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Effect of Niobium and Tin on Mechanical Properties of Zirconium Alloys
김경호,최병권,백종혁,김선재,정용환,Kim, Gyeong-Ho,Choe, Byeong-Gwon,Baek, Jong-Hyeok,Kim, Seon-Jae,Jeong, Yong-Hwan Materials Research Society of Korea 1999 한국재료학회지 Vol.9 No.2
2원계 (Zr-xNb, Zr-xSnl 와 3원계 (Zr-O.8Sn-xNb, Zr-O.4Nb-xSnl Zr합금의 기계적 특성에 미치는 Nb와 Sn의 영향올 조사하기 위하여 인장시험 빛 마세조직 분석을 실시하였다. Nb와 Sn량이 많이 첨가될수록 2원계와 3원계 합금의 강도는 정진적으로 증가하는 경향을 보이는데, Nb와 Sn이 고용도 이상으로 첨가될 때 강도중가는 더욱 두드러진 것으로 냐타났다. 강도 증가현상을 고용강화, 석출강화, 결정립 미세화에 의한 강화, 집합조직에 의한 강화효과 관정에서 분석한 결과, 고용강화 효과가 가장 두드러지며 Nb와 Sn이 고용도 이상에서는 석출강화가 강도에 기여하는 것으로 냐타났다. 합금원소 첨가에 따른 결정립미세화도 강도에 약간은 영향을 미치는 것으로 사료된다. 그러나 집합조직은 합금원소 변화에 따라서 거의 변화가 없는 것으로 냐타났으므로 집합조직은 강도증가에 기여하지 않는 것으로 생각된다. To investigate the effect of niobium and tin on the mechanical properties of zirconium alloys, the tensile test and the microstructural analysis were performed on the Zr-based binary(Zr-xNb, Zr-xSn) and ternary(Zr-0.8Sn-xNb, Zr-0.4Nb-xSn) alloys. As the content of Nb or Sn element increased, the strengths of the Zr-based alloys tended to gradually increase. The increase of mechanical strength was remarkable strength was remarkable in the range more than the solubility of Nb and Sn. The strengthening effects were discussed on the basis of the solid solution hardening, the precipitate hardening, the grain size effect, and the texture effect. The mechanical strength is mainly controlled by the solid solution hardening and additionally by the precipitate hardening in the content more than solubility limit of Nb and Sn. The grain refinement also has a slight effect on the strength of the zirconium alloys with the addition of Nb and Sn. However, the texture effect can be excluded due to the same Kearns number regardless of the content of alloying elements.
AC Impedance Characteristics of the Corroded Hydrogen-Charged Zircaloy-4 Alloy
김선재,김경호,백종혁,최병권,정용환,Kim, Seon-Jae,Kim, Gyeong-Ho,Baek, Jong-Hyeok,Choe, Byeong-Gwon,Jeong, Yong-Hwan Materials Research Society of Korea 1999 한국재료학회지 Vol.9 No.2
The 250ppm hydrogen-charged Zircaloy-4 sheets, homogenized at $400^{\circ}C$ for 72hrs in vacuum, were corroded under the autoclave conditions of $350^{\circ}C$, 2350psi. The corrosion behavior of the Zircaloy-4 sheets was evaluated by measuring their weight gains with the exposure time. The electrical characteristics were investigated in the ranges of 5000~1x10\ulcornerHz using AC impedance technique in 1N $H_2$$SO_4$aqueous solution. The corrosion rate of the hydrogen charged specimen was more rapid than the normal specimen at the early stage of the corrosion. With a longer corrosion time, however, the normal specimen corroded faster than the hydrogen-charged specimen. At the same time the hydrogen pickup in the hydrogen-charged specimen was more suppressed compared with the normal specimen. Such appears to be occurred because the impedance for the movement of the hydrogen ion into the metal was higher in the hydrogen-charged specimen compared to normal specimen at the interface between the oxide layer and the uncorroded metal. Thus the corrosion rate of the hydrogen-charged specimen was likely to be decreased with a longer corrosion time.
베트남 현지 바이오매스의 화력발전 연료 적용성에 대한 연소특성 연구
정태용(Tae-Yong Jeong),김경호(Kyeong-Ho Kim),이지환(Ji-Hwan Lee),찐 비엣 티에우(Viet Thieu Trinh),조장호(Jang-Ho Cho),김재성(Jae-Sung Kim),리쥔제(Jun Jie Li),전충환(Chung-Hwan Jeon) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
최근 전력생산을 위한 발전 현장뿐만 아니라 에너지 연료를 활용한 산업전반으로부터 발생하는 온실가스 및 미세먼지와 같은 환경유해인자에 대한 관심이 급증함에 따라 이를 효율적으로 저감하고 제어하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 분위기 가운데, 2015년 COP21협약을 통해 국내뿐만 아니라 선진국과 개발도상국이 함께 신기후체제에 대응하는 것에 동의하였으나 대다수 신남방국가들은 여전히 석탄과 같은 화석연료 사용애 의존하고 있으며 온실가스 및 미세먼지 배출량 증가율이 급격하게 높아지고 있는 실정이다. 현재 온실가스 증가율 세계 2위 국가인 베트남의 경우, 온실가스의 자발적 감축 목표가 8%로 설정되어 있으나 2030년까지 매년 8%씩 에너지 수요가 증가할 것으로 예상됨에 따라 급격한 전력 수요 증가를 충당하기 위해 석탄 화력발전 비중의 증가가 예상되어 매우 도전적인 감축 노력과 함께 석탄 연료를 대체할 친환경적인 연료 개발이 시급하다. 이를 위해 베트남 정부의 주도하에 현지의 풍부한 바이오매스 자원을 발전용 연료로 활용하기 위한 방안을 논의하고 있으나 베트남의 열악한 교통 인프라 및 관련 기술의 한계로 에너지 밀도가 낮은 바이오매스의 혼소 및 전소 발전이 활발히 이루어지지 못하고 있다, 결국, 석탄 화력발전의 환경성과 발전 단가 등의 종합적인 운영항목들을 고려해볼 때, 고밀도 에너지를 갖는 바이오매스 기술이 적용된다면 현지 자원을 활용한 연료전환이 가능할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 바이오매스 자원을 통한 연료전환을 위해 반탄화 기술을 적용한 베트남 현지의 바이오매스 연료를 분석하여 이들의 환경성 및 연소 특성을 확인하고 이로부터 베트남 현지 발전현장에 적용하기 위한 전산해석 parameters를 도출하여 친환경 고품위 바이오매스의 현지 적용가능성을 위한 연구를 수행하였다.
핵연료피복관용 Zr 합금의 부식특성 및 산화막 미세구조
정용환,백종혁,김선재,김경호,최병권,정연호,Jeong, Yong-Hwan,Baek, Jong-Hyeok,Kim, Seon-Jae,Kim, Gyeong-Ho,Choi, Byeong-Gwon,Jung, Yeon-Ho 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.4
Zr합금의 부식거동을 평가하기 위하여 여러 가지 1족 알칼리 수산화물 용액 (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH)에서 autoclave를 이용하여 300일까지 부식시험을 실시하였다. 산화막 특성은 TEM을 이용하여 천이전과 천이후에 동일 산화막두께를 갖도록 준비된 부식시편에 대해 수행되었다. 실험결과를 고려할 때 금속이온은 부식과정에서 매우 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다. 즉 $Li^+$가 $Zr^{4+}$ 치환하여 산소농도는 증가하고 부식은 가속되는데 산화막 내부의 barrier layer에서 $Li^-$치환이 부식을 제어하는 것으로 판단된다.동일 두께의 산화막 일지라도 산화막의 구조는 모두 다르다. 32.5mmol LiOH에서 생성된 산화막온 천이전,후에 관계 없이 많은 기공이 함유된 등축정 구조를 갖는다. 반면에 NaOH에서 생성된 산화막은 천이전에는 주상정 구조를 갖지만 천이후에는 다공성의 등축정 구조로 바뀐다. KOH용액에서는 천이전에는 주상정과 비정질 산화막의 이중 구조를 갖지만 천이후에는 비정질 산화막은 사라직 전반적으로 주상정 구조가 형성된다. 부식거동과 산화막 관찰로부터 금속이온의 산화막내 치환이 부식속도와 산화막 미세구조를 지어한다는 것을 알 수 있었다. The corrosion characteristics of zirconium alloys have been investigated in various aqueous solutions of LiOH. NaOH, KOH, RbOH. and CsOH at 3S$0^{\circ}C$. The concentrations of solutions were set to 4.3 mmol and 32.Smmol with equimolar $M^+$ and OH . The oxide characterization was performed using TEM on the samples corroded in 32. Smmol LiOH, NaOH, and KOH solution. The samples were prepared to have the same oxide thickness for the pretransition and post- transition regimes. Considering the trend of experimental data, the cation would playa major role in the corrosion process of Zr alloys in alkali hydroxide solutions. The microstructures of the oxides formed in various solutions were quite different. In LiOH solution the oxides grown in pre-transition as well as post-transition had the equiaxed structures with many pores and open grain boundaries. The oxides grown in NaOH solution had the protective columnar structures in pre-transition and the equiaxed structures with many open grain boundaries in post- transition. On the other hand. in KOH solution the columnar structure was maintained from pre- transition to post- transition. It was considered that the cation incorporation into zirconium oxide controlled the oxide characteristics and the corrosion acceleration in alkali hydroxide solutions.