복합재료를 응용한 바나듐 레독스 흐름전지 핵심 부품 개발

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 기계공학과, 2017.2,[v, 122 p. :]The vanadium redox flow battery (VRFB) is a type of energy storage system (ESS) that stores surplus energy during times of low demand and delivers it during peak periods. It enables load leveling when the supply of electric power is unstable, which may improve the efficiency of the use of electricity. The major advantages of the VRFB are its non-explosive nature, its scalability with respect to storage capacity and power, its long lifetime, and the recyclability of its components. Therefore, the VRFB has replaced other ESSs, such as lithium-ion batteries, and the interest in VRFBs has increased rapidly. In this dissertation, to improve the performance and reliability of the VRFB system, the core components of the VRFB have been developed using a carbon composite, which has superior electrical and mechanical properties compared to conventional materials.한국과학기술원 :기계공학과

Surface reinforcement of insulation board for high insulation performance and cryogenic reliability

본 발명은 액화천연가스(LNG)를 저장 및 운반하기 위한 액화천연가스 운반선의 화물창을 개시한다. 본 발명은 LNG가 그 표면에 접촉되는 것으로 열변형으로 인한 수축 및 팽창을 흡수하기 위하여 복수의 주름들이 오목하게 형성되어 있는 복수의 멤브레인들을 구비하는 제1 방벽과, 제1 방벽의 이면에 단열을 위하여 배열되어 있는 복수의 제1 단열폼들을 구비하는 제1 단열층과, 제1 단열층의 이면에 설치되어 있는 제2 방벽과, 제2 방벽의 이면에 단열을 위하여 배열되어 있는 복수의 제2 단열폼들을 구비하는 제2 단열층과, 복수의 제2 단열폼들의 균열을 방지하기 위하여 접착제층에 의하여 제2 단열폼들의 표면에 접합되어 있는 고강도 보강층으로 구성되어 있다. 고강도 보강층은 접착제층보다 강성이 큰 복수의 고강도 섬유들을 갖는 섬유강화 복합재료 시트를 포함하고, 섬유강화 복합재료 시트는 제2 단열층과 가까워질수록 고강도 섬유들의 부피분율이 낮아지게 구성되어 있다. 또한, 고강도 보강층은 제2 단열폼들의 표면에 접합되어 있고 접착제층보다 강성이 큰 제1 고강도 섬유들을 갖는 제1 섬유강화 복합재료 시트와, 제1 섬유강화 복합재료 시트의 표면에 접합되어 있으며 접착제층보다 강성이 큰 제2 고강도 섬유들을 갖는 제2 섬유강화 복합재료 시트를 포함하고, 제1 고강도 섬유들의 섬유부피분율은 제2 고강도 섬유들의 섬유부피분율보다 낮게 구성되어 있다. 본 발명에 의하면, 열응력이 집중되는 제2 단열층의 표면에 고강도 보강층이 보강되어 단열성능과 건전성을 높일 수 있다. 또한, 제2 단열층의 구성이 간단해져 생산성을 향상시키고, 생산비를 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다

INSULATION BOARD

본 발명은 액화천연가스 등의 극저온 액체를 보관 및 운반하기 위한 극저온 액체 저장 시스템에 사용되는 단열보드의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 개방단부를 갖는 캐버티가 형성되어 있는 사각 상자 형태의 금형을 준비하고, 캐버티의 바닥에 패널을 배치한다. 캐버티의 내면에 이형성을 갖는 면재를 부착하고, 개방단부에 방벽을 배치한다. 방벽 위에 개방단부를 덮는 커버 플레이트를 장착하고, 패널과 방벽 사이에 발포성형재료를 주입하여 단열폼을 발포성형한다. 단열폼의 목표 밀도에 대한 자유 발포 밀도의 충진 비율은 1.3 이상이 되도록 한다. 또한, 단열폼을 발포성형한 후, 패널, 면재, 방벽과 단열폼이 동시경화되도록 단열폼을 후경화한다. 단열폼 안에 삽입되도록 캐버티에 보강섬유를 넣거나 발포성형재료에 보강섬유를 혼합한다. 본 발명에 의하면, 발포성형재료를 금형에 발포성형하여 단열보드를 제조하는 것에 의하여 단열보드의 물성을 향상시키고, 단열보드의 치수를 정확하게 제조하여 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 단열폼, 방벽, 패널과 면재가 동시경화되어 제조 공정이 간단해지므로, 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 물성의 변화를 방지하고, 수명을 보장할 수 있다

Electrolyte monitoring method in redox flow battery

본 발명은 레독스 흐름전지의 전해질 누설 감지 및 모니터링 센서와 이를 이용한 레독스 흐름전지의 전해질 누설 감지 방법 및 전해질 모니터링 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전해질 누설 감지 및 모니터링 센서는 전해질이 유입될 수 있는 다공성 구조를 가지며, 전해질의 유입에 따라 전기전도도가 변화되도록 구성된 다공성 유전체 층과, 상기 다공성 유전체 층의 양면에 결합하며, 상기 다공성 유전체에 전해질이 유입될 수 있는 이동 경로를 제공하고, 상기 다공성 유전체의 전기 전도도의 변화를 전달하는 전극으로서 작용하는 한 쌍의 다공성 전도체 층을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 전해질 누설 감지 및 모니터링 센서는 대용량의 레독스 흐름전지의 사용 및 관리에 있어서 인력으로 감지하기 어려운 전해질의 미세한 누설을 자동으로 감지하고 레독스 흐름전지에 흐르는 전해질의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다

Fabrication process to make composite bonded with fiber felt on composite surface

본 발명은 섬유펠트(Fiber felt)의 섬유가 노출되도록 섬유강화 복합재료(Fiber Reinforced Composite, FRC)의 표면에 접합되어 있는 FRC의 제조 방법을 개시한다. 원재료 적층물은 복수의 보강섬유들과 복수의 보강섬유들을 고정하도록 복수의 보강섬유들에 함침되어 있는 매트릭스를 구비한다. 원재료 적층물에 압력과 열을 가하여 원재료 적층물을 압밀·불완전 경화시키고, 원재료 적층물의 맨 위에 섬유펠트를 적층한다. 원재료 적층물과 섬유펠트에 압력과 열을 가하여 섬유펠트의 이면은 매트릭스에 접합되는 접합섬유부분으로 되고 섬유펠트의 표면은 그 섬유가 노출되는 노출섬유부분으로 되도록 원재료 적층물을 압밀·완전 경화시킨다. 원재료 적층물은 매트릭스의 온도를 상승시키는 제1 승온구간, 원재료 적층물에 가해지는 압력을 증가시키는 제1 정온구간, 매트릭스의 유리전이온도까지 상승시키는 제2 승온구간과 원재료 적층물을 완전 경화시키는 제2 정온구간으로 이루어지는 경화 사이클을 통하여 경화시킨다. 본 발명에 의하면, 섬유펠트의 섬유가 노출되도록 FRC의 표면에 접합되어 다른 부재와 접착조인트(Adhesive joint)를 구성하는 경우 접착성을 향상시킬 수 있다. 따라서 FRC의 표면처리가 불필요하여 생산성을 향상시키고, 생산비를 절감할 수 있다. 또한, PEMFC나 레독스 흐름전지의 FRC 분리판을 제조하는데 매우 유용하게 채택할 수 있다

METAL MEMBRANE ASSEMBLY FOR CRYOGENIC LIQUID CONTAINMENT SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 액화천연가스 등의 초저온 액체를 저장 및 운반하기 위한 초저온 액체 저장 시스템용 금속 멤브레인 조립체 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 금속 멤브레인 조립체는 윗면에 복수의 주름이 형성되어 있는 금속 멤브레인과, 복수의 주름에 가해지는 외압을 지지하도록 복수의 주름 안에 장착되어 있고 아랫면이 개방되어 있는 압력 지지 구조물로 구성된다. 본 발명의 제조 방법은 초저온 액체 저장 시스템용 금속 멤브레인의 주름 안에 장착하여 외압을 지지하기 위한 압력 지지 구조물의 재료를 하부 금형의 캐버티 안에 넣고, 하부 금형의 캐버티와 상기 압력 지지 구조물의 재료 사이 또는 상기 압력 지지 구조물의 재료 위 중 한 곳 이상에 진동 및 충격을 감쇠할 수 있는 감쇠층의 재료를 넣는다. 압력 지지 구조물의 재료와 감쇠층의 재료를 상부 금형의 돌기에 의하여 가압하여 압력 지지 구조물과 감쇠층을 형성하고, 압력 지지 구조물과 감쇠층을 하부 금형의 캐버티로부터 분리한다. 본 발명에 의하면, 금속 멤브레인의 주름 안에 개방 형태의 압력 지지 구조물이 장착되어 주름에 작용되는 외압을 지지함으로써, 외압 지지 성능을 크게 향상시키고, 진동 및 충격을 효과적으로 감쇠하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 금형을 이용하는 압축성형에 의하여 용이하게 제조되어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다