Simple catalyst bed sizing of a NaBH₄ hydrogen generator with fast startup for small unmanned aerial vehicles

Kim, Hyuntak,Oh, Taek Hyun,Kwon, Sejin Elsevier 2016 International journal of hydrogen energy Vol.41 No.2

<P><B>Abstract</B></P> <P>A flow-type hydrogen generator with cobalt- and phosphorus-coated nickel foam catalyst was evaluated for a 500 W PEM fuel cell. Hydrogen was produced by catalytic hydrolysis of sodium borohydride. Startup characteristics and adequate catalyst bed sizing were considered in developing the hydrogen generator, tailored especially to small UAV applications. Gradual increase of the liquid fuel flow rate expedited the startup time to less than 5 min at 20 °C, which is practical for flight preparation. The effect of the cross-section on maximum hydrogen generation rates was investigated as preliminary input for catalyst bed sizing. Final dimensions of the 500 W-scale hydrogen generator were determined and validated using the space time concept. Endurance and restart characteristics were tested over two 2-h operating sessions with a 2-h rest in-between. The startup time was 2.5 min for both operations. The hydrogen generation efficiency decreased from 94% in the first operation to 81.6% in the second operation because of borate precipitation on the catalyst surface.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Gradual increase of NaBH<SUB>4</SUB> solution flow rate improves the startup characteristics. </LI> <LI> Cross-section capacity can be used as a baseline criterion for catalyst bed sizing. </LI> <LI> Catalyst bed sizing using cross-section capacity and space time is simple and useful. </LI> <LI> Restart characteristics of the 500 W-scale hydrogen generator are maintained. </LI> <LI> Excessive precipitation of borate has a negative effect on the conversion efficiency. </LI> </UL> </P>

미소 중력 환경을 위한 표면 장력 탱크 내 유동 연구 동향

김현탁(Hyuntak Kim),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5

우주비행체가 감쇄 혹은 미소 중력 조건으로 운동하는 경우, 탱크 내 추진제는 부유하게 되며 엔진 가동 시 가압 가스가 함께 공급되어 심각한 성능 저하를 유발할 우려가 있다. 표면 장력 탱크는 내부 유로에서 액체 표면장력을 활용하여 가압 가스의 유입을 차단하고, 순수 액상의 추진제를 안정적으로 엔진에 공급한다. 이는 과거 항공우주 선진국으로부터 개발되어 왔으며, 미래에 우주 탐사 계획을 수립하고 있는 우리나라 역시 표면 장력 탱크에 대한 기초 연구가 필요하다. 본 논문에서는 표면장력 탱크 내 추진제 및 가압 기체의 유동과 관련한 기존 연구를 기포점 측정, 추진제 관리 장치내 유동 분석, 위킹(Wicking) 실험, 슬로싱(Sloshing) 분석 등 4가지 범주로 나누어 살펴보았다. 이는 향후 표면 장력 탱크 연구를 위한 기초 자료로 활용할 수 있다. When a spacecraft moves with reduced or micro gravity condition in the space, propellant in the tank floats around and can be supplied to engine with pressurant gas causing severe performance loss. Surface tension tank utilizes surface tension of the liquid propellant on flow path to prevent gas ingestion and deliver the single phase liquid fuel to the engine. The surface tension tank has been developed from advanced countries in aerospace field. Korea also needs to start research of surface tension tank for its own space exploration plan in the future. In this paper, existing studies about gas and liquid flow in surface tension tank were categorized into four parts; bubble point test, flow analysis in propellant management system(PMD), wicking test, and sloshing analysis, and each research trend was investigated. It can be used as preliminary data for domestic research of surface tension tank.

만성 질환자들의 운동 증상 예측을 위한 모바일 환경 기반의 행동 디지털 바이오마커 통합 시스템 제안

이현탁(Hyuntak Lee),주미니나(Minina Ju),김민욱(Minuk Kim),김진우(Jinwoo Kim) 한국HCI학회 2024 한국HCI학회 학술대회 Vol.2024 No.1

행동 디지털 바이오마커는 만성질환 환자들의 운동 증상을 정량적으로 측정할 수 있어, 조기 진단 및 질병 예방 및 관리 영역에서 잠재력을 지니고 있다. 그러나, 모바일 기반 환경에서 운동 증상 판별을 위한 현재의 행동 디지털 바이오마커는 임상 기준에 충족하지 못하는 상황에서 사용성 및 기술적 한계로 인해 유용성이 확보되지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구는 사용성 및 기술력을 확보한 만성 질환자들의 운동 증상을 복합적으로 예측하기 위한 행동 디지털 바이오마커 통합 시스템을 제안한다. 먼저 임상적 기준을 토대로 시스템의 실현 가능성을 확보하기 위하여 문헌 연구를 살펴본 후, 선정된 보행, 앉았다 일어서기, 한발서기, 손글씨 쓰기, 팔 상하 운동, 태핑 평가, 총 6 개에 대한 예측 시스템을 설계 및 구현하였다. 디지털 바이오마커 임상 연구 프레임워크에 기반하여 시스템에 해당되는 센서의 정확도를 검증하고자 관련 전문가들을 대상으로 시스템 정확도 테스트를 진행하였다. 본 연구팀에서 제안한 행동 디지털 바이오마커 통합 시스템은 다양한 운동 증상을 다각적으로 평가하는 기회를 제공하여 개별 환자의 증상에 대한 맞춤형 진단 및 치료 프로토콜을 개발하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

연료전지 무인기용 NaBH₄ 수소발생기의 시동특성

김현탁(Hyuntak Kim),권세진(Sejin Kwon) 항공우주시스템공학회 2014 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2014 No.5

고온가스용 유량조절밸브 및 구동장치 설계

김현탁(Hyuntak Kim),성호용(Hoyong Seong),김상민(Sangmin Kim),반준혁(Junhyuk Ban),박지호(Jiho Park) 한국추진공학회 2021 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11

Flow-3d를 이용한 표면장력 탱크용 메시 스크린 모델링

김현탁(Hyuntak Kim),임상혁(Sang Hyuk Lim),윤호성(Hosung Yoon),박정배(Jeong-Bae Park),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5

상용 CFD 프로그램 Flow-3d를 활용하여, 표면 장력 탱크 적용을 위한 메시 스크린의 모델링 및 추진제 배출 해석을 수행하였다. Flow-3d 내 거시적 다공성 매체 모델을 사용하였으며, 350 × 2600, 400 × 3000, 510 × 3600 DTW 메시 스크린에 대한 공극률, 모세관압, 항력계수를 스크린 모델에 대입 후, 기포점 측정 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과를 실험 데이터와 비교하였으며, 메시 스크린 모델링의 적절성을 검증하였다. 이를 기반으로 스크린 모델을 포함한 PMD 구조체에 대한 추진제 배출 해석을 수행하였다. 추진제는 액상의 NTO를 가정하였으며, 3 × 10<SUP>-3</SUP> g 가속 조건에서 초기 유량을 만족하도록 void를 유입시켰다. 메시 스크린을 통한 차압은 초기 약 270 Pa에서 시간에 따라 증가하였으며, 스크린 모델의 예상 기포점과 유사한 630 Pa에 이르기까지 액상 추진제 배출을 지속하였다. Mesh screen modeling and liquid propellant discharge simulation of surface tension tank were performed using commercial CFD software Flow-3d. 350 × 2600, 400 × 3000 and 510 × 3600 DTW mesh screen were modeled using macroscopic porous media model. Porosity, capillary pressure, and drag coefficient were assigned for each mesh screen model, and bubble point simulations were performed. The mesh screen model was validated with the experimental data. Based on the screen modeling, liquid propellant discharge simulation from PMD tank was performed. NTO was assigned as the liquid propellant, and void was set to flow into the tank inlet to achieve an initial volume flow rate of liquid propellant in 3 × 10<SUP>-3</SUP> g acceleration condition. The intial flow pressure drop through the mesh screen was approximately 270 Pa, and the pressure drop increased with time. Liquid propellant discharge was sustained until the flow pressure drop reached approximately 630 Pa, which was near the estimated bubble point value of the screen model.

추력 제어를 위한 이중판 인젝터 연소 시험

김예현(Yehyun Kim),정준영(Junyeong Jeong),김현탁(Hyuntak Kim),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11

본 연구에서는 90 wt.% 과산화수소 기반 단일 추진제 추력기의 가변 추력을 위한 이중판 인젝터를 장착하여 연소 실험을 진행함으로써 추력 제어가 가능함을 검증했다. 제안된 인젝터는 파이형 플레이트와 샤워헤드형 플레이트로 구성된 이중판 인젝터로써, 이 인젝터는 두 판을 교차시켜 유량을 조절하도록 설계되었다. 본 연구에서는 연소 시험을 통해 인젝터의 가능성을 검증하였으며, 조절된 유량에 따른 연소실 압력 형성에 대한 분석을 진행하였다. This paper is to verify a suggested throttleable injector by equipping on a monopropellant thruster that used 90 wt.% hydrogen peroxide. The proposed injector was a dual-plate injector that consists of a pi-type plate and a showerhead-type plate. The concept of this injector was to change the mass flow rate by adjusting and intersecting the two plates. Through the firing tests under the various injectant flow rates, the feasibility of the conceptual design of the injector was confirmed. Furthermore, the experimental data of chamber pressure according to the injectant flow rate was evaluated.

Inferring Regional Scale Surface Heat Flux around FK KoFlux site

Hong Jinkyu,Kim Joon,Kim Baekjo,Kim Hyuntak,Lee Sungju,Cho Chonho,Choi Byungcheol,Um Hyanghee 한국기상학회 2003 대기 Vol.13 No.1

Variations in components of feed materials for livestock production

( Daniel Dooyum Uyeh ),( Yeongsu Kim ),( Hyuntak Kim ),( Seungmin Woo ),( Seohkho Kang ),( Hyunggyu Park ),( Yonggik Kim ),( Yushin Ha ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

The local and global demand for livestock products such as milk, beef, and cheese is recorded. This trend is projected to double by 2050 compared to the 2012 levels. Various factors could be attributed to this trend, such as the demand for foods that are rich in protein content. Up to 33% of the protein and 17% of the global kilocalorie intake is currently supplied by the livestock sector for the global human population, which is currently at 7.2 billion people. Improved standards of living and changes in social habits are other reasons. Feed, which accounts for 60 to 80% of the production cost, is a major expense in livestock production. Research has been focused on cost-effective and sustainable feed production over the years. A sustainable livestock industry would heavily rely on precision in feed production, which is vital. In this study, we examined the extent of variation in nutrient composition of feed materials by examining the materials for; a) variation within livestock feed factories; b) similar materials amongst different livestock feed factories; and c) finished livestock feed and the labeled content. Results showed a significant variation of up to 20% in the nutrient content of the livestock feed materials and the finished livestock feed. This variation could cause serious adverse effects on the productivity of the animals and the cost of breeding.

250 N 급 소형 하이브리드 과학로켓 비행시험

허정무(Jeongmoo Huh),김영일(Youngil Kim),안병욱(Byeonguk Ahn),정우석(Woosuk Jung),김현탁(Hyuntak Kim),최석민(Sukmin Choi),송현기(Hyunki Song),임재민(Jaemin Lim),유기정(Kijeong Yu),김종학(Jonghak Kim),윤호성(Hosung Yoon),권세진(Sejin Kwo 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12

250N 급 하이브리드 로켓 추진기관을 이용한 소형 과학로켓 개발과 비행시험이 진행되었다. 시스템 간편성을 확보하기 위해 추가적인 가압기체 탱크나 압력조절기 없이 블로우다운 가압 방식을 사용하였다. 촉매 점화 방식의 하이브리드 추진기관을 구성하여 내탄도 예측과 지상테스트가 진행되었으며 성공적인 자연점화와 내탄도 예측과 유사한 추진성능을 파악하였고 점화신뢰성을 확보하였다. 비행시험에 앞서 비행 시뮬레이션이 진행되었고, 비행시험결과 로켓이 성공적으로 비행하여 예측된 값과 유사한 최고점 부근 고도 95m, 비행시간 10.5 초의 결과를 보여주어, 구성된 추진기관의 시스템 간편성과 높은 점화신뢰성, 그리고 소형 과학로켓의 추진기관으로써 유효성을 성공적으로 입증하였다. Small scale sounding rocket was developed and flight tested using 250N class hydrogen peroxide/polyethylene hybrid rocket propulsion system. Pressure-fed system was used for system simplicity, which was desired for small scale sounding rocket. Internal ballistics and ground test were conducted for catalyst ignited hybrid rocket stand-alone system, and the results were well matched with successful auto-ignition and reliability. Experimental flight test of the sounding rocket showed successful flight with 95 m maximum altitude and 10.5 sec flight time, which was suitable for the flight simulation. These results show effectiveness of blow-down feeding and catalyst ignition hybrid rocket propulsion system for small scale sounding rocket application.