer information on the ribbed wall. The aspect ratio (width/height) of the duct is 2.04 and the rib height is one tenth of the duct height, such that the ratio of the rib height to hydraulic diameter is 0.0743. The ratio of rib-to-rib distance to rib height is 10. The discrete ribs were made by dividing each continuous rib into 2, 3 or 5 pieces and attached periodically to the top and the bottom walls of the duct with a parallel orientation The combined effects of rib angle and length of the discrete ribs on heat/mass transfer ae considered for the rib angles $({\alpha})\;of\;90^{\circ}\;and\;45^{\circ}$. As the number of the discrete ribs increases, the uniformity of the heat/mass transfer distributions increases. For $(\alpha})=90^{\circ}$, the heat/mass transfer enhancement with the discrete ribs is remarkable, while the heat/mass transfer performances are slightly higher than that of the transverse continuous ribs due to the accompanied high friction loss penalty. For $(\alpha})=90^{\circ}$, the average heat/mass transfer coefficients and the heat/mass transfer performances decrease slightly with the discrete ribs compared to the case of the angled continuous ribs.

연소실 직접분사식 성층급기 가솔린기관 개발에 관한 연구 - 연료분사압력과 부하변동에 따른 연소특성 해석 - (A Study on Stratified Charge GDI Engine Development - Combustion Analysis according to the Variations of Injection Pressure and Load -)

  • 이상만;정영식;채재우
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제22권9호
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    • pp.1317-1324
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    • 1998
  • In general, DI gasoline engine has the advantages of higher power output, higher thermal efficiency, higher EGR tolerance and lower emissions due to the operation characteristics of increased volumetric efficiency, compression ratio and ultra-lean combustion scheme. In order to apply the concept of stratified charge into direct injection gasoline engine, some kinds of methodologies have been adapted in various papers. In this study, a reflector was adapted around the injector nozzle to apply the concept of stratified charge combustion which leads the air-fuel mixture to be rich near spark plug. Therefore, the mixture near the spark plug is locally rich to ignite while the lean mixture is wholly introduced into the combustion chamber. The characteristics of combustion is analyzed with the variations of fuel injection pressure and load in a stratified -charge direct injection single cylinder gasoline engine. The obtained results are summarized as follows ; 1. The MBT spark timing approached to TDC with the increase of load on account of the increase of evaporation energy, but has little relation with fuel injection pressure. 2. The stratification effects are apparent with the increase of injection pressure. It is considered by the development of secondary diffusive combustion and the increase of heat release of same region, but proceed rapidly than diesel engine. Especially, in the case of high pressure injection (l70bar) and high load (3.0kgf m), the diffusive combustion parts are developed excessively and results in the decrease of peak pressure than in the case of middle load. 3. The index of engine stability, COVimep value, is drastically decreased with the increase of load. 4. To get better performance of DI gasoline engine development, staged optimizaion must be needed such as injection pressure, reflector, intake swirl, injection timing, chamber shape, ignition system and so on. In this study, the I50bar injection pressure is appeared as the optimum.

C-C 복합재료와 Graphite 노즐목 내열재의 침식조직 특성에 대한 연구 (A Study on Erosion Structure Properties for Thermal Insulation Materials on Carbon-Carbon Composites and Graphite Nozzle Throat)

  • 김영인;이수용
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.42-49
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    • 2017
  • 고체추진 로켓(SRM)은 모터케이스, 점화기, 추진제, 노즐, 절연체, 제어 및 구동장치 등으로 구성되어 있으며 액체로켓과 다르게 노즐을 냉각시킬 수 없어 고온 및 고속의 연소가스에 의해 침식(Erosion)이 발생한다. 이러한 침식현상은 노즐목의 형상 변화를 일으키며 로켓의 추력 성능을 감소시킨다. 로켓 노즐의 재질은 침식현상을 최소화하고 열을 차단시키는 효과가 있어야 하며 용융 상태에서 소실되지 않고 전단력이나 압력에 견딜 수 있어야 한다. 본 연구는 실험을 통하여 고체로켓 노즐의 재질에 대하여 연소시간별 침식특성을 파악한다. 그리고 Graphite와 C-C 복합재료의 각 재질별 조직검사를 통하여 침식 후의 미세특징을 비교 분석하여 침식특성을 규명한다.

Bi, In을 함유한 Sn-Cu-Ni계 솔더 합금 제조와 물성 (The Properties and Processing of Bismuth and Indium Added Sn-Cu-Ni Solder Alloy System)

  • 박종원;최정철;최승철
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.21-28
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    • 2002
  • Sn-Cu-Ni계 솔더 합금에 소량의 Bi와 In을 첨가하여 새로운 무연솔더 합금 개발을 진행하였다. Sn-0.7%(Cu+Ni)에 2~5% Bi. 2~10% In을 첨가하여 각각의 열적, 전기적, 기계적 특성을 평가하였다. 솔더합금의 융점은 200~$222^{\circ}C$, 응고온도범위는 20~$37^{\circ}C$로 중.고온계 솔더로서 적용이 가능하다. 실험 조성별 솔더 합금중 실용적, 경제적인 면을 고려하여 Sn-0.7%(Cu+Ni)-3.5%Bi-2%In이 최적의 합금 조성으로 판단된다. 이 합금은 융점이 $220^{\circ}C$정도이며 응고범위는 $25^{\circ}C$, 강도 면에서는 타 합금에 비해 상당히 우수한 값을 나타내었으며 연신율은 비교적 낮은 값을 나타내었다. 다른 기계적, 전기적 특성은 타 솔더 합금과 유사하거나 우수한 편이었으며 젖음특성도 양호하였다.

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4성분계 폴리이미드 필름 제조 및 열적-기계적 특성 (Preparation and Thermo-Mechanical Properties of 4-Component Polyimide Films)

  • 서관식;설경일;김용석;서동학;최길영;원종찬
    • 폴리머
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    • 제31권2호
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    • pp.130-135
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    • 2007
  • Flexible copper clad laminate(FCCL) 적용을 위한 폴리이미드 필름의 열적-기계적 성질 향상을 위해, 4성분계 PMDA/BTDA 그리고 PDA/ODA 단량체로부터 폴리아믹산을 합성하였고, 이를 효과적으로 열적 이미드화 공정을 통하여 4성분계 폴리이미드 필름을 제조하였다. 4성분계 폴리이미드 필름의 CTE 값은 $100\sim200^{\circ}C$ 범위에서 PDA의 함량에 따라 감소하였고, 인장 계수와 인장 강도는 36% 그리고 59% 각각 증가하였다. 그리고 4성분계 폴리이미드 필름을 사용한 3층 유연성 기판의 peel test 결과는 1.8 kgf/cm 이상의 좋은 접착 강도를 보였다. 이와 같은 결과들로부터 4성분계 폴리이미드 필름은 고성능 FCCL을 위한 기본 필름으로 적용할 수 있다.

Solution-processed Dielectric and Quantum Dot Thin Films for Electronic and Photonic Applications

  • 정현담
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.37-37
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    • 2010
  • Silicate-silsesquioxane or siloxane-silsesquioxane hybrid thin films are strong candidates as matrix materials for ultra low dielectric constant (low-k) thin films. We synthesized the silicate-silsesquioxane hybrid resins from tetraethoxyorthosilicate (TEOS) and methyltrimethoxysilane (MTMS) through hydrolysis and condensation polymerization by changing their molar ratios ([TEOS]:[MTMS] = 7:3, 5:5, and 3:7), spin-coating on Si(100) wafers. In the case of [TEOS]:[MTMS] 7:3, the dielectric permittivity value of the resultant thin film was measured at 4.30, exceeding that of the thermal oxide (3.9). This high value was thought to be due to Si-OH groups inside the film and more extensive studies were performed in terms of electronic, ionic, and orientational polarizations using Debye equation. The relationship between the mechanical properties and the synthetic conditions of the silicate-silsesquioxane precursors was also investigated. The synthetic conditions of the low-k films have to be chosen to meet both the low orientational polarization and high mechanical properties requirements. In addition, we have investigated a new solution-based approach to the synthesis of semiconducting chalcogenide films for use in thin-film transistor (TFT) devices, in an attempt to develop a simple and robust solution process for the synthesis of inorganic semiconductors. Our material design strategy is to use a sol-gel reaction to carry out the deposition of a spin-coated CdS film, which can then be converted to a xerogel material. These devices were found to exhibit n-channel TFT characteristics with an excellent field-effect mobility (a saturation mobility of ${\sim}\;48\;cm^2V^{-1}s^{-1}$) and low voltage operation (< 5 V). These results show that these semiconducting thin film materials can be used in low-cost and high-performance printable electronics.

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소형 PCHE 시제품에 대한 거시적 고온 구조 해석 모델링 (II) (Macroscopic High-Temperature Structural Analysis Model of Small-Scale PCHE Prototype (II))

  • 송기남;이형연;홍성덕;박홍윤
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권9호
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    • pp.1137-1143
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    • 2011
  • 초고온가스로의 중간열교환기는 원자로에서 생산된 $950^{circ}C$ 정도의 초고온 열을 수소생산 공장으로 전달하는 핵심 기기이다. 한국원자력연구원에서는 중간열교환기의 후보 형태로 고려되고 있는 인쇄기판형 열교환기의 소형 시제품을 제작하였다. 본 연구는 소형가스루프 시험조건하에서 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품의 고온 구조건전성을 시험수행 전에 미리 평가하기 위한 작업의 일환으로 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품에 대한 고온 구조해석 모델링, 거시적 열 해석 및 구조 해석을 수행하고 그 결과들을 정리한 것이다. 해석 결과는 곧 수행될 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품 성능시험결과와 비교하고 또한 향후 제작될 중형 시제품 설계/제작에 반영할 것이다.

불응축가스량이 가변전열 히트파이프의 열수송 특성에 미치는 영향 (Influence of NCG Charging Mass on the Heat Transport Capacity of Variable Conductance Heat Pipe)

  • 서정세;박영식;정경택
    • 설비공학논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.320-327
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    • 2006
  • Numerical analysis and experimental study are performed to investigate the effect of heat load and operating temperature on the thermal performance of several variable conductance heat pipe (VCHP) with screen meshed wick. The heat pipe is designed in 200 screen meshes, 500 mm length and 12.7 mm outer diameter tube of copper, water (4.8 g) is used as working fluid and nitrogen as non-condensible gas (NCG). Heat pipe used in this study has evaporator, condenser and adiabatic section, respectively. Analysis values and experimental data of wall temperature distribution along axial length are presented for heat transport capacity, condenser cooling water temperature change, degrees of an inclination angle and operating temperature. These analysis and experiment give the follow findings: For the same charging mass of working fluid, the operating temperature of heat pipe becomes to be high with the increasing of charging mass of NCG. When the heat flux at the evaporator section increases, the vapor pressure in the pipe rises and consequently compresses the NCG to the condenser end part and increases the active length of the condenser. From previous process, it is found out we can control the operating temperature effectively and also the analysis and experimental results are relatively coincided well.