RnDCircle Logo
진철규 연구실
경남대학교 기계공학부 진철규 교수
적층제조
미세유로 바이폴라 플레이트
주조 시뮬레이션
연구 영역
기본 정보
논문·특허
구성원

진철규 연구실

경남대학교 기계공학부 진철규 교수

진철규 연구실은 금속재료를 대상으로 소성가공·주조·적층 제조의 공정 변수를 설정하고, CAE 기반 해석과 시험평가를 통해 미세조직 및 물성 변화를 규명하는 연구를 수행합니다. 특히 연료전지용 바이폴라 플레이트의 미세유로 구조를 설계하고 적층 공정으로 구현하여 성능 경향을 평가합니다. 또한 알루미늄 및 아연계 합금의 열처리와 반고상 성형 거동을 분석하고, 성형·충돌 상황에서 응력과 에너지 분포를 예측하여 부품 건전성과 성능을 확보하는 기술 역량을 보유하고 있습니다.

적층제조미세유로 바이폴라 플레이트주조 시뮬레이션반고상 성형열처리 공정
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
연료전지 분리판 미세유로 설계 및 소결·적층 기반 성능 평가 연구 thumbnail
연료전지 분리판 미세유로 설계 및 소결·적층 기반 성능 평가 연구
Fuel-Cell Bipolar Plate Microchannel Design and Additive/Fabrication Performance Evaluation
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

15총합

5개년 연도별 피인용 수

51총합
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 0
·
2025
Casting Simulation-Based Design for Manufacturing Backward-Curved Fan with High Shape Difficulty
Chul Kyu Jin
IF 2.5 (2025)
Metals
형상 구현 난이도가 높은 대형 후향곡면 팬을 설계하였으며, 팬의 성능은 전산유체역학으로 대략 예측하였다. 알루미늄 사형 주조를 위한 3개의 게이팅 시스템을 설계하여 팬을 제조하였다. 주조 시뮬레이션을 통해 용융 금속의 유동 패턴과 응고 과정을 분석하였다. 적용한 유형은 4개의 게이트를 갖는 바텀업(bottom-up), 10개의 게이트를 갖는 바텀업, 그리고 피더(feeder)를 갖는 탑다운(top-down) 3종이다. 4개의 게이트를 갖는 바텀업의 시뮬레이션 결과, 얇은 블레이드로 용융 금속이 유입되는 동안 큰 온도 손실이 발생하였으며, 액상선(liquidus) 온도 이하의 온도 범위가 나타났다. 비균일한 온도 분포로 인해 응고 패턴 또한 균일하지 않았다. 10개의 게이트를 갖는 바텀업은 유동 및 응고 패턴이 거의 유사하나, 용융 금속의 온도 손실을 약간 감소시키는 효과가 있었다. 탑다운 유형은 온도 손실이 훨씬 작았으며, 바텀업 유형에 비해 용융 금속이 몰드 캐비티로 더 잘 유입되고, 방향성 응고 패턴이 형성되었다. 또한 피더는 두꺼운 부분의 수축에 대한 보상 리저(riser) 역할도 하므로, 기공(porosity)에 관한 시뮬레이션 결과 역시 크게 감소하였다. 탑다운 유형으로 주조된 팬은 미충전 부위 없이 건전성을 확보하였다.
https://doi.org/10.3390/met15020099
Casting
Mechanical engineering
Engineering drawing
Computer science
Engineering
Materials science
Composite material
2
Article
|
·
인용수 2
·
2023
Stainless steel bipolar plates with rectangular micro channels by additive manufacturing: Effect channel width on fuel cell performance
Chul Kyu Jin, Jae Hyun Kim, Bong‐Seop Lee, Sung Hwan Bae
IF 2.6 (2023)
Fuel Cells
혁신적인 적층제조(additive manufacturing) 기법을 사용하여 제작된 스테인리스강 양극/양극(바이폴라) 플레이트(BP)는 연료전지 성능을 향상시키고 비용을 절감할 수 있다. 저가의 막-전극 어셈블리(MEA)에서 양극(anode) 측 백금(Pt) 로딩을 낮추는 한편, 직사각형 미세 채널을 갖는 BP를 사용함으로써 낮은 비용으로도 높은 전류 밀도를 얻을 수 있다. 직사각형 채널의 폭을 달리한 후, 뱀형(serpentine) 유로장(flow field)을 갖는 3종의 BP를 설계하였다. 두 가지 종류의 MEA를 사용하였다. 첫째는 양극에서 Pt 로딩이 0.12 mg cm −2 인 경우이고, 둘째는 0.50 mg cm −2 인 경우이다. 양극 Pt 로딩이 0.12 mg cm −2 인 MEA를 사용하면, 채널 폭이 감소할수록 높은 전류 밀도가 얻어진다. 300 µm 채널을 가진 BP의 전류 밀도는 1.205 A cm −2 로, 500 µm 채널을 가진 BP보다 31.4% 높고, 940 µm 채널을 가진 BP보다 70.2% 높다. 그러나 Pt 로딩이 0.50 mg cm −2 인 MEA를 시험에 적용하면 반대의 결과가 나타난다. 채널 폭이 좁아질수록 전류 밀도는 감소한다. 장기 운전에서는 단기 운전과 유사한 경향의 전류 밀도가 관찰된다.
https://doi.org/10.1002/fuce.202300100
Anode
Materials science
Current density
Electrode
Current (fluid)
Composite material
Channel (broadcasting)
Analytical Chemistry (journal)
Electrical engineering
Chemistry
3
Article
|
인용수 10
·
2022
Powder Bed Fusion 3D Printing and Performance of Stainless-Steel Bipolar Plate with Rectangular Microchannels and Microribs
Chul Kyu Jin, Jae Hyun Kim, Bong‐Seop Lee
IF 3.2 (2022)
Energies
양극판(bipolar plate, BP)에 적용되는 연료전지의 고성능을 위해서는 직사각형 채널, 마이크로채널 폭, 마이크로-리브, 충분한 채널 개수, 적절한 채널 깊이 및 혁신적인 유동장(flow field) 설계가 구성 관점에서 구현되어야 한다. 본 연구에서는 연료전지 성능을 향상시키기 위해 분말 베드 융합(powder bed fusion, PBF) 3D 프린터로 마이크로채널 유동장을 갖는 스테인리스강 BP를 제작하였다. 삼중 세르펜타인(triple serpentine) 유동장, 직사각형 채널, 300 μm 채널 폭, 300 μm 리브, 500 μm 채널 깊이를 갖는 BP를 설계하였다. 출력은 유동장까지 완벽하게 완료되었다. 열변형에 의한 굽힘 현상은 두께를 2 mm로 설계함으로써 제작된 BP에서는 발생하지 않았다. 제작된 스테인리스강 BP를 사용하여 성능 시험을 수행하였다. 전류밀도 값은 0.6 V에서 1.2052 A/cm2이었다. 이 값은 940 μm 채널(직사각형, 940 μm 리브, 및 500 μm 채널 깊이)을 갖는 BP보다 52.8% 더 높다. 또한 이 값은 940 μm 채널(직사각형, 940 μm 리브, 및 1000 μm 채널 깊이)을 갖는 흑연(graphite) BP보다 24.9% 더 높다. 전류밀도 값은 0.6 V에서 260 h 동안 측정하였다.
https://doi.org/10.3390/en15228463
Microchannel
Materials science
Channel (broadcasting)
Composite material
Flow (mathematics)
Cube (algebra)
Graphite
Bending
Electrical engineering
Geometry
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2021제어 헤드 조립체1020210131648
등록2013전자 교반을 이용한 액상 또는 레오로지 소재의 박막 부품 제조장치1020130000808
전체 특허

제어 헤드 조립체

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210131648

전자 교반을 이용한 액상 또는 레오로지 소재의 박막 부품 제조장치

상태
등록
출원연도
2013
출원번호
1020130000808