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- 저자 : 박토순(To-Soon Park) (검색결과 6 건)
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무인기용 경량 PEM 연료전지 스택용 마그네슘 분리판의 성능평가
박토순(To-Soon Park),오지현(Ji-Hyun Oh),류태규(Tae-kyu Ryu),권세진(Se-Jin Kwon) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.10
표면에 얇은 은(Ag)층이 증착된 마그네슘 분리판을 PEM 연료전지의 그라파이트 분리판의 대체 재질로 검토하였다. 180 ℃의 온도 환경에서 마그네슘 모재 표면에 3 μm의 얇은 은층을 물리적 증착방법(PVD)을 이용하여 증착하였다. 제작된 마그네슘 분리판을 대상으로 PEM 연료전지 스택 적용 가능성을 확인하기 위하여 다수의 실험을 수행하였다. PEM 연료전지의 동작환경과 동일한 pH에서의 부식실험을 통하여 보호막이 형성된 마그네슘 분리판은 부식으로부터 모재를 적절히 보호하였지만 보호막이 형성되지 않은 경우 심각한 부식이 발생됨을 확인하였다. 제작된 마그네슘 분리판의 접촉저항은 20 mΩ-㎠이하로 기존의 분리판 대비 우수한 성능을 보였다. 이러한 낮은 접촉저항으로 인하여 전기전도도가 개선되어 연료전지의 성능이 향상됨을 확인하였다. 마그네슘 모재의 낮은 밀도와 기계가공의 용이성 때문에 동일한 연료전지 스택의 출력을 기준으로 약 30~40 %의 중량절감이 가능한 것으로 판단되었다. A magnesium bipolar plate whose surface was protected by thinly deposited silver layer was investigated as an alternative to existing graphite bipolar plate of PEM fuel cells. Thin silver layer of 3 μm was deposited on a magnesium alloy substrate by physical vapor deposition (PVD) method in an environment of 180 ℃. A number of tests were conducted on the fabricated magnesium based bipolar plates to determine their suitability for use in PEM fuel cell stacks. The test on corrosion resistance in the same pH condition as in a PEM operation demonstrated the layer protected the magnesium alloy substrate, while unprotected substrate suffered from severe corrosion. The contact resistance of the fabricated bipolar plate was less than 20 mΩ-㎠ which was superior to the conventional bipolar plates. A single cell was constructed using the fabricated bipolar plates and power output was measured. Due to the enhanced conductivity caused by low contact resistance, slight increase was observed in current density and output voltage. With low density of the magnesium substrate and ease on machining, the weight reduction of the stack of 30 ~40 % is possible to produce the same power output.
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PEM 연료전지 경량화를 위한 마그네슘 분리판의 성능평가
박토순(To-Soon Park),이동우(Dong-Woo Lee),김경환(Kyung-Hwan Kim),권세진(Se-Jin Kwon) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.12
본 연구에서는 PEM 연료전지의 경량화를 위한 방안으로 밀도가 낮고 전기전도성이 높은 마그네슘 합금을 분리판에 적용하였다. 금속 분리판 표면의 부식 및 산화 방지막 형성을 위해서 스퍼터링을 이용하여 은(silver)을 증착하였다. 최적의 증착 조건 확립을 위한 내산성 평가에 있어서 미세균열이 발생하지 않는 3 ㎛를 최적 증착 두께로 선정하고, 180℃에서 코팅을 수행함으로써 증착 두께의 균일성을 향상시켰다. 단일전지 구성을 위한 분리판 형상결정을 위해서 체결압, 채널 깊이에 따른 성능을 비교평가 하였다. 제작된 분리판을 이용하여 단일전지를 구성하고, 코팅 유무 및 체결압과 채널 깊이별 전류-전압 성능을 비교평가 하였다. 코팅된 마그네슘 분리판은 최대 전력밀도 192 ㎽/㎠로, 단위 중량당 전력 밀도가 기존 금속 분리판 대비 우수함을 확인하였다. In present paper, we used magnesium alloy having a lower density and higher electrical conductivity for bipolar plate to reduce the weight of PEM fuel cell. The silver was coated to prevent corrosion and form passivation film on the metal surface with sputtering. In acid proof evaluation for setting optimal coating conditions, the homogeneity of coating thickness was improved by coating with the thickness of 3 ㎛ which not indicated any micro cracks and the temperature 180 ℃. The performance test and evaluation based on the clamping pressure and channel depth to determine the configuration of bipolar plate for assembling single cell was implemented. And then we assembled single cell with this bipolar plate and implemented the performance test to ensure and compare the current-voltage performance followed as several factors such as coating or non-coating, the change of clamping pressure, the change of channel depth, etc. As these results, the maximum power density of single cell with the coated bipolar plate was 192 ㎽/㎠ and it was confirmed that the power density per unit mass was better than existing metal bipolar plate.
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태양광 장기체공무인기의 날개 굽힘에 따른 태양에너지 수집특성 분석
박토순(To soon Park),남윤광(Younkang Nam) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
최근 군사분야 뿐만아니라 민수분야에 까지 위성을 이용한 정보수집, 감시정찰 등을 수행하는데 소요되는 비용의 획기적인 절감과 운용효율의 증대를 위하여 미래 탈석유 대체에너지 수단이자 친환경적인 태양전지와 연료전지 등을 이용한 장기체공 무인기를 개발하고자 하는 다양한 연구가 시도되고 있다. 그러나, 태양전지나 연료전지를 이용한 장기체공 무인기를 개발하기 위해서는 에너지 수집능력 및 운용효율을 극대화하기 위하여 소모동력을 최소화할 수 있는 초경량 비행체 설계기술을 적용하는 것이 필수적이다. 일반적으로 초경량 비행체는 유연하지만 강성을 유지할 수 있는 복합재 등 신소재가 적용되며 비행 중 날개의 심한 굽힘이 발생하게 된다. 본 연구에서는 초경량 장기체공 무인기의 비행중 날개의 굽힘에 따른 태양에너지 수집특성에 대한 분석을 수행하였다. Recently, the various research studies have been conducted for the development of long endurance UAV using solar cells and fuel cells which are an alternative for future de-oil and the renewal eco-friendly energy system due to its merits such as the significant reduction of operational cost in use the low orbital satellite as well as the various application for civil or military area such as information collection and surveillance. However, it is necessary to apply the ultra-light airframe design technologies to minimize the energy consumption and maximize the energy harvesting capability and operational efficiency. Generally, the ultra-light airframe have to use the renewal material like composite which is flexible but has the structural stiffness and occur the severe bending of wing. This study analyzed the factors influencing on the decay of solar energy collection efficiency due to the severe bending of wing of ultra-light long endurance UAV.
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태양 일조량 변화에 따른 HALE UAV의 동력 수집/분배/제어 특성 연구
남윤광(Yoonkwang Nam),박토순(To soon Park),류태규(Tae kyu Reu) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
최근 친환경적인 항공 추진시스템에 대한 요구가 확대되고 있는 가운데 여러 에너지원을 조합하여 장기 체공하는 무인기용 복합추진시스템을 개발하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 임의의 임무형상에 따른 비행체의 에너지 균형 매커니즘을 최적화하기 위하여 태양전지로부터 수집 가능한 에너지와 비행체의 요구에너지 그리고 연료전지 구동에 필요한 에너지간의 효율적인 분배 및 관리기법을 분석하였다. 아울러, 비행체에 부착해야 하는 태양전지의 필요 면적을 예측하고 고고도 장기체공 무인비행체의 형상설계를 위한 기본 자료를 제공하고자 하였다. Recently, as the needs for eco-friendly aero propulsion system increase gradually, many study works have been conducted to develop the hybrid propulsion system for High Altitude Long Endurance (HALE) UAV. In this study, we analyzed both suitable energy distribution and the effective management methodology among the total energy collected from solar cell array and the total required energy of aerial vehicle and required energy of the regenerative fuel cell(RFC) for driving in the night time and optimized the energy balance mechanism based on the ascribed mission profile. Furthermore, we predicted the optimal area to allocate in main wing surface for attaching the solar modules and aim to supplying the basic configuration design data for HALE UAV.
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