Since nanoporous silica aerogel was first synthesized in 1931, its potential as an ultra-lightweight superinsulation material has been steadily attracting attention. Silica aerogel is the best thermal insulation material to date. However, the potential applications of this lightweight material have so far been hindered by its inherent fragibility and brittleness arising from its ultra-porous nature. Although the monolithic form of silica aerogel has the best ultra-lightweight superinsulation properties, it cannot be used in this form. Instead it is used in the form of powders, particles, and blankets. However, these forms still have shortcomings. Silica aerogel is most widely applied in the form of a fiber-reinforced aerogel blanket, but this form is likely to generate dust when handled. Although silica aerogel particles have been proven to be non-toxic to humans, dust formation remains a major barrier to the widespread application of silica aerogel blankets. This paper will investigate the unique properties of silica aerogel and determine what fields it can be used in or potentially be used in due to its unique properties. In addition, we will review the important advances in silica aerogel synthesis technology and its commercialization so far, and then consider the problems that exist for its widespread commercialization in the future and how to overcome them.
The Global Expansion Roadmap published by the International Space Exploration Coordination Group, which is organized by space agencies around the world, presents future lunar exploration guidance and stresses a lunar habitat program to utilize lunar resources. The Moon attracts attention as an outpost for deep space exploration. Simulating lunar surface environments is required to evaluate the performances of various equipment for future lunar surface missions. In this paper, an experimental study was conducted to simulate high vacuum pressure and cryogenic temperature of the permanent shadow regions in the lunar south pole, which is a promising candidate for landing and outpost construction. The establishment of an efficient dirty thermal vacuum chamber (DTVC) operation process has never been presented. One-dimensional ground cooling tests were conducted with various vacuum pressures with the Korean Lunar Simulant type-1 (KLS-1) in DTVC. The most advantageous vacuum pressure was found to be 30-80 mbar, considering the cooling efficiency and equipment stability. However, peripheral cooling is also required to simulate a cryogenic for not sublimating ice in a high vacuum pressure. In this study, an efficient peripheral cooling operation process was proposed by applying the frost ratio concept.
Kim, Geuk-Nam;Park, Sang-Young;Kim, Gi-hwan;Park, Seung-Han;Song, Youngbum;Song, Sung Chan
Journal of Aerospace System Engineering
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v.16
no.3
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pp.105-114
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2022
The purpose of this study was to present a conceptual design of the 6U micro-satellite system for optical image of 3 m GSD. An optical camera system with a payload of 3 m GSD image was designed and optimized. The optical system has a diameter of Ø78 mm, length 250 mm, and 1400 mm focal length. The requirement and constraints were configured for the 6U micro-satellite bus system with the payload. Satisfying the requirement and constraints, the subsystems of the 6U bus were designed such as attitude and orbit control, propulsion, command and data handling, electrical power, communication, structures and mechanisms, and thermal control subsystem. The mass budget, power budget, and communication link budget were also confirmed for the 6U micro-satellite comprising the optical payload and the subsystems of bus. To take optical images, a mission operation concept is proposed for the 6U micro-satellite in a low-Earth orbit. A constellation comprising many 6U micro-satellites studied in this paper, can provide with various data for reconnaissance and disaster tracking.
The complex resistivity method is an exploration technique that can obtain various characteristic information of underground media by measuring resistivity and phase in the frequency domain, and its utilization has recently increased. In this paper, a three-dimensional inversion algorithm for the CR data was developed to increase the utilization of this method. The Poisson equation, which can be applied when the electromagnetic coupling effect is ignored, was applied to the modeling, and the inversion algorithm was developed by modifying the existing algorithm by adopting comlex variables. In order to increase the stability of the inversion, a technique was introduced to automatically adjust the Lagrangian multiplier according to the ratio of the error vector and the model update vector. Furthermore, to compensate for the loss of data due to noisy phase data, a two-step inversion method that conducts inversion iterations using only resistivity data in the beginning and both of resistivity and phase data in the second half was developed. As a result of the experiment for the synthetic data, stable inversion results were obtained, and the validity to real data was also confirmed by applying the developed 3D inversion algorithm to the analysis of field data acquired near a hydrothermal mine.
Juhyoung Sung;Sungyoon Cho;Da-Eun Jung;Jongwon Kim;Jeonghwan Park;Kiwon Kwon;Young Myoung Ko
Journal of Internet Computing and Services
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v.24
no.1
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pp.61-69
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2023
Recently, as the fishery resources are depleted, expectations for productivity improvement by 'rearing fishery' in land farms are greatly rising. In the case of land farms, unlike ocean environments, it is easy to control and manage environmental and breeding factors, and has the advantage of being able to adjust production according to the production plan. On the other hand, unlike in the natural environment, there is a disadvantage in that operation costs may significantly increase due to the artificial management for fish growth. Therefore, profit maximization can be pursued by efficiently operating the farm in accordance with the planned target shipment. In order to operate such an efficient farm and nurture fish, an accurate growth prediction model according to the target fish species is absolutely required. Most of the growth prediction models are mainly numerical results based on statistical analysis using farm data. In this paper, we present a growth prediction model from a stochastic point of view to overcome the difficulties in securing data and the difficulty in providing quantitative expected values for inaccuracies that existing growth prediction models from a statistical point of view may have. For a stochastic approach, modeling is performed by introducing a Gaussian process regression method based on water temperature, which is the most important factor in positive growth. From the corresponding results, it is expected that it will be able to provide reference values for more efficient farm operation by simultaneously providing the average value of the predicted growth value at a specific point in time and the confidence interval for that value.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.16
no.4
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pp.173-179
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2023
This paper analyzes the time-dependent dielectric breakdown(TDDB) degradation mechanism for each stress region of Peri devices manufactured by 4th generation VNAND process, and presents a complementary lifetime prediction model that improves speed and accuracy in a wider reliability evaluation region compared to the conventional model presented. SiON dielectric nMOSFETs were measured 10 times each under 5 constant voltage stress(CVS) conditions. The analysis of stress-induced leakage current(SILC) confirmed the significance of the field-based degradation mechanism in the low electric field region and the current-based degradation mechanism in the high field region. Time-to-failure(TF) was extracted from Weibull distribution to ascertain the lifetime prediction limitations of the conventional E-model and 1/E-model, and a parallel complementary model including both electric field and current based degradation mechanisms was proposed by extracting and combining the thermal bond breakage rate constant(k) of each model. Finally, when predicting the lifetime of the measured TDDB data, the proposed complementary model predicts lifetime faster and more accurately, even in the wider electric field region, compared to the conventional E-model and 1/E-model.
SANGHO LEE;HYEONGJUN JANG;CHEOLWOONG PARK;SECHUL OH;SUNYOUP LEE;YONGRAE KIM
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.33
no.6
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pp.786-794
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2022
Green ammonia is a promising renewable energy carrier. Green ammonia can be used in various energy conversion devices (e.g., engine, fuel cell, etc.). Ammonia has to be fed with hydrogen for start-up and failure protection of some energy conversion devices. Ammonia can be converted into hydrogen by decomposition and partial oxidation. Especially, partial oxidation has the advantages of fast start-up, thermally self-sustaining operation and compact size. In this paper, thermodynamics, start-up and operation characteristics of ammonia partial oxidation were investigated. O2/NH3 ratio, ammonia flow rate and catalyst volume were varied as operation parameters. In thermodynamic analysis, ammonia conversion was maximized in the O2/NH3 range from 0.10 to 0.15. Ammonia partial oxidation reactor was successfully started using 12 V glow plug. At 0.13 of O2/HN3 ratio and 10 LPM of ammonia flow rate, ammonia partial oxidation reactor showed 90% of ammonia conversion over commercial Ru catalyst. In addition, Increasing O2/NH3 ratio from 0.10 to 0.13 was more effective for high ammonia conversion than increasing catalyst volume at 0.10 of O2/NH3.
This paper investigates the mechanical characteristics of composite geo-material which was developed to reuse both dredged soils and bottom ash. The composite geo-material used in this experiment consists of dredged soil taken from the construction site of Busan New Port, cement, air foam and bottom ash. Bottom ash is a by-product generated at the Samcheonpo thermal power plant. Several series of laboratory tests were performed to investigate behavior characteristics of composite gee-material, in particular the reinforcing effect by mixing bottom ash. The experimental results of composite geo-material indicated that the stress-strain relationship and the unconfined compressive strength are strongly influenced by mixing conditions. Especially it was observed that the compressive strength of composite geo-material increased with an increase in bottom ash content due to reinforcing effect by the bottom ash. Compressive strength of composite geo-material increased with the increase in curing time. The 28-day strength of composite geo-material is $1.7{\sim}1.8$ times higher than the 7-day strength. The moist unit weight strongly depended on air-foam content as well as bottom ash content added to the composite goo-material. In composite geo-material, secant modulus ($E_{50}$) also increased as its compressive strength increased due to the inclusion of bottom ash.
Xian-Wen Li;Xing-Kang Su;Long Gu;Xiang-Yang Wang;Da-Jun Fan
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.5
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pp.1802-1813
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2023
Conjugate heat transfer between liquid metal and solid is a common phenomenon in a liquid-metal-cooled fast reactor's fuel assembly and heat exchanger, dramatically affecting the reactor's safety and economy. Therefore, comprehensively studying the sophisticated conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor is profound. However, it has been evidenced that the traditional Simple Gradient Diffusion Hypothesis (SGDH), assuming a constant turbulent Prandtl number (Prt,, usually 0.85 - 1.0), is inappropriate in the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of liquid metal. In recent decades, numerous studies have been performed on the four-equation model, which is expected to improve the precision of liquid metal's CFD simulations but has not been introduced into the conjugate heat transfer calculation between liquid metal and solid. Consequently, a four-equation model, consisting of the Abe k - ε turbulence model and the Manservisi k𝜃 - ε𝜃 heat transfer model, is applied to study the conjugate heat transfer concerning liquid metal in the present work. To verify the numerical validity of the four-equation model used in the conjugate heat transfer simulations, we reproduce Johnson's experiments of the liquid lead-bismuth-cooled turbulent pipe flow using the four-equation model and the traditional SGDH model. The simulation results obtained with different models are compared with the available experimental data, revealing that the relative errors of the local Nusselt number and mean heat transfer coefficient obtained with the four-equation model are considerably reduced compared with the SGDH model. Then, the thermal-hydraulic characteristics of liquid metal turbulent pipe flow obtained with the four-equation model are analyzed. Moreover, the impact of the turbulence model used in the four-equation model on overall simulation performance is investigated. At last, the effectiveness of the four-equation model in the CFD simulations of liquid sodium conjugate heat transfer is assessed. This paper mainly proves that it is feasible to use the four-equation model in the study of liquid metal conjugate heat transfer and provides a reference for the research of conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor.
According to the studies recently published through advanced maui optical and space surveillance technologies (AMOS) Conference 2021, LEO conjunction assessment revolves around not on operating satellites but space debris such as rocket bodies and non-operational satellites, hence suggesting a solution through space traffic management. Against this backdrop, the issue of active debris removal (ADR) has emerged to the surface as an international challenge throughout the globe. In step with this, the United Nations General Assembly approved a resolution calling on nations to halt tests of direct-ascent anti-satellites, to which U.S. and twelve other nations included Republic of Korea were original signatories. ADR techniques are also actively being researched in the civil sector, and these commercial services, if successfully developed, could possibly be utilized for military use as well. As such, this paper will help readers' understanding for the current status of ADR techniques, space threat assessments, on-orbit rendezvous and proximity operations by looking at previous cases, reflecting on space-faring nations' ADR techniques and its development probability in relation to space weapons. As a conclusion, this study will propose the needs of developing space propulsion system by understanding Space Maneuver Warfare in preparation for the future space battlefield.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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