Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.21
no.1
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pp.119-129
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2005
The ambient TSP data measured at Seoul, Incheon. Taean, Daegu, Busan in Korea were used to explain the chemical composition and general features of Asian Dust (AD) observed in Korea. 9 episodes out of 19 were sampled from 2000 through May 2002, and measurements were conducted covering ionic and metal components with mass concentration. The results showed that daily averaged mass concentration (TSP) during the AD episodes was 458 $\mu\textrm{g}$/㎥, and ionic and metal concentrations were 27.93 $\mu\textrm{g}$/㎥ and 71.7 $\mu\textrm{g}$/㎥, respectively, accounting for 6.1 % and 15.5% of the total aerosol mass. TSP concentrations during episodes were varied from 120 to 1742 $\mu\textrm{g}$/㎥ according to the impact of Asian Dusts and had a tendency of showing higher values at sites in the west side of Korea, which can be explained by the effect of diffusion and deposition. In this study, ionic components like Ca (NO$_3$)$_2$, CaSO$_4$, NaNO$_3$, Na$_2$SO$_4$ were prominent types in secondary aerosol during AD periods and also indicated that V, Co as well as soil elements such as Ca, Fe, Mg, Mn, K correlated well with Al, while Cu, Cd, Pb, Zn didn't agree well with it. In addition, enrichment factors (EFs) for each metal component were obtained to provide simple information about source contribution of Asian Dust, and the results were compared with those from other AD studies. In this study, the results showed that aerosol properties in Korea during the Asian Dust were considerably different from those of general atmospheric condition and specially varied from case to case rather than site to site, which implies that there are certain variations in the soil of source region, pathways of air mass, and meteorological condition. For the enhanced study, those factors should be combined with the features of Asian Dust resolved from this study.
Kim, Tae Hyung;Kwon, Oh Boong;Park, Jeong;Keel, Sang-In;Yun, Jin-Han;Park, Jong Ho
Journal of the Korean Society of Combustion
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v.20
no.4
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pp.34-41
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2015
Oxy-methane nonpremixed flames diluted with $CO_2$ were investigated to clarify impact of radiation heat loss and chemical effects of additional $CO_2$ to oxidizer stream on flame extinction. Flame stability maps were presented with functional dependencies of critical diluents mole fraction upon global strain rate at several oxidizer stream temperatures in $CH_4-O_2/N_2$, $CH_4-O_2/CO_2$, and $CH_4-O_2/CO_2/N_2$ counterflow flames. The effects of radiation heat loss on the critical diluent mole fractions for flame extinction are not significant even at low strain rate in nonpremixed $CH_4-O_2/N_2$ diffusion flame, whereas those are significant at low strain rate and are negligible at high strain rate (> $200s^{-1}$) in $CH_4-O_2/CO_2$ and $CH_4-O_2/CO_2/N_2$ counterflow flames. Chemical effects of additional $CO_2$ to oxidizer stream on the flame extinction curves were appreciable in both $CH_4-O_2/CO_2$ and $CH_4-O_2/CO_2/N_2$ flames. A scaling analysis based on asymptotic solution of stretched flame extinction was applied. A specific radical index, which could reflect the OH population in main reaction zone via controlling the mixture composition in the oxidizer stream, was identified to quantify the chemical kinetic contribution to flame extinction. A good correlation of predicted extinction limits to those calculated numerically were obtained via the ratio between radical indices and oxidizer Lewis numbers for the target and baseline flames. This offered an effective approach to estimate extinction strain rate of nonpremixed oxy-methane flames permitting air infiltration when the baseline flame was taken to nonpremixed $CH_4-O_2/N_2$ flame.
Fly ash (FA), byproduct from power plant has been actively used as mineral admixture for concrete. However, since bottom ash (BA) is usually used for land reclaim or subbase material, more active reuse plan is needed. Pond ash (PA) obtained from reclaimed land is mixed with both FA and BA. In this study, 6 PA from different domestic power plant are prepared and 5 different replacement ratios (10%, 20%, 30%, 50%, and 70%) for fine aggregate substitutes are considered to evaluate engineering properties of PA as fine aggregate and durability performance of PA concrete. Tests for fine aggregate of PA for fineness modulus, density and absorption, soundness, chloride and toxicity content, and alkali aggregate reaction are performed. For PA concrete, durability tests for compressive strength, drying shrinkage, chloride penetration/diffusion, accelerated carbonation, and freezing/thawing are performed. Also, basic tests for fresh concrete like slump and air content are performed. Although PA has lower density and higher absorption, its potential as a replacement material for fine aggregate is promising. PA concrete shows a reasonable durability performance with higher strength with higher replacement ratio. Finally, best PA among 6 samples is selected through quantitative classification, and limitation of PA concrete application is understood based on the test results. Various tests for engineering properties of PA and PA concrete are discussed in this paper to evaluate its application to concrete structure.
The performance of polymer electrolyte membrane fuel cell could be decreased due to coolant leaked from connection part. Micro pump was used to put small amount of coolant and investigate the effect on fuel cell. The stoichiometric ratio of hydrogen/air was 1.5/2.0, both side of gas was fully humidified, and current density of $400mA/cm^2$ was used as standard condition in this experiment. Constant current method was used to check performance recovery from coolant effect in 3 cell stack. The performance was recovered when coolant was injected in cathode side. On the other hand, the performance was not recovered when coolant was injected in anode side. Ethylene glycol could be converted to CO in oxidation process and cause poisoning effect on platinum catalyst or be adhered on GDL and cause gas diffusion block effect resulting performance decrease. Water with nitrogen gas was supplied in anode side to check performance recovery. Polarization curve, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy was used to check performance, and gas chromatography was used to check coolant concentration. Constant current method was not enough in full recovery of performance. However, water injection method was proved good method in full recovery of performance.
The particle filtration mechanisms in an infiltration trench should be varying due to the different hydraulic conditions during stormwater runoff. The understanding of these variations associated with different filtration mechanisms and their effect on the particle removal efficiency is of vital importance. Therefore, a LID (Low Impact Development) system comprising of an infiltration trench packed with gravel and woodchip was investigated during the monitoring of several independent rainfall events. A typical rainfall event was divided into separate regimes and their corresponding flow conditions as well as filtration mechanisms in the trench were analyzed. According to hydraulic conditions, it was found out that filtration changes between vertical and horizontal flows as well as between unsaturated, saturated, and partially-saturated flows. Particle separation efficiency was high (55-76%) and was mainly governed by physical straining during the unsaturated period. It was then enhanced by diffusion during the saturated period (75-95%). When the trench became partially saturated at the end of the rainfall event, the efficiency decreased which was believed to be due to the existence of a negatively charged air-water interface which limited the removal to positively charged particles.
In this paper, high temperature oxidation behavior of newly developed alloys, Ti-6Al-4Fe and Ti-6Al-1Fe, is examined. To understand the effect of Fe on the air oxidation behavior of the Ti-Al-Fe alloy system, thermal oxidation tests are carried out at $700^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ for 96 hours. Ti-6Al-4V alloy is also prepared and tested under the same conditions for comparison with the developed alloys. The oxidation resistance of the Ti-Al-Fe alloy system is superior to that of Ti-6Al-4V alloy. Ti-6Al-4V shows the worst oxidation resistance for all test conditions. This is not a result of the addition of Fe, but rather it is due to the elimination of V, which has deleterious effects on high temperature oxidation. The oxidation of the Ti-Al-Fe alloy system follows the parabolic rate law. At $700^{\circ}C$, Fe addition does not have a noticeable influence on the amount of weight gain of all specimens. However, at $800^{\circ}C$, Ti-6Al-4Fe alloy shows remarkable degradation compared to Ti-6Al-1Fe and Ti-6Al. It is discovered that the formation of $Al_2O_3$, a diffusion resistance layer, is remarkably hindered by a relative decrease of the ${\alpha}$ volume fraction. This is because Fe addition increases the volume fraction of ${\beta}$ phase within the Ti-6Al-xFe alloy system. Activities of Al, Ti, and Fe with respect to the formation of oxide layers are calculated and analyzed to explore the oxidation mechanism.
Kim, Sung Min;Kim, Yoo-Keun;An, Hye Yeon;Kang, Yoon-Hee;Jeong, Ju-Hee
Journal of Environmental Science International
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v.28
no.3
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pp.341-356
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2019
In this study, the impacts of local meteorology caused by tidal changes in the West Sea on ozone distributions in the Seoul Metropolitan Area (SMA) were analyzed using a meteorological model (WRF) and an air quality (CMAQ) model. This study was carried out during the day (1200-1800 LST) between August 3 and 9, 2016. The total area of tidal flats along with the tidal changes was calculated to be approximately $912km^2$, based on data provided by the Environmental Geographic Information Service (EGIS) and the Ministry of Oceans and Fisheries (MOF). Modeling was carried out based on three experiments, and the land cover of the tidal flats for each experiment was designed using the coastal wetlands, water bodies (i.e., high tide), and the barren or sparsely vegetated areas (i.e., low tide). The land cover parameters of the coastal wetlands used in this study were improved in the herbaceous wetland of the WRF using updated albedo, roughness length, and soil heat capacity. The results showed that the land cover variation during high tide caused a decrease in temperature (maximum $4.5^{\circ}C$) and planetary boundary layer (PBL) height (maximum 1200 m), and an increase in humidity (maximum 25%) and wind speed (maximum $1.5ms^{-1}$). These meteorological changes increased the ozone concentration (about 5.0 ppb) in the coastal areas including the tidal flats. The increase in the ozone concentration during high tide may be caused by a weak diffusion to the upper layer due to a decrease in the PBL height. The changes in the meteorological variables and ozone concentration during low tide were lesser than those occurring during high tide. This study suggests that the meteorological variations caused by tidal changes have a meaningful effect on the ozone concentration in the SMA.
Kim, Tae Gyun;Cho, Jin Hyuk;Pham-Cong, De;Jeon, Injun;Hwang, Jin Hyun;Kim, Kyoung Hwa;Cho, Chae Ryong
New Physics: Sae Mulli
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v.68
no.12
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pp.1315-1323
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2018
We studied the carbonization due to the annealing condition of waste coffee powder for application as an active anode material for lithium-ion batteries (LIBs). The coffee powder used as an active anode material for LIBs was obtained from coffee beans, not from a coffee shells. The waste coffee powder was dried in air and heat-treated in an $Ar/H_2$ atmosphere to obtain a pore-forming activated carbon powder. The specific capacity of the sample annealed at $700^{\circ}C$ was still 303 mAh/g after 1000 cycles at a current density of 1000 mA/g and with a coulombic efficiency of over 99.5%. The number of pores and the pore size of the waste coffee powder were increased due to chemical treatment with KOH, which had the some effect as an increased specific surface area. The waste coffee powder is considered to be a very promising active anode material because of both its excellent electrochemical properties due to enhanced carrier conduction and its being a cost effective resource for use in LIBs.
Lee, Han Eol;Kim, Dae Eop;Kim, Cheol Joong;Kim, Taekeun
Applied Chemistry for Engineering
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v.31
no.6
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pp.639-645
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2020
Among the components of redox flow battery (RFB), the electrode serves as a diffusion layer of an electrolyte and a path for electrons and also is a major component that directly affects the RFB performance. In this paper, chloric/sulfuric mixed acidwas used as a supporting electrolyte in RFB system with Fe2+/Fe3+ and V2+/V3+ as redox couple. The optimum electrode and activation temperature were suggested by comparing the capacity, coulombic efficiency and energy efficiency according to the electrode type and activation temperature. In the RFB single cell evaluation using 5 types of carbon electrodes used in the experiments, all of them showed close to the theoretical capacity to retain the reliability of the evaluation results. GFD4EA showed relatively excellent energy efficiency and charge/discharge capacity. In order to investigate the electrochemical performance according to the activation temperature, GFD4EA electrode was activated by heat treatment at different temperatures of 400, 450, 500, 600 and 700 ℃ under an air atmosphere. Changes in physical properties before and after the activation were observed using electrode mass retention, scanning electron microscope (SEM), XPS analysis, and electrochemical performance was compared by conducting RFB single evaluation using electrodes activated at each temperature given above.
YSZ ($8mol\%$ yttria-stabilized zirconia)-modified LSM $(La_{0.85}Sr_{0.15}MnO_3)$ composite cathodes were fabricated by formation of YSZ film on triple phase boundary (TPB) of LSM/YSZ/gas. The YSZ coating film greatly enlarged electrochemical reaction sites from the increase of additional TPB. The composite cathode was formed on thin YSZ electrolyte (about 30 Um thickness) supported on an anode and then I-V characterization and AC impedance analyses were performed at temperature between $700^{\circ}C\;and\;800^{\circ}C$. As results of the impedance analysis on the cell at $800^{\circ}C$ with humidified hydrogen as the fuel and air as the oxidant, R1 around the frequency of 1000 Hz represents the anode Polarization. R2 around the frequency of 100Hz indicates the cathode polarization, and R3 below the frequency of 10 Hz is the resistance of gas phase diffusion through the anode. The cell with the composite cathode produced power density of $0.55\;W/cm^2\;and\;1W/cm^2$ at air and oxygen atmosphere, respectively. The I-V curve could be divided into two parts showing distinctive behavior. At low current density region (part I) the performance decreased steeply and at high current density region (part II) the performance decreased gradually. At the part I the performance decrease was especially resulted from the large cathode polarization, while at the part H the performance decrease related to the electrolyte polarization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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