This study investigates the microstructure and wear properties of cermet (ceramic + metal) coating materials manufactured using high velocity oxygen fuel (HVOF) process. Three types of HVOF coating layers are formed by depositing WC-12Co, WC-20Cr-7Ni, and Cr3C2-20NiCr (wt.%) powders on S45C steel substrate. The porosities of the coating layers are 1 ± 0.5% for all three specimens. Microstructural analysis confirms the formation of second carbide phases of W2C, Co6W6C, and Cr7C3 owing to decarburizing of WC phases on WC-based coating layers. In the case of WC-12Co coating, which has a high ratio of W2C phase with high brittleness, the interface property between the carbide and the metal binder slightly decreases. In the Cr3C2-20CrNi coating layer, decarburizing almost does not occur, but fine cavities exist between the splats. The wear loss occurs in the descending order of Cr3C2-20NiCr, WC-12Co, and WC-20Cr-7Ni, where WC-20Cr-7Ni achieves the highest wear resistance property. It can be inferred that the ratio of the carbide and the binding properties between carbide–binder and binder–binder in a cermet coating material manufactured with HVOF as the primary factors determine the wear properties of the cermet coating material.

점차 강화되는 배출가스 규제와 적은 연료로 많은 거리를 주행할 수 있는 고효율 자동차에 대한 요구로 에너지소비효율에 대한 관심이 점차 늘어나고 있다. 국내의 에너지소비효율은 도심주행모드와 고속도로 모드를 주행하여 복합연비로 산정하고 5-Cycle 보정식을 이용하여 최종 에너지소비효율을 표시하고 있다. 에너지소비효율의 경우 카본발란스법에 의하여 산출되는데 이때 배출가스에 의해 계산이 됨에 따라 연소에 사용되는 연료는 자동차 성능과 에너지소비효율에 매우 중요한 역할을 하게 된다. 자동차 연료의 경우 국내에서는 석유 및 석유대체연료 사업법 품질기준에 따라 국내에 유통되고 있는데 정유사의 정제 방법이나 원유에 따라 품질 기준 내에서 물성 차이를 보일 수 있다. 일정 품질기준을 정하고 있음에 따라 연료별 큰 차이는 나지 않을 것으로 보이나 자동차의 성능에는 영향을 미칠 수 있어 그에 따른 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 시중에서 유통되고 있는 연료 중 여름철에 판매되는 경유를 정유사 직영점을 통해 구매하였으며, 각 시료별 물성을 분석하고 그에 따른 에너지소비효율을 측정하였다. 에너지소비효율의 경우 현행 경유 자동차의 에너지소비효율 산정식과 휘발유 에너지소비효율에서 사용되는 산출식을 이용하여 물성 적용에 따른 변화를 살펴보았다. 그 결과 시료별 밀도는 최대 약 0.9%의 차이를 보였으며, 순발열량은 1.6%의 차이를 보였으며, 현행 에너지소비효율 산출 결과에서는 도심모드에서 약 1%, 고속모드에서 1.4% 차이를 보였다. 휘발유 산출식을 이용한 산출에서는 현행 에너지소비효율 산출때 보다 약 6%정도 낮은 수치를 보였으며, 각 시료별 에너지소비효율은 최대 도심과 고속에서 최대 약 1.4%의 차이를 보였다.

액상 바이오연료를 생산할 수 있는 하수슬러지는 자국의 에너지 안보와 지속가능한 생산이 가능하고 경제적인 원료로 여겨지고 있다. 열화학적 기술은 하수슬러지를 에너지화, 연료화할 수 있는 가장 효과적인 방법이다. 일반적으로 하수슬러지는 수분 함량이 80% 이상으로 높은 금속 함량과 14 ~ 20 MJ/kg의 발열량을 갖고 있다. 본 논문에서는 하수슬러지를 활용한 액상 바이오연료를 생산하는 열분해 반응, 전이에스테르화 반응, 초임계 반응 기술에 대해 살펴보고자 한다. 또한, 하수슬러지 유래 액상 바이오연료의 연료적 특성과 액상 바이오연료와 관련한 국내 법에 대해 검토하였다.

In this study, the possibility of biodiesel fuel and oxygenated fuel(dimethoxy methane, DMM) was investigated as an alternative fuel for a naturally aspirated direct injection diesel engine. The smoke emission of blending fuel (diesel fuel 90vol-% + DMM 10vol-%) was reduced approximately 70% at 2500rpm, full load in comparison with the diesel fuel. Engine power and brake specific energy consumption showed no significant differences. But, NOx emission of biodiesel fuel and DMM blended fuel increased compared with commercial diesel fuel due to the oxygen component in the fuel. It was needed a NOx reduction counter plan that EGR method was used as a countermeasure for NOx reduction. It was found that simultaneous reduction of smoke and NOx emission was achieved with diesel fuel (95 vol-%) and DMM (5 vol-%) blended fuel and cooled EGR method (15%).

Our environment is faced with serious problems related to the air pollution from automobiles in these days. In particular, the exhaust emissions from the diesel engines are recognized main cause which influenced environment strong. In this study, the potential of biodiesel fuel and oxygenated fuel (ethylene glycol mono-n-butyl ether; EGBE) was investigated as an effective method of decreasing the smoke emission. The smoke emission of blending fuel (EGBE 0~20 vol-%) was reduced in comparison with diesel fuel and it was reduced approximately 64% at 2000 rpm, full load in the 20% of blending rate. But torque and brake specific energy consumption (BSEC) didn't have no large differences. But, NOx emissions from biodiesel fuel and EGBE blended fuel were increased compared with diesel fuel.

대기오염에 관한 관심은 국내·외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차와 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 이용하여 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후 처리 시스 템 등의 많은 접근을 통하여 차량 유해 배기가스를 감소시키려고 노력하고 있다. 이러한 연구들은 가솔 린 자동차의 배출가스 및 가솔린 차량의 PM 입자 배출 등의 두 가지 이슈로 진행되고 있다. 자동차의 배출가스 및 PM(입자상 물질) 입자는 환경오염과 인체에 악영향을 주는 많은 문제를 일으키고 있다. 추 가로, 함산소 첨가제로서 연료에 포함된 MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether)에 대한 환경 문제점을 연 구하고 있다. 연구자들은 MTBE가 건강에 미치는 영향에 대한 많은 데이터를 가지고 있다. 이러한 데이 터는 높은 MTBE 용량에서 잠재적인 발암 물질 임을 결론짓고 있다. 함산소 연료첨가제 유형 (MTBE, 바이오 ETBE, 바이오 에탄올, 바이오 부탄올)에 기초하여, 본 논문 은 가솔린 연료 물성 및 증발가스 배출 특성에 대해 산소함량의 영향을 검토하였다. 또한, 연료물성에 대한 휘발유 차량의 가속 및 출력 성능을 평가하였다.

Microstructural and mechanical properties of Ni-YSZ fabricated using SPS processing have been investigated at various sintering temperatures. Our study shows samples to be applied as a SOFC anode have the proper porosity of 40% and high hardness when processed at 1100ºC. These results are comparable to the values obtained at 100- 200ºC higher sintering temperature reported by others. This result is important because when the fabrication processes are performed above 1100ºC, the mechanical property starts to decrease drastically. This is caused by the fast grain coarsening at the higher temperature, which initiates a mismatch between thermal expansion coefficients of Ni and YSZ and induces cracks as well.

In the segmented-in-series solid-oxide fuel cells (SIS-SOFCs), fabrication techniques which use decalcomania paper have many advantages, i.e., an increased active area of the electrode; better interfacial adhesion property between the anode, electrolyte and cathode; and improved layer thickness uniformity. In this work, a cell-stack was fabricated on porous ceramic flattened tube supports using decalcomania paper, which consists of an anode, electrolyte, and a cathode. The anode layer was 40μm thick, and was porous. The electrolyte layers exhibited a uniform thickness of about 20μm with a dense structure. Interfacial adhesion was improved due to the dense structure. The cathode layers was 30μm thick with porous structure, good adhesion to the electrolyte. The ohmic resistance levels at 800, 750 and 700˚C were measured, showing values of 1.49, 1.58 and 1.65Ω·cm2, respectively. The polarization resistances at 800, 750 and 700˚C were measured to be 1.63, 2.61 and 4.17cm2, respectively. These lower resistance values originated from the excellent interfacial adhesion between the anode, electrolyte and cathode. In a two-cell-stack SOFC, open-circuit voltages(OCVs) of 1.915, 1.942 and 1.957 V and maximum power densities(MPD) of 289.9, 276.1 and 220.4mW/cm2 were measured at 800, 750 and 700˚C, respectively. The proposed fabrication technique using decalcomania paper was shown to be feasible for the easy fabrication of segmented-in-series flattened tube SOFCs.

바이오디젤은 식물성유지, 동물성유지 그리고 폐식용유를 전이에스테르화 반응을 시켜 만들어진 것으로 경유를 대체할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 다양한 원료의 식물성유지 (대두유, 폐식용유, 유채유, 면실유, 팜유)로부터 얻어진 바이오디젤의 연료 특성을 알아보았다. 다양한 식물성유지 원료로부터 얻어진 바이오디젤은 지방산메틸에스테르 함량, 동점도, 인화점, 필터막힘점, 글리세린 함량을 분석하였다. 바이오디젤의 품질기준과 시험방법은 한국 표준과 유럽 표준인 EN14214에 따라 시험하였다. 대두유, 폐식용유, 유채유, 면실유 바이오디젤은 불포화지방산이 많이 포함되어 있는 반면에 팜유 바이오디젤은 포화지방산이 많이 함유되어 있다. 저온특성, 동점도, 산화안정도와 같은 바이오디젤의 연료 특성은 지방산메틸에스테르의 구성 성분과 관련이 깊다.

La1-xSrxMnO3(LSM,0≤x≤0.5) powders as the air electrode for solid oxide fuel cell were synthesized by a glycine-nitrate combustion process. The powders were then examined by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The as-formed powders were composed of very fine ash particles linked together in chains. X-ray maps of the LSM powders milled for 1.5 h showed that the metallic elements are homogeneously distributed inside each grain and in the different grains. The powder XRD patterns of the LSM with x< 0.3 showed a rhombohedral phase; the phase changes to the cubic phase at higher compositions(x≥0.3) calcined in air at 1200˚C for 4 h. Also, the SEM micrographs showed that the average grain size decreases as Sr content increases. Composite air electrodes made of 50/50 vol% of the resulting LSM powders and yttria stabilized zirconia(YSZ) powders were prepared by colloidal deposition technique. The electrodes were studied by ac impedance spectroscopy in order to improve the performance of a solid oxide fuel cell(SOFC). Reproducible impedance spectra were confirmed using the improved cell, which consisted of LSM-YSZ/YSZ. The composite electrode of LSM and YSZ was found to yield a lower cathodic resistivity than that of the non-composite one. Also, the addition of YSZ to the La1-xSrxMnO3 (0.1≤x≤0.2) electrode led to a pronounced, large decrease in the cathodic resistivity of the LSM-YSZ composite electrodes.

In order to test the applicability of bunker-A in a diesel engine for small-fishing boat, the investigation of the engine performance and the exhaust emission was performed under various conditions of fuel property, intake air pressure and fuel temperature. It was also performed based on IMO NOx Technical code. At high load, the energy consumption rate of bunker-A was lower than that of diesel oil, and the characteristics of exhaust emission of bunker-A were similar to those, and NOx emission rates of both fuels satisfied the IMO NOx emission regulation limits. The energy consumption rate and characteristics of exhaust emission were improved as the intake air pressure was increased, but these were not improved remarkably as the temperature of bunker-A was heated. However, at low load the energy consumption rate, CO emission rate and HC emission rate of bunker-A were higher than those of diesel oil, but NOx emission rates of the fuels were about the same. In addition, at low load the energy consumption rate and CO emission rate of bunker-A were increased as the intake air pressure and the temperature were higher than normal conditions. Accordingly, it is thought that the use of bunker-A in a kind of test engine is possible at high load. On the other hand, it is thought that more research is needed to improve the combustion efficiency under low temperature and low load condition.

기존 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 단점을 극복하기 위해 고체전해질 알카라인연료전지(SAMFC)가 근래에 많이 연구되고 있다. 본 논문에서는 술폰화 폴리벤지이미다졸(PBI) 유도체를 이용하여 SAMFC용 막을 제조하였다. 술폰화 폴리벤지이미다졸 유도체는 KOH에 의해 쉽게 도핑되고 도핑된 막은 높은 OH-의 전도도와 기계적 강도를 보였다. 특히 sPBI-co-PBI (술폰화 PBI : 비술폰화 PBI = 75 : 25)의 경우, 90℃ 100% 상대습도 하에서 2.98 × 10 -2 S/cm의 높은 OH-의 전도도를 보였다.

The potential possibility of oxygenated fuel for di-ether group oxygenated additives such as Methyl tertiary butyl ether(MTBE) and diethylene glycol dimethyl ether(DGM) were investigated for the sake of exhausted smoke reduction from diesel engine. They include oxygen content approximately from 18% to 36%, it is a kind of oxygenated fuel that the smoke emission of them is reduced remarkably compared with commercial diesel fuel. In the experiment by gas chromatography, unburned hydrocarbons of oxygenated fuel were reduced than those of commercial diesel fuel.

최근 국제 유가의 상승으로 인한 선박 운용비를 절감하기 위하여 중소형 선박에서도 저질연료유의 사용이 검토되고 있는 추세이다. 이 연구에서는 현재 중소형 선박에서 연료유로 사용중인 경유와 중유MF380을 혼합하여 소형선박에 사용이 가능하도록 제조한 혼합연료유인 MF30 연료유에 대하여 그 물리 화학적 특성을 분석하고 정제처리 및 연료유첨가제 효과에 대해 알아보았다. 연구결과 두 가지 전처리 방식인 원심식청정기와 가열 및 균질 방식(M.C.H)의 효과는 다소 미약하였지만, 유동점과 인화점은 다소 낮아졌다. 연료유첨가제로 인한 개질 효과는 뚜렷이 나타나지 않았다.

본 연구에서는 SEBS와 여러 가지의 유기화물로 처리된 MMT type의 clay를 이용하여 SSEBS-clay 하이브리드 막을 용액법으로 제조하였다. clay의 함량은 5 phr로 고정하였다. 용액법을 사용하여 clay를 SEBS에 분산시켰으며, 제조된 SSEBS-clay 하이브리드에서 clay의 특성피크가 완전히 박리되거나 이동하는 XRD 결과로부터 고분자의 clay 층간삽입을 확인하였다. Clay의 종류에 따라서 제조된 SSEBS-clay 하이브리드 막의 가스투과도, 기계적 물성 및 열적 성질을 측정하였다. SSEBS-clay 하이브리드 막은 clay 자체의 도입과 층간거리의 확대로 기체분자의 tortuosity를 증가시켜서 가스투과도를 저하시키는 것을 확인하였다.

Many researchers have been focused on polymer electrolyte membrane (PEM) to improve performance of a fuel cell. Sulfonpolyimide with hydrocarbon was synthesized from ODA (4,4-diaminodiphenyl ether), ODADS (4,4-diaminodiphenyl ether-2,2-disulfonic acid), NTDA (1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylicdianhydride) and CSA (chlorosulfonic acid). In order to estimate the feasibility as a fuel cell, the performance of sulfonpolyimide was analyzed through a swelling degree, IEC (ion exchange capacity), ion conductivity and TEM (transmission electron microscope). As the results of this performance test, swelling degree, IEC and ion conductivity were 37%, 0.06 meq/g and 0.08 S/cm respectively, when the CSA concentration was 0.4 M. It was thought that sulfonpolyimide could be used as a fuel cell through improvement of electrolyte membrane.