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박상민(S.M. Park),김종화(J.H. Kim),설신수(S.S. Seol),송석용(S.Y. Song) 한국마린엔지니어링학회 2009 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2009 No.-
용접에 사용되는 보호가스는 용접부의 산화를 방지하고 아크를 안정시키는 역할을 하며 금속 이행 모드, 스패터의 발생량에 영향을 미치는 주요 인자이다. 주로 사용되는 불활성 보호가스는 Ar 및 He 등으로 가격이 높아 적은 양의 가스로 용접 보호 성능을 발휘하기 위한 노력이 계속되고 있다. 그러나, 보호가스의 유량이 적으면 보호가스 역할이 불충분하여 용접 결함이 발생하기 쉬우며 반대로 너무 과하게 공급 될 경우에도 난류(turbulence) 발생에 의해 모재의 산화가 촉진되는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 두꺼운 모재에 대한 용접에 있어 보호가스가 두꺼운 모재 중심부의 아크까지 도달되어야 하므로 보호가스의 유효 분사길이를 길게 하는 동시에 층류 특성을 유지하는 방법이 필수적으로 강구되어야 한다. 본 연구의 목적은 고품질 후판 용접시 용접 보호가스의 층류 특성을 길게 확보함으로써 용접 불량을 방지할 수 있는 고품질 용접기법 개발에 기여하는 것이다. 이를 위하여 전산유동 해석과 PIV (Particle Image Velocimetry) 가시화 실험 설비를 활용하였다. 용접 보호가스 노즐을 모사한 모형 노즐을 제작하여 분사속도, 노즐 직경, 난류 강도, 부가 장치에 의한 용접 보호가스의 층류 특성 변화를 분석하였다.
박상민(Park, S.M.),오태영(Oh, T.Y.),김정윤(Kim, J.Y.),이호일(Lee, H.I.) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
본 연구에서는 SOFC 시스템 설계기술 개발을 위한 기초 연구로서 전산해석을 이용한 SOFC 성능예측 기법을 개발하였다. 기본설계 단계에서 SOFC의 성능을 개략적으로 예측할 수 있는 1차원 예측 모델을 정립하였으며, 온도, 조성, 전해질, 전극 두께 등을 비롯한 다양한 조건 변화에 따른 성능예측을 수행하여 실험값과 비교한 결과 최대전력밀도 조건에서 23%의 오차를 갖는 것으로 나타났다. 또한 Stack 제작단계에서 다양한 운전조건과 형상변화에 따른 SOFC 성능 변화를 예측할 수 있는 3차원 해석기법을 정립하였으며, 최대전력밀도에서 5.1%의 오차를 보였다. 포괄적인 열 및 물질 전달 현상과 전기화학반응을 3차원적으로 해석함으로써 보다 정확한 예측이 가능하였다. 또한 수소와 적당량의 수분을 함께 공급할 경우 SOFC 성능이 향상되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 기술을 활용할 경우 시제품 제작 전에 전지시스템의 성능을 미리 예측할 수 있으므로, 향후 제품 개발시 제작비용 절감과 설계기간 단축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.