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고효율 인쇄기판형 열교환장치의 증기발생기분야 적용을 위한 예비크기 산정
권길성(Kilsung Kwon),김상지(Sang Ji Kim) 대한설비공학회 2018 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.6
A steam generator is one of vital parts for the steam power cycle. Its performance and reliability should be improved to increase the economics of power plants. The printed circuit steam generator (PCSG), which is produced by a photochemical etching and diffusion bonding, has been considered as an alternative of the existing shell-and-tube steam generator owing to the great durability under high pressure and temperature. In this study, we dealt with the integration of PCSG into sodium-cooled fast reactor (SFR). The outlet temperature of sodium and inlet temperature of water was computed by the thermal approach. Also, the size of PCSG was determined by the basic scaling method applicable to the once-through type steam generator.
휴대용 고분자전해질막 연료전지의 산화제 공급을 위한 전기침투 현상 기반의 공기펌프의 개발
권길성(Kilsung Kwon),김대중(Daejoong Kim) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集B Vol.34 No.7
본 논문은 고분자전해질막 연료전지의 공기 공급을 위해 전기침투현상에 기반을 둔 공기 공급 방법을 제안하고 이를 실험적으로 평가하였다. 작동 유체의 구동을 위해서 전기침투펌프를 낮은 주파수의 교류 전기장에서 사용하였다. 작동 유체는 유연한 막에 의해 막 밀봉하였고, 막의 움직임에 의해 연료전지 내로 공기를 공급하였다. 본 연구에서는 전기침투현상 기반 공기펌프를 사용하여 연료전지의 공기 공급을 성공적으로 설명하였다. 펌프의 출력은 연료전지에서 생성되는 출력을 초과하였지만, 본 논문에서는 펌프의 출력 당 연료전지의 출력비를 줄이기 위한 몇 가지 방법들에 대해 설명하였다. We propose an electroosmosis-based air delivery scheme for polymer electrolyte fuel cells and experimentally investigate its feasibility. An electroosmotic pump under a low-frequency AC electric field is used to displace initially a volume of pump working liquids. This working liquid is then pumped into a space enclosed by a flexible membrane and the movement of the membrane delivers air to a fuel cell. We successfully demonstrated the operation of a forced-convection fuel cell using this technique. In this preliminary study, however, the power consumption of the pump exceeds the power generated by the fuel cell. We conclude this paper with a discussion of several ways to reduce the pump-to-fuel cell power ratio.
단위전류당 고유량 유기용매 이송을 위한 다공성 실리콘막 전기침투 펌프의 개발
권길성(Kilsung Kwon),김대중(Daejoong Kim) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集B Vol.34 No.2
양극산화법과 DRIE 법으로 제작된 다공성 실리콘막을 이용하여 두 종류의 전기침투 펌프를 제작하였다. 펌프의 성능은 유기용매를 이용하여 유량과 단위전류당 유량으로 측정하였다. 두 종류 펌프 모두 기존의 다공성 유리막으로 제작된 전기침투 펌프보다 성능이 우월했다. 특히 DRIE 법으로 제작된 다공성 실리콘막은 유량과 단위전류당 유량이 모두 월등한 성능을 보였다. DRIE 법은 널리 알려진 방법이기에 이와 같이 제작된 펌프는 다양한 응용 분야에 비교적 쉽게 적용될 것으로 기대된다. Two types of electro-osmotic pumps were prepared: with anodized and DRIE porous silicon. The pump performance was characterized for both types in terms of flow rate and flow rate per current using organic solvents. Both types of electro-osmotic pumps showed a better performance compared to porous glass electro-osmotic pumps. The DRIE porous silicon electro-osmotic pump especially demonstrated an excellent flow rate and flow rate per current performance. The DRIE porous silicon electro-osmotic pump is expected to help in the development of electro-osmotic pumps and micropumps in general due to the recently widespread availability of DRIE processes.
다양한 농도 공급원의 조합을 통한 역전기투석 장치의 성능 평가
권길성(Kilsung Kwon),박병호(Byung Ho Park),김덕한(Dukhan Kim),김대중(Daejoong Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.6
농도차발전은 전 세계적으로 높은 잠재적 에너지량으로 인하여 최근 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 양이온과 음이온의 선택적 분리를 통하여 전기를 생성하는 역전기투석을 이용하여 다양한 농도 공급원의 조합으로부터 성능을 평가하였다. 역전기투석 장치의 분극곡선은 전류가 증가할 때 전압이 선형적으로 감소하였고, 최대출력밀도는 내부저항과 외부저항이 일치하는 부분에서 얻어졌다. 내부 유로두께가 감소하고 공급유량이 증가할 때 역전기투석 장치에서 생성되는 출력이 증가하는 것을 발견 하였고, 공급유체의 펌핑에 의해 발생되는 출력 손실을 고려한 정미출력은 공급유량이 22.5mL/min 에서 최대값을 가졌다. 최종적으로 담수화 브라인, 해수, 강물, 폐수, 기수를 조합하여 역전기투석 장치의 성능을 평가하였고 정삼투 과정에서 발생하는 브라인과 강물을 이용할 때 1.75W/㎡ 으로 최대값을 얻었다. Salinity gradient power (SGP) has attracted significant attention because of its high potential. In this study, we evaluate reverse electrodialysis (RED) with various compositions of available resources. The polarization curve (I?V characteristics) shows linear behavior, and therefore the power density curve has a parabolic shape. We measure the power density with varying compartment thicknesses and inlet flow rates. The gross power density increases with decreasing compartment thickness and increasing flow rate. The net power density, which is the gross power density minus the pumping power, has a maximum value at a compartment thickness of 0.2 mm and an inlet flow rate of 22.5 mL/min. The power density in RED is also evaluated with compositions of desalination brines, seawater, river water, wastewater, and brackish water. A maximum power density of 1.75 W/㎡ is obtained when brine discharged from forward osmosis (FO) and river water are used as the concentrated and the diluted solutions, respectively.
두 종류의 다공성 유리막을 이용한 전기삼투 펌프의 비교 연구
권길성(Kilsung Kwon),박철우(Chul-Woo Park),김대중(Daejoong Kim) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集B Vol.35 No.4
본 연구에서는 두 종류의 다공성 유리막을 이용하여 전기삼투 펌프를 제작하였다. 전기삼투 펌프의 성능은 탈이온수와 1 mM 나트륨 테트라붕산염 데카수화물 완충액을 이용하여 최대유량, 최대전류 그리고 최대압력의 항으로 표현하였다. 최대유량과 최대전류는 ROBU 사의 다공성 유리막의 높은 공극률에 기인하여 DURAN 사의 다공성 유리막 보다 높은 값을 가졌다. 그러나 최대압력은 비슷하였다. 열역학적 효율은 ROBU 사의 다공성 유리막이 DURAN 사의 다공성 유리막보다 2 배 정도 높은 값을 가졌으며, 최대유량당 최대전류 역시 ROBU 사의 다공성 유리막이 높은 값을 가졌다. 그러나 최대압력당 최대전류는 DURAN 사의 다공성 유리막에서 더 높은 값을 가졌다. 본 연구에서는 ROBU 사의 다공성 유리막은 낮은 출력으로 높은 유량을 구현할 수 있고, DURAN 사의 다공성 유리막은 낮은 출력으로 높은 압력을 구현할 수 있음을 확인하였다. Electro-osmotic pumps were fabricated by using two types of porous glass frits. The performance of these pumps was characterized in terms of maximum flow rate, current, and pressure using deionized water and 1 mM sodium tertraborate decahydrate buffer. Maximum flow rate and current when ROBU porous glass frits were used were higher than those when DURAN porous glass frits were used because of the high porosity of the ROBU glass frits. However, the maximum pressure when ROBU glass frits were used was similar to that when DURAN glass frits were used. The therrmodynamic efficiency of a pump with ROBU porous glass frits is approximately twice that of a pump with DURAN porous glass frits. Further, the maximum flow rate at maximum current in the case of ROBU porous glass frits is high. However, it is lower than the maximum pressure at maximum current in the case of DURAN porous glass frits. Further, in this study, we also verified the effectiveness of ROBU glass frits when high flow rate is required and of DURAN glass frits when a high pressure is required.