• Structural Engineering and Mechanics
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• 제3권1호
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• pp.75-89
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• 1995

A transition membrane element designated as CLM which has variable mid-side nodes with drilling freedoms has been presented in this paper. The functional for the linear problem, in which the drilling rotations are introduced as independent variables, has been formulated. The transition elements with variable side nodes can be efficiently used in the local mesh refinement for the in-plane structures, which have stress concentrations. A modified Gaussian quadrature is needed to be adopted to evaluate the stiffness matrices of these transition elements mainly due to the slope discontinuity of displacement within the elements. Detailed numerical studies show the excellent performance of the new transition elements developed in this study.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제14권6호
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• pp.699-712
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• 2002

In this paper, a new quadrilateral 5-node non-conforming membrane element with drilling degrees of freedom is presented. The main advantage of these elements is the relatively small number of integration points to evaluate a stiffness matrix comparing to the existing transition membrane elements (CLM elements). Moreover, the presented elements pass the patch test by virtue of the Direct Modification Method incorporated into the element formulation. The presented 5-node elements are proved to be very efficient when used in the local mesh refinement for the in-plane structures which have stress concentrations. And some numerical studies also show the good performance of the new element developed in this study.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제16권4호
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• pp.479-492
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• 2003

Non-conforming membrane elements which have variable number of mid-side nodes with drilling degrees of freedom and which is designated as NMDx have been presented in this paper. The non-conforming elements with variable number of mid-side nodes can be efficiently used in the local mesh refinement for the in-plane structures. To guarantee the developed elements always pass the patch test, the direct modification method is incorporated into the element formulation. Detailed numerical tests in this study show the validity of the variable node NC elements developed in this study and a wide applicability of these elements to practical problems.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.735-742
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• 2019

이온 선택성 표면이 가지는 파상구조와 전기와류 불안정성 간의 전기동역학적 상호작용을 수치해석을 통하여 연구하였다. 유한요소법을 이용하여 전기장-이온 이동현상-유동장을 완전결합 해석을 하였다. 이를 통해 파상구조가 제공하는 전기와류 생성 기작인 Dukhin's mode의 유효성 및 역할을 제시하였다. Runinstein's mode와 경쟁관계에 놓이는 Dukhin's mode는 (i) 과한계 영역으로의 전이 전압을 낮춰주고 (ii) 혼돈계인 과한계 영역에서 전류를 비선형적으로 증가시켜준다. 또한, (iii) 전기와류 불안정성에서 발생하는 비효율적 혼합의 원인인 고주파수 Fourier 성분을 배제하여 전기와류의 혼합 효율을 상승시켜 준다. 결론적으로, 본 연구에서 제시한 기작은 전기투석, 화학전지 등의 이온 선택성 이동현상 시스템에 대한 에너지 효율적인 기작으로 활용 가능할 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.151-158
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• 2022

고가의 귀금속 촉매는 고분자 전해질 연료전지의 상업화에 걸림돌로 인식되어 저가의 비귀금속 촉매 연구가 활발하다. 본 연구에서는 Fe-N-C 촉매를 킬레이팅이 가능한 4가지 다른 질소 전구체 N,N,N',N'-detramethylethylenediamine(TMEDA), 1,2-ethylenediamine (EDA), m-dicyanobenzene (DCB), dicyandiamide (DCDA)를 이용하여 700, 800, 900, 1000 ℃에서 합성하였다. 촉매의 물리적 특성은 주사전자현미경, X선 회절분석기, 자동원소분석기를 이용하여 분석하였다. 이를 통해 촉매 표면 형태 및 원소의 분산도와 에너지 분산형 X-선 분광을 적용하여 Fe의 함량을 확인하였다. 또한 비금속 원소의 함량과 Fe의 담지 여부 등을 확인하였다. 전기화학적 특성은 순환 전압전류법과 선형주사전위법을 통해 촉매의 전기화학적 산소 환원에 대한 활성과 전자전달수 등을 분석하였다. 결과에 따르면 질소 전구체로 EDA를 사용하여 800 ℃의 소성온도에서 합성한 촉매가 가장 높은 산소 환원 활성을 보였다. 이 연구 결과는 고가의 귀금속을 대체하기 위한 노력에 도움이 될 것으로 예상된다.