This study investigated the operating principles of colorimetric freshness indicators, particularly those for relative humidity (RH) and hydrogen sulfide (H2S), and evaluated the applicability of commercially available indicators for food use. The findings not only provide a deeper understanding of how these indicators respond to substances, such as carbon dioxide, volatile basic nitrogen, sulfides, water activity, and ethylene gas, which are produced during quality changes in food, but also pave the way for the development of new food safety technologies. The RH indicator functions by utilizing a dye that undergoes a chemical structural change when reacting with moisture. The H2S indicator uses a dye that changes color upon detecting H2S or volatile basic nitrogen produced when food spoils. Commercial RH indicators effectively indicated changes in the water activity of almonds, pastries, and red pepper powder; however, their ability to predict them diminished during storage. Commercial H2S indicators exhibited a stronger correlation between color change and volatile basic nitrogen levels in exposure to light than without light, as demonstrated when applied to mackerel and clam. Additionally, at the point of spoilage, the degree of color change in the H2S indicators was more distinct in clam than mackerel. Although commercial RH and H2S indicators are available, they must be sensitive, accurate, and irreversibly developed in response to changes in the target food for effective application.

Hydrogen is considered as one of the most promising future energy carriers due to its noteworthy advantages of renewable, environmentally friendly and high calorific value. However, the low density of hydrogen makes its storage an urgent technical problem for hydrogen energy development. Compared with the density of gas hydrogen, the density of liquid hydrogen is more than 1.5 times higher. Liquid hydrogen is thus more advantageous for large-scale storage and transportation. However, due to the large difference between the liquid hydrogen temperature and the environment temperature, an inevitable heat leak into the storage tanks of liquid hydrogen occurs, causing boil-off losses and vent of hydrogen gas. Researches on insulation materials for liquid hydrogen are actively being conducted, but research on support design for minimal heat transfer and enhanced rigidity remains insufficient. In this study, to design support for liquid hydrogen storage tank, technique of thermal-structural coupled analysis including geometry, mesh, and boundary condition were developed using Ansys workbench, and equivalent stress and deformation distributions were analyzed.

Environmental pollution has led to global warming, which threatens human life. In response, hydrogen is gaining attention as a next-generation energy source that does not emit carbon. Due to its explosive nature, special care must be taken in the safe storage and transportation of hydrogen. Among various storage methods, liquefied storage, which can reduce its volume to 1/800, is considered efficient. However, since its boiling point reaches -253°C, the design of an insulation system is essential. For the design of insulation systems applied to large containers, a membrane-type design is required, which necessitates the use of cryogenic adhesives. To evaluate whether the cryogenic adhesive is properly implemented, assessments such as tensile and shear tests are necessary. This study presents a methodology for shear evaluation. Conventional methods for shear evaluation of adhesives result in slippage, preventing proper assessment. Therefore, a method involving drilling holes in the gripper and pulling from the holes must be applied. Optimal design concerning the size and location of the holes is required, and this study derives optimal values based on finite element analysis. By conducting experiments based on the results of this study, it is expected that the risk of gripper damage will be minimized, allowing for accurate evaluation of the adhesive’s performance.

In this paper, a shot peening was conducted to improve fatigue life by increasing resistance to hydrogen embrittlement of STS316 steel, which is widely used in hydrogen environments. First, considering the efficiency of the shot peening process, an effective Almen intensity was selected and applied to the specimen surface. Second, the specimen was hydrogen embrittled at room temperature (25°C) and high temperature (60°C) using electrochemical hydrogen charging. Third, the mechanical property tests (tensile, hardness, roughness) and 4-points rotational bending fatigue tests of the specimen were performed. All mechanical properties decreased, but the fatigue life of the shot peened specimens improved at the both temperature conditions. Ultimately, the fatigue characteristics against hydrogen embrittlement of STS316 steel, which is used in various industrial fields, are improved through an effective shot peening process, and the effect is believed to be very significant.

STCW 협약 A-VI에 의거, 승선 필수 증서를 발급받기 위해 소화 과정 최저 훈련 이수를 거치게 되는 공간이 수소화 훈련장 이다. 선박 화재의 상황과 유사한 장소에서 발생한 화재 진압 훈련을 위한 실습 장소의 특성상, 재실자의 안전을 보장할 수 있는 운영 을 위해 안전성을 수치화하여 평가하고 기준을 수립하는 연구의 필요성이 대두되었다. 화재 안전 평가를 위해 FDS를 기반으로 한 Pyrosim을 활용하여 제연설비 유무에 따른 Case를 설정, vector의 분석을 통한 연기 유동 및 열기에 대한 평가를 수행하였다. 피난 안전 평가는 Pathfinder를 통해 허용 피난시간, 총 피난시간을 수치화된 결과로 해석, 비교하여 안전성을 분석하였다. 각 Case에 대한 안전성 을 평가함으로 제연설비별 기능의 적정성을 수치, 시각적으로 나타내었으며, 현재 운영 상태는 안전성이 양호한 것으로 평가하였다. 집 진설비가 정지한 비상상황은 각 피난시간과 111.2초의 여유시간으로 나타내어 수소화 훈련장의 비상상황에 대한 피난시간의 기준으로 활용할 것을 제시하였다.

The PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger)-type heat exchanger, which was fabricated by etching and diffusion bonding, was used to hydrogen station, VHTR(Very High Temperature Reactor), SMR and so on. The hydrogen station equipped with PCHE-type heat exchanger is necessary to inject the hydrogen gas into facilities, for instance, such as HFCV(Hydrogen Fuel Cell Vehicle) and power systems. The purpose of this study is to investigate the thermal characteristics of thin plate of PCHE depending on constraint conditions through numerical analysis. As the results, it showed that thermal stress of thin plate, which was not performed diffusion bonding at all, was larger than that, which was performed perfect diffusion bonding, and its maximum difference was about 3 times. Further it was confirmed that the thermal characteristics of thin plate could be obtained by investigating the heat flux.

Liquefied hydrogen is attracting attention as an energy source of the future due to its hydrogen storage rate and low risk. However, the disadvantage is that the unit price is high due to technical difficulties in production, transportation, and storage. This study was conducted to improve the design accuracy and development period of needle valves, which are important parts with a wide technical application range among liquefied hydrogen equipment. Since the needle valve must discharge an appropriate flow rate of the liquefied fluid, it is important to determine the needle valve design parameters suitable for the target flow rate. Computational Fluid Dynamics and Artificial Neural Network technology used to determine the design variables of fluid flow were applied to improve the setting and analysis time of the parameter. In addition, procedures and methods for applying the design parameter of needle valves to Convolutional Neural Networks were presented. The procedure and appropriate conditions for selecting parameters and functional conditions of the Convolutional Neural Network were presented, and the accuracy of predicting the flow coefficient according to the design parameter was secured 95%. It is judged that this method can be applied to other structures and machines.

본 연구에서는 온실가스 배출을 감축하기 위해 메탄올을 추진 연료로 사용하는 선박에 수소 연료전지 시스템이 추가된 하 이브리드 시스템 공정을 설계하였다. Case1에서는 메탄올 연료 엔진 시스템을 설계하여, 엔진에 가솔린 대신 메탄올을 연료로 공급했 을 때의 배기가스 배출량을 알아보았다. Case2에서는 Case1에 메탄올 개질 시스템을 추가해, 수소연료전지 시스템을 설계하였다. 이 하 이브리드 시스템에서는 그레이 수소를 생산하며, 엔진과 연료전지의 출력을 조합하여 선박을 구동한다. 하지만 그레이 수소는 수소를 생산하는 과정에서 탄소를 배출한다는 단점이 있다. 이 점을 보안하기 위해 Case3에서는 CCU시스템을 추가하였다. Case2에서 배출한 Flue gas의 이산화탄소를 포집한 후, 그레이 수소와 합성해 블루 메탄올을 생산하였다. 본 연구에서는 Case study를 통해 개질 온도22 0℃, 개질 압력500kPa, SCR은 1.0, flow ratio가 0.7일 때 최적의 운전조건임을 알 수 있었다. Case3의 시스템은 Case1에 비해 탄소 배출량 을 42% 감소시켰다. 결과적으로, Case3의 하이브리드 시스템을 통해 선박의 이산화탄소 배출을 유의미하게 저감할 수 있을 것으로 예 상한다.

As the demand for lithium-ion batteries for electric vehicles is increasing, it is important to recover valuable metals from waste lithium-ion batteries. In this study, the effects of gas flow rate and hydrogen partial pressure on hydrogen reduction of NCM-based lithium-ion battery cathode materials were investigated. As the gas flow rate and hydrogen partial pressure increased, the weight loss rate increased significantly from the beginning of the reaction due to the reduction of NiO and CoO by hydrogen. At 700 °C and hydrogen partial pressure above 0.5 atm, Ni and Li2O were produced by hydrogen reduction. From the reduction product and Li recovery rate, the hydrogen reduction of NCM-based cathode materials was significantly affected by hydrogen partial pressure. The Li compounds recovered from the solution after water leaching of the reduction products were LiOH, LiOH·H2O, and Li2CO3, with about 0.02 wt% Al as an impurity.

본 실험에서는 Ti를 기반으로 한 평판 수소 분리막을 설계하여 제조하였다. 새로운 조성의 Ti를 베이스로 한 수소 분 리막을 찾기 위하여 여러 합금들의 물리화학적 특성과 수소투과도 사이의 상관관계에 대해 조사하였다. 이를 바탕으로 신조성의 합금막 2종(Ti14.2Zr66.4Ni12.6Cu6.8 (70 μm), Ti17.3Zr62.7Ni20 (80 μm))을 설계 및 제조하였다. 제조된 평판 수소 분리막은 300~500°C, 1~4 bar의 조건에서 혼합 가스(H2, N2), sweep 가스(Ar)를 이용하여 수소 투과 실험을 진행하였다. Ti14.2Zr66.4Ni12.6Cu6.8 합금 막은 500°C, 4bar에서 최대 16.35 mL/cm2min의 flux를 가지며, Ti17.3Zr62.7Ni20 합금막은 450°C, 4 bar에서 최대 10.28 mL/ cm2min의 flux를 가진다.

에너지 패러다임의 변화가 요구되는 현대에 수소는 매력적인 에너지원이다. 이러한 수소를 정제하는 기술 중에서 분리막을 이용한 기술은 저비용으로 고순도의 수소를 정제할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 그러나 수소 분리 성능이 뛰어 난 팔라듐(Pd)은 가격이 매우 비싸 이를 대체한 소재가 필요하다. 본 연구에서는 수소 투과 성능은 좋으나 수소 취성에 약한 니오븀(Nb)과 수소 투과 성능은 떨어지나 내구성이 뛰어난 니켈(Ni)과 지르코늄(Zr)을 혼합한 합금으로 분리막을 제조하여 1~4 bar, 350~450 °C 조건에서 수소 투과 특성을 확인하였다. Pd를 코팅하지 않은 Ni48Nb32Zr20 분리막의 경우 최대 0.69 ml/cm2/min의 투과량을 보였으며, Pd가 코팅된 경우에는 최대 13.05 ml/cm2/min의 투과량을 보였다.

수소 동위 원소는 중성자 수에 따라 경수소, 중수소, 삼중수소로 분류될 수 있으며, 각 원소는 특정 분야에서 사용 되고 있다. 구체적으로, 중수소는 전자 산업, 원자력에너지 산업, 분석기술 산업, 의약품 산업, 그리고 통신 산업에서 관심을 받고 있다. 냉각 증류, 열 주기 흡수 공정, Girdler sulfide 공정, 그리고 수전해와 같은 기존의 방법들은 각각의 장단점을 가지 고 있지만, 공통적으로 막대한 에너지를 필요로 하는 공정에 기반한다는 문제점을 가지고 있다. 높은 에너지 효율을 보이는 기술을 기반으로 분리하는 공정의 개발이 요구되는 실정이다. 이런 맥락에서 막을 사용한 수소 동위 원소 분리 기술이 에너 지 소비를 줄이는 유망한 해결책 중 하나라 볼 수 있다. 이 총설에서는 분리막을 활용한 수소 동위원소 분리에 관한 선행 연 구와 그들의 작동 원리를 소개하고자 한다. 특히 최근 제시되고 있는, 그래핀 기반 전기적 펌핑을 통한 수소 동위원소 분리 기술에 대하여 다루고자 한다. 분리막을 활용한 수소 동위원소 분리에 대한 기술은 이제 개념이 제안되기 시작한 단계이며, 많은 부분에서 해결해야 할 난제가 있다. 그러나 이를 달성할 경우 경제적인 효과가 상당할 것으로 판단된다. 이를 위한 향후 연구 방향에 대해서 논하고자 한다.

수소는 연소 과정에서 산소와 반응하여 물과 열만을 생성하며 공해 물질이 배출하지 않아 깨끗한 에너지원으로 간주된다. 이러한 특징으로 산업 활동으로 비롯된 대기 오염, 이상 기후 문제 등을 해결 하기 위한 대책안으로써 수소를 활용한 신재생에너지가 세계적으로 주목받고 있다. 이에 따라 선행 연 구에서는 수직형 탱크 구조의 취약부로 평가되는 지지부 단면 변화에 따른 영향성을 평가하기 위해 수소 생산 인프라 현장 조사를 수행한 바 있으며, 현장 조사 중에 현장 설치된 수소 탱크 강재 지지부 의 부식 문제를 확인하였다. 지지부의 부식은 구조물의 전체 강성을 감소시키며, 재난(지진)에 취약해 져 수소 저장 용기가 손상으로 인한 2차 피해로 이어질 수 있다. 이에 따라 본 연구는 선행 연구의 후속 연구로써 강재 지지부의 부식 문제를 개선하고자 고강도-저중량 재료인 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용한 지지부를 개발하여 수치해석을 통해 CFRP 지지부의 내진 성능평가를 목적으로 한다. 해석에 사용된 수소 탱크는 크게 몸체, 지지부, 기초부, 앵커 볼트로 구성되어 있으며, 지지부는 높이 965mm, 75×75×9.5mm의 L형강 4개로 확인되었다. 지진 하중에 대한 동적 성능을 평가하기 위해 시간이력해석법이 사용되었으며, 적용 동적하중의 경우, ASCE의 ICC-ES에서 제시한 평가 기준에 따라 AC 156 Amplitude 100%의 인공 지진을 적용하였다. 해석 결과, CFRP 지지부와 강재 지지부 상단의 최대 변위가 각각 35.48, 32.54mm로 매우 유사한 것으로 나타났으며, Hashin Damage Criteria를 사용하여 CFRP 지지부의 최대 손상 지수를 측정한 결과 수지의 인장측에서 0.065로 확인되었다. 이는 기준 손상 지수 1 대비 매우 낮은 수준이며, 해석 결과를 종합했을 때 CFRP 지지부는 충분한 안전성을 보이는 것으로 판단된다.