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흐름 전지 내에서 다공성 전극과 상기 다공성 전극의 일 면상에 기지정된 패턴으로 구현되어 인가된 전해질을 상기 다공성 전극으로 공급하는 유동 채널에 의해 형성되어 전해질이 전달되는 유동 경로의 유로 구조를 확인하고, 확인된 유로 구조에 따라 상기 다공성 전극과 상기 유동 채널 각각을 기지정된 거리 간격을 갖는 다수의 노드를 기준으로 구분하며, 구분된 다수의 노드 중 인접한 노드들이 전해질 유동을 방해하는 저항으로 연결되는 구조의 네트워크 모델을 생성하는 네트워크 모델 생성부; 및 상기 네트워크 모델의 다수의 노드 각각에서 유입 및 유출되는 유량이 질량 보존 법칙을 만족하고, 상기 다수의 노드 중 서로 인접한 노드를 연결하는 저항으로 이루어지는 폐루프에서의 압력 강하가 에너지 보존 법칙을 만족하도록, 상기 네트워크 모델의 각 노드 사이의 유량 및 압력 강하를 계산하는 네트워크 해석부를 포함하는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제1항에 있어서, 상기 네트워크 모델 생성부는 유동 경로를 구성하는 다공성 전극과 유동 채널의 유로 구조를 확인하고, 확인된 유로 구조에 따라 상기 유동 채널을 밴딩 또는 분기 위치를 기준으로 다수의 구간으로 분해하고, 구분된 구간 중 서로 평행하게 배치되는 다수의 구간을 다시 기지정된 채널 길이 단위로 구분하며, 상기 채널 길이와 서로 평행하게 배치된 다수의 구간 사이의 간격에 대응하여 설정되는 전극 길이에 따라 상기 다공성 전극의 영역을 구분하는 유동 경로 분해부; 및 상기 유동 경로 분해부에 의해 구분되는 위치 각각을 노드로 설정하고, 설정된 노드 중 인접한 노드 구간을 저항으로 모델링하여 상기 네트워크 모델을 획득하는 네트워크 모델 획득부를 포함하는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제2항에 있어서, 상기 네트워크 모델 획득부는 상기 유동 채널에서 설정된 노드들은 상기 유동 채널이 형성된 패턴에 따라 저항으로 연결되는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제3항에 있어서, 상기 네트워크 모델 획득부는 상기 유동 채널에서 설정된 노드들은 상기 다공성 전극에서 설정된 노드들 중 인접한 노드들과 저항으로 연결되는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제2항에 있어서, 상기 네트워크 해석부는 다수의 폐루프 각각에서 상기 질량 보존 법칙과 상기 에너지 보존 법칙이 만족되도록 상기 네트워크 모델에서 폐루프의 유량 변화를 수학식 (여기서 j는 폐루프 식별자, i는 폐루프에서 저항 식별자, Q는 유량, ΔQ는 폐루프의 저항에 의한 유량 변화, θ는 유동 방향(시계 방향은 1, 반시계 방향은 -1), ΔP는 폐루프의 저항에 의한 압력 강하, n은 반복 계산 횟수를 나타낸다
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제5항에 있어서, 상기 네트워크 해석부는 상기 유동 채널에서의 노드 사이에 연결된 저항에 의한 채널 압력 강하(ΔPch)와 상기 다공성 전극에서의 노드 사이에 연결된 저항에 의한 전극 압력 강하(ΔPp) 및 상기 유동 채널의 노드와 대응하는 다공성 전극의 노드 사이에 연결된 저항에 의한 내부 압력 강하(ΔPinter)를 구분하여 계산하는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제6항에 있어서, 상기 네트워크 해석부는 상기 채널 압력 강하(ΔPch)를 마찰 손실에 의한 압력 강하(ΔPf)와 상기 유동 채널의 벤딩 또는 분기 구조에 의한 부손실에 의한 압력 강하(ΔPminor)의 합으로 계산하고, 상기 마찰 손실에 의한 압력 강하(ΔPf)는 수학식 (여기서 ρ 는 전해질 밀도, f 는 패닝 마찰 계수, Qf 는 채널영역에서의 유량, Lch, Ach 및 Dh,ch 는 각각 단위 채널 길이, 채널 단면적 그리고 유동 채널의 유압 직경)으로 계산하며, 상기 부손실에 의한 압력 강하(ΔPminor)는 수학식 (여기서 Kb는 레이놀즈 수에 따라 결정되는 벤딩 손실)으로 계산되는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제7항에 있어서, 상기 네트워크 해석부는 상기 전극 압력 강하(ΔPp)를 수학식 (여기서 μ는 전해질의 점도, κ는 다공성 전극의 투과성(permeability), Qp 및 Ap 는 각각 다공성 전극에서의 유량과 단면적을 나타내고, β 폴히하이머 계수를 나타낸다
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제8항에 있어서, 상기 네트워크 해석부는 상기 내부 압력 강하(ΔPinter)를 수학식 에 따라 계산하는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제9항에 있어서, 상기 네트워크 모델 획득부는 상기 유동 채널의 중심과 상기 다공성 전극의 두께의 중심에 상기 노드를 설정하고, 상기 전극 길이(Lp)는 상기 유동 채널의 유동 특성에 따라 수학식 (여기서 Wch 는 유동 채널의 폭, Wr 은 유동 채널 중 서로 인접하여 평행하게 배치된 다수의 구간에서 서로 마주하는 채널 측면 사이의 거리)으로 정의하는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제2항에 있어서, 상기 유동 경로 분해부는 상기 유동 채널이 사형 유동 채널인 경우, 상기 유동 채널을 밴딩 위치를 기준으로 다수의 구간으로 분해하고, 구분된 다수의 구간 중 상대적으로 길이가 긴 구간을 상기 채널 길이 단위로 구분하는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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제2항에 있어서, 상기 유동 경로 분해부는 상기 유동 채널이 빗 형상으로 서로 분리 형성된 2개의 유동 채널을 갖는 깍지형 유동 채널인 경우, 2개의 유동 채널 각각에서 분기 위치를 기준으로 다수의 구간으로 구분하고, 구분된 다수의 구간 중 상대적으로 길이가 긴 구간을 상기 채널 길이 단위로 구분하는 흐름 전지 시뮬레이션 장치
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흐름 전지 내에서 다공성 전극과 상기 다공성 전극의 일 면상에 기지정된 패턴으로 구현되어 인가된 전해질을 상기 다공성 전극으로 공급하는 유동 채널에 의해 형성되어 전해질이 전달되는 유동 경로의 유로 구조를 확인하고, 확인된 유로 구조에 따라 상기 다공성 전극과 상기 유동 채널 각각을 기지정된 거리 간격을 갖는 다수의 노드를 기준으로 구분하며, 구분된 다수의 노드 중 인접한 노드들이 전해질 유동을 방해하는 저항으로 연결되는 구조의 네트워크 모델을 생성하는 단계; 및 상기 네트워크 모델의 다수의 노드 각각에서 유입 및 유출되는 유량이 질량 보존 법칙을 만족하고, 상기 다수의 노드 중 서로 인접한 노드를 연결하는 저항으로 이루어지는 폐루프에서의 압력 강하가 에너지 보존 법칙을 만족하도록, 상기 네트워크 모델의 각 노드 사이의 유량 및 압력 강하를 계산하여 상기 네트워크 모델을 해석하는 단계를 포함하는 흐름 전지 시뮬레이션 방법
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제13항에 있어서, 상기 네트워크 모델을 생성하는 단계는 유동 경로를 구성하는 다공성 전극과 유동 채널의 유로 구조를 확인하고, 확인된 유로 구조에 따라 상기 유동 채널을 밴딩 또는 분기 위치를 기준으로 다수의 구간으로 분해하고, 구분된 구간 중 서로 평행하게 배치되는 다수의 구간을 다시 기지정된 채널 길이 단위로 구분하며, 상기 채널 길이와 서로 평행하게 배치된 다수의 구간 사이의 간격에 대응하여 설정되는 전극 길이에 따라 상기 다공성 전극의 영역을 구분하는 단계; 및 상기 유동 경로에서 구분되는 위치 각각을 노드로 설정하고, 설정된 노드 중 인접한 노드 구간을 저항으로 모델링하여 상기 네트워크 모델을 획득하는 단계를 포함하는 흐름 전지 시뮬레이션 방법
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제14항에 있어서, 상기 네트워크 모델을 획득하는 단계는 상기 유동 채널에서 설정된 노드들을 상기 유동 채널이 형성된 패턴에 따라 저항으로 연결하는 흐름 전지 시뮬레이션 방법
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제15항에 있어서, 상기 네트워크 모델을 획득하는 단계는 상기 유동 채널에서 설정된 노드들을 상기 다공성 전극에서 설정된 노드들 중 인접한 노드들과 저항으로 연결하는 흐름 전지 시뮬레이션 방법
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제14항에 있어서, 상기 네트워크 모델을 해석하는 단계는 다수의 폐루프 각각에서 상기 질량 보존 법칙과 상기 에너지 보존 법칙이 만족되도록 상기 네트워크 모델에서 폐루프의 유량 변화를 수학식 (여기서 j는 폐루프 식별자, i는 폐루프에서 저항 식별자, Q는 유량, ΔQ는 폐루프의 저항에 의한 유량 변화, θ는 유동 방향(시계 방향은 1, 반시계 방향은 -1), ΔP는 폐루프의 저항에 의한 압력 강하, n은 반복 계산 횟수를 나타낸다
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제17항에 있어서, 상기 네트워크 모델을 해석하는 단계는 상기 유동 채널에서의 노드 사이에 연결된 저항에 의한 채널 압력 강하(ΔPch)와 상기 다공성 전극에서의 노드 사이에 연결된 저항에 의한 전극 압력 강하(ΔPp) 및 상기 유동 채널의 노드와 대응하는 다공성 전극의 노드 사이에 연결된 저항에 의한 내부 압력 강하(ΔPinter)를 구분하여 계산하는 흐름 전지 시뮬레이션 방법
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제18항에 있어서, 상기 네트워크 모델을 획득하는 단계는 상기 유동 채널의 중심과 상기 다공성 전극의 두께의 중심에 상기 노드를 설정하고, 상기 전극 길이(Lp)는 상기 유동 채널의 유동 특성에 따라 수학식 (여기서 Wch 는 유동 채널의 폭, Wr 은 유동 채널 중 서로 인접하여 평행하게 배치된 다수의 구간에서 서로 마주하는 채널 측면 사이의 거리)으로 정의하는 흐름 전지 시뮬레이션 방법
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