nglaura/koreascience-summarization huggingface dataset:
고온 고압의 연소가스로부터 구조물을 보호하는 탄성내열재는 재료 조성 및 열환경 조건에 따라 열반응에 차이를 보인다. 본 논문에서는 탄성내열재의 배합 환경 변화에 따른 열반응 특성을 비교하였다. 탄성내열재의 내열 성능 시험은 내열고무성능평가장치(TPREM)를 이용하였으며, 연소실 압력 1,000 psig에서 연소가스속도를 각각 20 m/s과 100 m/s로 시험하였다. 연소실 압력-시간 선도, 재료 내부 온도-시간 선도, 탄성내열재 시편의 잔류 두께 및 열파괴두께를 획득하였다. 배합 환경에 따른 탄성내열재의 내열 성능은 유사하였다.

The thermal response of elastomeric insulators used as protection against high-temperature and high-pressure combustion gases varies depending on their composition and thermal environment conditions. In this paper, the thermal response characteristics of elastomeric insulators in different mixing environments were compared. Tests to determine thermal protection performance were carried out using a thermal protection rubber evaluation motor(TPREM), combustion gas velocities of 20 m/s and 100 m/s were tested at a chamber pressure of 1,000 psig. The pressure time curve of the chamber, the temperature time curve of the internal materials, the residual thickness and the thermal destruction depth of the test specimens were obtained. The results showed that the thermal protection performance of elastomeric insulators in different mixing environments was similar.

(게재일: 2019.02.01)
고고도 장기체공 무인기의 추진 시스템에 다단 터보차저 가솔린 왕복기관 시스템의 적합성을 평가하기 위하여 성능 시뮬레이션을 진행하였다. Ricardo사의 1-D 엔진 시뮬레이션 WAVE를 사용하여 다단 터보차저를 포함한 엔진 시스템을 모델링하였다. 엔진 모델은 양산 2.4L 가솔린 4기통 엔진의 제원을 반영하였다. 터보차저 모델에는 상용 터보차저의 성능 맵을 적용하였다. 고도 60,000ft에서 엔진의 적정 흡기 압력을 확보하기 위해 3단 터보차저 및 인터쿨러를 구성하였다. 웨이스트 게이트는 하나로 구성하였다. 이를 통해 지상부터 고고도까지의 엔진 시스템 정상 상태 운전성을 평가하였다.

This study conducted a simulation to observe the performance of a multi-turbocharged gasoline internal combustion engine for a high-altitude long-endurance unmanned aerial vehicle (HALE UAV). The WAVE 1-D engine simulation software from Ricardo was used for the engine system modeling and simulation. The specifications of a 2.4-L four cylinder gasoline engine from commercial vehicles and maps of commercial vehicle turbochargers were applied to the multi-stage turbocharged engine system model. Three turbochargers and intercoolers were installed in series for the appropriate intake of pressure for the gasoline engine at a high altitude of 60,000 ft. There was one wastegate for the turbochargers. The operability of the engine system was analyzed via this simulation model.

(게재일: 2019.02.01)
터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션은 시작점부터 점차 발달하여 임계점, 그리고 급격한 양정 하락으로 이어지는 붕괴점의 과정으로 진행된다. 본 연구에서는 터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션 시작점에 대한 특성과 경험식을 사용한 예측을 평가해 보았다. 타원 평판의 캐비테이션 시작점 경험식은 터보펌프 인듀서의 시작점도 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 하지만, 선박용 프로펠러에서 이용되는 경험식의 경우 터보펌프 인듀서의 결과와 큰 차이를 보였다. 터보펌프 인듀서의 캐비테이션 시작점은 날개 수가 증가할수록 빨라졌지만, 현절비와는 무관한 것으로 나타났다.

The cavitation of a turbopump inducer develops from the inception to a critical point, and encounters breakdown finally. In this study, we evaluated the characteristics and predictions of cavitation inception for the turbopump inducer using empirical equations. The empirical equation for the elliptical plate predicted the generation of cavitation inception of the turbopump inducer relatively well. However, in case of the marine propeller, it showed a considerable difference owing to the Reynolds number of the operating point. The cavitation inception occurred earlier as the number of blades increased. However, the solidity had no major impact on the cavitation inception because the cavitation occurred locally at the tip of the leading edge.

(게재일: 2019.02.01)
0.4 MW 급 고 엔탈피 초음속 아크 가열 플라즈마 풍동에서 발생된 팽창 유동에 대한 기초연구를 실험적으로 완료하였다. 노즐 출구로부터의 마하 디스크의 직경과 위치는 전체 압력비가 200에서 30까지 측정되었다. 마하 디스크 직경과 위치에 대한 경험적인 상관관계는 실험결과와 매우 일치하는 결과를 얻었다.

A primary investigation on the underexpanded flow generated in a 0.4 MW class high enthalpy supersonic arc-heated plasma wind tunnel is conducted experimentally. The diameter and the position of the Mach disk from the nozzle exit is measured for overall pressure ratios ranging from 200 to 30. The empirical correlations for Mach disk diameter and position are determined which show very good agreement with experimental results.

(게재일: 2019.02.01)
본 연구에서는 좌, 우로 배치된 대칭형 핀틀 노즐의 고도 변화와 핀틀 위치 변화에 따른 특성을 파악하기 위해 수치해석을 수행하였다. 핀틀 노즐 형상은 선행연구를 수행한 직선형 핀틀 노즐을 사용하였고, 연소실 경계조건은 추진제 연소특성을 고려하였다. 해석을 수행할 유동해석 프로그램으로 사각노즐, 핀틀 노즐, 고고도 조건의 검증해석을 수행하여 적절한 해석기법을 설정하였다. 핀틀 위치는 full close, half open, full open 의 3가지 서로 다른 노즐 목 크기조건을 설정하였고, 고도는 0, 5, 20 km 조건을 설정하였다. 각 조건별 추력과 핀틀의 구동하중, 정적 안정성을 비교하여 연구를 수행하였다.

In this study, numerical simulations were performed to investigate the steady-state characteristics of a symmetric pintle nozzle by varying the position of the pintle and the altitude. The pintle nozzle shape was used in a linear pintle nozzle that had been analyzed prior to the study, and the boundary conditions of the chamber were considered to be according to the propellant burn-back characteristics. A software was used to perform a verification analysis of the square nozzle, pintle nozzle, and high-altitude conditions with an appropriate analytical technique. The pintle position had three different nozzle throat area conditions-: fully closed, half open, and fully open, and the altitude was set at 0, 5, and 20 km. The study compared the thrust, pintle drive load, and static stability at each condition.

(게재일: 2019.02.01)
Titanium hydride potassium perchlorate (THPP)는 항공우주분야에서 일반적으로 널리 사용되는 불꽃점화장치중 하나이다. 현 연구에서는 THPP에 수분 열 노화를 가했을 때, 연소과정에 끼치는 영향과 변화된 결과들을 실험적으로 밝혀내었다. 우선, Differential Scanning Calorimetry (DSC)와 isoconversional method를 적용하여 노화된 THPP 시료의 반응개시지연 및 최대반응속도의 저하를 확인하였다. 반응속도 파라미터는 첫 번째 반응에서 Viton에 의해 낮아지며 후에 잔류한 의 영향으로 상승하는 경향을 보였다. 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 통해 노화된 THPP 시료에서 산화제 성분은 감소하고 연료산화효과가 두드러짐을 확인하였다. 또한 NASA Chemical Equilibrium with Applications (CEA)을 사용하여 얻은 이론발열량이 DSC로부터 구한 실험적 발열량과 비슷한 경향을 따르므로 실험적으로 구한 발열량 트렌드가 타당함을 검증할 수 있었다.

Titanium hydride potassium perchlorate (THPP) is one of the commonly utilized pyrotechnic materials in aerospace industries. The current study elucidates the effects of hygrothermal aging on the combustion of THPP experimentally. First, applying the Differential Scanning Calorimetry (DSC) and isocoversional method, both the delay of reaction start and decrease in maximum reaction rate were observed. The kinetics parameters tended to fluctuate depending the thermal reaction or intermediate product formation of THPP. Also, the oxidants decomposition and fuel oxidation phenomenon were discovered by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The experimental heat from DSC data were verified as reasonable by comparing with the theoretical heat obtained utilizing both THPP formulation from XPS and NASA Chemical Equilibrium with Applications (CEA). Both data had identical variation trend, which expecially had the highest heat value at 10 weeks aged sample.

(게재일: 2019.02.01)
고체 로켓 모터 성능을 계산하기 위해 Face offsetting method를 사용하여 3차원 그레인 burn-back 해석을 수행하였다. 그레인 연소 형상 해석은 표면의 이동을 계산하는 이동 경계면 문제이다. 기존 연구에서는 다양한 이동 경계면 해석 기법이 그레인 burn-back 해석에 적용되었으나 결과가 불완전했다. 이에 본 연구에선 face offsetting method를 사용한 그레인 burn-back 해석 모듈을 개발하였다. Face offsetting method는 기존 해석 기법의 장점을 조합하여 강건하고 정밀한 이동 경계면 해석을 수행한다. 해석 결과, face offsetting method가 그레인 burn-back 해석에 유용함을 검증하였다.

The 3-dimensional grain burn-back analysis is performed using the face offsetting method for calculating the solid rocket motor performance. The grain burning configuration analysis is a moving surface problem that calculates the regression of the burning surface. In the previous study, various moving interface analysis methods were applied for the grain burn-back analysis, but the results were imperfect. In this study, a 3-dimensional grain burn-back analysis module is developed using the face offsetting method, which combines the advantages of the existing moving interface analysis methods to increase the accuracy and robustness. As a result, the face offsetting method is proved to be efficient for the grain burn-back analysis.

(게재일: 2019.08.01)
본 연구에서는 가속열화시험을 이용하여 터보엔진 구성품용 스프링의 저장 신뢰도를 예측하는 방법을 제시한다. 스프링의 신뢰성 평가 절차를 먼저 수립한 후, 스프링의 성능열화특성은 스프링 상수로 선정한다. 또한 스프링 상수를 노화시키는 가속 스트레스 인자는 온도로 결정한다. 본 연구에서는 터보엔진에 사용되는 스프링에 대해서 3가지 온도 조건에서 시험을 실시하며, 각각의 온도 조건에서 스프링의 노화 상태를 확인하기 위해 주기적으로 스프링 상수를 측정한다. 스프링의 고장시간은 열화모델을 이용하여 예측하며, 최종적으로 고장시간과 가속모델을 이용하여 사용조건에서 스프링의 저장 수명을 예측한다.

This paper presents a method to predict the storage reliability of springs for turbo engine components based on an accelerated degradation test. The reliability assessment procedure for springs is established to proceed with the accelerated degradation test. The spring constant is selected as the performance degradation characteristic, the temperature is determined to be the stress factor that deteriorates the spring constant. The storage tests are performed at three temperature test conditions. The spring constant is measured periodically to check the degradation status of the springs. Failure times of the springs are predicted by using the degradation model. Finally, the storage lifetime of the springs at normal use conditions is predicted using an accelerated model and failure times of all test conditions.

(게재일: 2019.08.01)
수분생태학(pollination ecology)의 주체인 화분매개곤충은 농업, 생물산업에 있어서 작물생산에 대한 경제적 파급효과에 대해서 매우 가치가 있는 곤충으로 인정되어 왔다. 생산되는 주요 작물의 약 70% 이상이 화분매개곤충의 수분(pollination)매개활동에 의해 생산되는 것과 같이, 화분매개곤충의 존재는 인류에게 있어서 매우 중요하다고 볼 수 있다. 그러나 화분매개곤충은 오랜 기간동안 변화하는 기후영향과 토지의 이용, 지형의 변화, 농작물 생산량 증대를 위한 농약 사용 등으로 인해 위협을 받고 있고 그 수가 매년 점차적으로 줄어들고 있어서 종 다양성에 대한 위험적 변화가 예상된다. 따라서 기후의 변화, 지형의 변화, 인간의 간섭에 따른 토지의 이용 등의 다양한 위험적인 요인들로부터 수분생태계 종 다양성 보존과 관리를 위하여 수분을 매개하는 야생벌의 분포에 대한 조사와 분석은 매우 중요하다. 본 연구는 2017년에서 2018년까지 전국 51개 조사지점에서 2주~한달 간격으로 말레이즈 트랩(ez-Malaise trap)을 사용하여 전국단위에서 출현하는 야생벌을 시기별, 공간별로 야생벌을 채집하였고, 채집된 꿀벌상과, 청벌상과 및 말벌상과를 대상으로 공간별, 시기별 출현현황을 분석하였다. 시기별로 전국단위로 출현한 야생벌은 정규분포 형태를 보이며 7월과 8월 사이에 크게 개체수가 증가하고 11월까지 출현하는 것을 확인하였다. 공간적으로도 야생벌은 위도에 따라서 출현분포의 차이를 유의적 수준에서 확인하였으나, 경도에 대해서는 유의적 차이를 확인할 수 없었다. 그러나 기후적 요인, 지형적 특성, 인간간섭에 따른 토지의 활용 등을 종합적으로 고려할 경우에 야생벌의 분포차이를 더욱 면밀히 분석할 수 있을 것으로 판단되며 추후의 연구로써 진행될 수 있을 것이다. 본 연구를 통한 전국에 시기별, 공간별로 출현하는 야생벌의 분포를 통해서 향후 농업발전을 위한 화분매개관련 곤충 연구에서부터 나아가 수분생태계에서의 야생벌 종 다양성 보전 및 관리를 위한 기초적 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Pollinators, which are important organisms in pollination ecology, have been highly valued for their economic contributions to crop production in the agricultural and biotechnology industries. As the production of over 70% of farm products, such as fruits, are mediated by pollinators, bees are important and useful insects to humans. However, pollinators are now seriously threatened with their numbers decreasing annually and their biodiversity being negatively affected by ongoing climate change, misuse of land, change of geographical features, and use of pesticides to increase agricultural production. Thus, surveys and analyses of the emergence and distribution of wild bees are important for conservation and management practices designed to help them continue to play their ecological and agricultural roles despite negative pressures, such as climate and topography changes. We surveyed pollinators, especially wild bees, at 51 research sites in South Korea every two to four weeks for two years from 2017 to 2018 using ez-Malaise traps and analyzed the temporal and spatial distribution of wild bees. The bees showed a normal temporal distribution that peaked between July and August. The bees' working period lasted until November. The spatial distribution of wild bees showed a significant correlation with latitude, and different bees were identified depending on the local habitat. No significant correlation was found for longitudinal distribution with regression analysis (p > 0.05), but this study identified locally specific wild bees. Although we could not predict significant distribution according to longitude, Further studies should be able to analyze the difference in the distribution of wild bees according to the climate, topography, and land-use patterns by humans. The results of this study provide basic information on pollinator distribution, which can be useful in agriculture and for the conservation and management of biodiversity in South Korean pollination ecology.

(게재일: 2019.12.31)
플립러닝 방식의 프로그래밍 언어 학습 시스템에서 사이버 강의에 대한 평가는 일반적으로 온라인에서 객관식 문제로 진행된다. 이때 출제되는 문제는 문제은행에서 랜덤하게 추출하여 학습자 개개인에게 주어진다. 이러한 평가 결과가 성적에 반영되기 위해서는 시험 문제의 형평성이 무엇보다 중요하다. 특히 프로그래밍 언어 과목에서는 문제의 유형에 따라 학습자가 생각하는 난이도가 서로 다를 수 있다. 본 논문에서는 객관식 문제의 유형을 2가지로 분류하여, 각 유형별로 난이도를 관리한다. 그리고 문제의 난이도와 유형을 함께 고려한 문제 출제 알고리즘을 제시하였다. 제시된 알고리즘은 프로그래밍 언어 과목의 특성을 고려할 때 기존의 출제 방식에 비해 보다 공정하고 효율적임을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

In programming language learning system of flip learning methods, the evaluation of cyber lectures generally proceeds from online to multiple choice questions. In this case, the questions are randomly extracted from the question bank and given to individual learners. In order for these evaluation results to be reflected in the grades, the equity of the examination question is more important than anything else. Especially in the programming language subject, the degree of difficulty that learners think can be different depending on the type of problem. In this paper, we classify the types of multiple-choice problems into two categories, and manage the difficulty level by each type. And we propose a question selection algorithm that considers both difficulty level and type of question. Considering the characteristics of the programming language, experimental results show that the proposed algorithm is more efficient and fair than the conventional method.

(게재일: 2019.05.31)
본 연구는 교육부(2015)의 2015 개정교육과정에서 다루고 있는 소프트웨어 교육지침을 토대로 초등학교 6학년을 대상으로 구체적인 매체를 활용하여 물리적 모델을 구성하고 이를 프로그래밍으로 제어함으로써 디지털 세계와 물리적 세계의 능동적 상호작용을 지원하는 피지컬 컴퓨팅 수업을 설계하여 적용하였다. 이를 통해 피지컬 컴퓨팅 수업의 과정 및 결과에서 컴퓨팅 실천을 중심으로 컴퓨팅 사고의 변화를 분석하였다. 연구결과 피지컬 컴퓨팅 수업은 학생들로 하여금 컴퓨팅 실천(computing practices)을 통한 학습을 지원하여 컴퓨팅 사고의 형성을 지원하였다. 또한 학생들의 아이디어를 실제화하도록 피지컬 컴퓨팅 도구를 활용해서 컴퓨팅 기술로 구현하도록 하였고, 실제적 맥락의 문제상황은 학생들의 컴퓨팅 사고가 발현될 기회를 마련하였다. 본 연구를 통해 개발된 피지컬 컴퓨팅 수업과 분석 도구들이 앞으로 교육현장에서 실행될 소프트웨어 수업에 관한 사례연구로서 교육적 의미와 시사점을 제시할 것이라 기대한다.

This purpose of this study is to develop and apply the physical computing lessons based on the software guidelines from the Ministry of Education (2015). In this study, I research how computational thinking occurs in class by applying the physical computing lessons to elementary students based on computational practices. The physical computing lessons and analytic methods for computational thinking in this study can be used as a sample and case-study to develop the lessons in the educational field.

(게재일: 2019.05.31)
STEM 융합교육의 중요한 목적은 서로 다른 학문이 가지는 탐구의 방법을 이해함으로써 융합적 문제해결력을 기르는 것이다. 이를 위해 우선적으로 각 학문에서 중요하게 다루어지는 문제해결과정을 이해해야 한다. 본 연구는 과학(S), 공학(E), 수학(M) 각각의 분야에서 어떻게 문제해결과정을 정의하고 있는지 비교분석하고, 이를 근거로 SEM 문제해결과 CT 문제해결의 관련성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 먼저 SEM 각 학문의 문제해결과정을 비교 분석하여 그 공통점과 차이점을 기술하였다. 다음으로 CT를 도구적 측면과 사고적 측면으로 구분하고 문제해결과정으로서 CT가 SEM 각각의 학문에서 문제해결과 어떤 차이가 있는지 기술하였다. 마지막으로, SEM 문제해결 프로세스와 CT와의 관계를 모형으로 제시하였다. 본 연구는 문제해결과정으로써 CT와 SEM이 융합할 수 있는 방향을 제시한다는 점에서 그 의미가 있다.

The main purpose of STEM education is to understand methods of inquiry in each discipline to develop convergent problem solving skills. To do this, we must first understand the problem-solving process that is regarded as an essential component of each discipline. The purposes of this study is to understand the relationship between the problem solving in science (S), engineering (E), mathematics (M), and computational thinking (CT) based on the comparative analysis of problem solving processes in each SEM discipline. To do so, first, the problem solving process of each SEM and CT discipline is compared and analyzed, and their commonalities and differences are described. Next, we divided the CT into the instrumental and thinking skill aspects and describe how CT's problem solving process differs from SEM's. Finally we suggest a model to explain the relationship between SEM and CT problem solving process. This study shows how SEM and CT can be converged as a problem solving process.

(게재일: 2019.05.31)
모순에 대한 일반적인 생각은 모순을 해결 가능성이 전혀 없는 공집합이나 논리적으로 틀린 것이다. 두 가지 대안 중에서 어느 쪽도 바람직하지 못한 결과를 초래하는 딜레마는 그 안에 숨어 있는 모순을 해결해야 하므로 해결이 어렵다. 하지만 이런 특성으로 인해 역설적으로 모순 해결은 혁신적이고 창의적인 문제 해결로 간주 되어왔다. 문제의 해법을 모순 해결의 관점에서 분석하는 트리즈(TRIZ)는 그동안 컴퓨터보다는 인간의 관점에서 문제 해결 방법으로 사용되었다. 트리즈처럼 모순 해결 중심으로 문제를 분석하는 나비 모형은 문제 해결의 자동화 관점에서 기호 논리학을 이용하여 모순 문제의 유형을 분석하였다. 모순문제유형별 구체적 해결전략을 적용하기 위해 본 연구에서는 의사결정트리 기반의 나비 알고리즘을 설계하였다. 본 연구는 파이선 tkInter를 바탕으로 주어진 모순 문제의 구체적 해결전략을 찾아 사용자들에게 제시하는 시각화 도구를 개발하였다. 개발한 도구를 검증하기 위하여 중학교 3학년 학생들이 나비 알고리즘을 학습한 후, 나무지지대의 모순 문제를 분석하도록 하였다. 학생들이 새로운 해결책을 찾아 발명대회에 참가하여 대상을 받았다. 본 연구에서 개발한 의사결정트리 기반 나비 알고리즘은 문제 해결 초기에 문제의 해결공간을 체계적으로 줄여주어 시행착오 없이 모순 문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있다.

It is easy to assume that contradictions are logically incorrect or empty sets that have no solvability. This dilemma, which can not be done, is difficult to solve because it has to solve the contradiction hidden in it. Paradoxically, therefore, contradiction resolution has been viewed as an innovative and creative problem-solving. TRIZ, which analyzes the solution of the problem from the perspective of resolving contradictions, has been used for people rather than computers. The Butterfly model, which analyzes the problem from the perspective of solving the contradiction like TRIZ, analyzed the type of contradiction problem using symbolic logic. In order to apply an appropriate concrete solution strategy for a given contradiction problems, we designed the Butterfly algorithm based on decision making tree. We also developed a visualization tool based on Python tkInter to find concrete solution strategies for given contradiction problems. In order to verify the developed tool, the third grade students of middle school learned the Butterfly algorithm, analyzed the contradiction of the wooden support, and won the grand prize at an invention contest in search of a new solution. The Butterfly algorithm developed in this paper systematically reduces the solution space of contradictory problems in the beginning of problem solving and can help solve contradiction problems without trial and errors.

(게재일: 2019.01.31)
프로톤 전도성 세라믹인 페로브스카이트 구조의 산화물은 고온 환경에서 고체 전해질 및 촉매로써 동시에 활용이 가능하여, 반응과 분리기능을 동시에 갖춘 멤브레인 반응기로 적용하기에 우수한 소재이다. 특히 수소 제조 촉매와 분리, 이를 결합한 멤브레인 반응기 개발에 관한 연구는 전해질 내 도핑 금속의 종류 및 온도, 반응물의 조성 등에 따라 다양한 연구 결과가 제시되고 있다. 이에 본 총설에서는 프로톤 전도성 세라믹반응기에서 메탄을 활용하여 수소 제조촉매와 멤브레인 반응기로 응용해 온 연구 동향을 살펴보고, 차세대 수소의 제조와 분리 기술로서의 응용분야 및 전망에 관해 고찰하고자 한다.

Proton-conducting perovskite ceramic materials are highly promising for solid electrolytes as well as catalysts at high temperatures. Therefore, they possess an outstanding potential for the membrane reactor in which both reaction and separation occur at a same time. Especially, in the case of hydrogen production catalyst, hydrogen separation, and the membrane reactor coupled with catalyst and separation, extensive results have been reported on the effect of the dopant in the solid electrolytes, temperature, and composition of reactants on the performance. In this review, the recent research trend on the application of proton-conducting ceramic materials to hydrogen production catalyst, hydrogen separation, and membrane reactor is surveyed. Moreover, the potential application and prospect of these materials to the next-generation hydrogen production and separation is discussed.

(게재일: 2019.10.01)
알칼라인 조건에서의 산소발생 반응(oxygen-evolution reaction: OER)은 다양한 에너지 시스템에 중요한 반응으로 여겨지고 있다. 큰 overpotential을 감소시키기 위해 다양한 촉매들이 개발되고 있으며, 그 중 NiO는 높은 활성도에 대한 가능성으로 인해 연구가 활발하게 진행되고 있다. 촉매의 표면에서 OER에 대한 메커니즘은 정확하게 규명되지는 않았지만, 산화물 촉매에서 Ni 또는 O vacancy와 같은 결함들은 많은 전기화학반응에서 활성점으로 여겨진다. 따라서, 본 연구에서는 nitrogen을 ethylenediamine을 이용하여 NiO의 O위치에 치환하여 Ni vacancy를 형성하고 그로 인해서 OER의 activity와 내구성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 분석해 보았다.

Oxygen-evolution reaction (OER) in alkaline media has been considered as a key process for various energy applications. Many types of catalysts have been developed to reduce high overpotential in OER, such as metal alloys, metal oxides, perovskite, or spinel. Nickel oxide (NiO) has high potential to increase OER activity according to volcano plots. The exact mechanisms for OER has not been discovered, but defects such as cation or anion vacancy typically act as an active site for diverse electrochemical reactions. In this study, nitrogen was doped into NiO by using ethylenediamine for formation of Ni vacancy, and the effects of N doping on OER activity and stability was studied.

(게재일: 2019.10.01)
이온 선택성 표면이 가지는 파상구조와 전기와류 불안정성 간의 전기동역학적 상호작용을 수치해석을 통하여 연구하였다. 유한요소법을 이용하여 전기장-이온 이동현상-유동장을 완전결합 해석을 하였다. 이를 통해 파상구조가 제공하는 전기와류 생성 기작인 Dukhin's mode의 유효성 및 역할을 제시하였다. Runinstein's mode와 경쟁관계에 놓이는 Dukhin's mode는 (i) 과한계 영역으로의 전이 전압을 낮춰주고 (ii) 혼돈계인 과한계 영역에서 전류를 비선형적으로 증가시켜준다. 또한, (iii) 전기와류 불안정성에서 발생하는 비효율적 혼합의 원인인 고주파수 Fourier 성분을 배제하여 전기와류의 혼합 효율을 상승시켜 준다. 결론적으로, 본 연구에서 제시한 기작은 전기투석, 화학전지 등의 이온 선택성 이동현상 시스템에 대한 에너지 효율적인 기작으로 활용 가능할 것이다.

In this work, the electrokinetic interactions between the undulated structure of an ion-selective membrane and electroconvective instability has been studied using numerical analysis. Using finite element method, electric field-ionic species transport-flow field were analyzed by fully-coupled manner. Through the numerical study, the Dukhin's mode as the mechanism of undulated surface for the electroconvective instability were proven. The Dukhin's mode which competes with Rubinstein's mode has roles of (i) decreasing transition voltage to overlimiting regime and (ii) non-linearly increasing of overlimiting current. Also, (iii) the mixing efficiency is enhanced by removal mechanism of high-frequency Fourier mode of the electroconvective instability. Conclusively, the undulated ion-selective surface would provide energy-efficient mechanism for ion-selective transport systems such as electrodialysis, electrochemical battery, etc.

(게재일: 2019.10.01)
국내 산업이 발전함에 따라 유해화학물질의 사용이 급속도로 증가하고 있고, 이에 따른 화학사고 역시 증가하고 있다. 대부분의 화학사고는 저장시설에서 화학물질의 누출로 인해 발생하지만, 갑작스러운 고온 고압으로 인해 저장시설이 파열됨으로써 내부의 물질이 순간적으로 방출되는 사고 역시 발생하고 있다. 이것을 catastrophic failure라고 부르며 그 빈도는 매우 낮지만, 발생했을 때 피해 규모는 매우 크다. 국내에서는 2013년 울산의 한 현장에서 물탱크의 파열로 인해 3명의 사망자를 포함한 15명의 사상자가 발생하였고, 전 세계적으로 1919년부터 2004년까지 저장시설의 순간 전량 방출 사고가 64건 발생하였다. 저장시설에서 위험물질이 누출될 경우 외부로의 확산을 방지하는 방류벽이 존재하지만, 저장시설의 파괴로 물질이 순간적으로 방출되는 경우 내부 물질이 방류벽 바깥으로 넘치는 현상이 발생한다. 이를 월파 현상 또는 overtopping 이라 한다. 해외에서는 저장시설의 순간 전량 방출 사고에 따른 overtopping 효과를 실험을 통해 연구해왔다. 본 연구에서는 선행연구를 바탕으로 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 이용하여 국내 규정을 준수하는 방류벽의 설계 조건별 overtopping 효과를 확인해 보았다. 그 결과, 방류벽 용량의 최소기준을 만족한 상태에서 높이가 높아지고 설비와의 거리가 가까워짐에 따라 내부 물질이 방류벽 외부로 빠져나가는 현상은 줄어들었다. 추가로 대기조건 및 물질의 종류, 방류벽 형상에 따른 overtopping의 효과를 확인함으로써, 순간 전량 방출 사고의 피해를 고려한 방류벽의 설계 방향 및 저감 대책을 제시하고자 한다.

As the industry develops in Korea, the use of hazardous chemicals is increasing rapidly and chemical accidents are increasing accordingly. Most of the chemical accidents are caused by leaks of hazardous chemicals, but there are also accidents in which all the substances are released instantaneously due to sudden high temperature/pressure or defection of the storage tanks. This is called catastrophic failure and its frequency is very low, but consequence is very huge when it occurs. In Korea, there were 15 casualties including three deaths due to catastrophic rupture of water tank in 2013, and 64 instances of failures from 1919 to 2004 worldwide. In case of catastrophic failure, it would be able to overflow outside the bund that reduces the evaporation rate and following consequence. This incident is called overtopping. Overseas, some researchers have been studying the amount of external overflow depending on bund conditions in the event of such an accident. Based on the previous research, this study identified overtopping fraction by condition of bund in accordance with Korea Chemicals Controls Act Using CFD simulation. As a result, as the height increases and the distance to the facility decreases while meeting the minimum standard of the bund capacity, the overtopping effect has decreased. In addition, by identifying the effects of overtopping according to atmospheric conditions, types of materials and shapes of bunds, this study proposes the design of the bund considering the effect of overtopping caused by catastrophic failure with different bund conditions.

(게재일: 2019.02.01)