• 제목/요약/키워드: 고압상거동

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상변화를 동반한 액상분무의 거동 특성에 관한 기초 연구 (Basic study on the Behavior Characteristics of Liquid-phase Spray with Phase Change)

  • 염정국
    • 동력기계공학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.5-11
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    • 2010
  • 분사연료의 혼합기형성과정 최적화를 통한 연소제어 기술은 디젤기관의 기관운전 및 배기특성을 향상시키기 위하여 매우 중요하다. 또한 분무의 혼합기형성 최적화를 위해서는 분사된 연료와 주위기체와의 혼합과정에 영향을 미치는 분무내부의 유동특성에 대한 연구는 필수 불가결하다. 따라서 본 연구에서는 고온 고압의 증발장에서 분무의 액상 거동에 주목하고, 그 거동특성을 통하여 증발디젤분무의 혼합기형성을 해석한다. 비정상 증발분무의 중심축에 레이저 시트광을 입사한 후, 액상분무 액적의 Mie 산란광에 의한 2차원 화상을 획득하여 증발분무 액상의 속도분포 및 와도(vorticity) 등을 구하였다. 분무의 속도분포 및 와도는 2차원 화상에 PIV법을 적용하여 계산하였다. 그림 1에 본 연구에서 구한 속도분포의 일례를 보인다. 본 연구의 결과로 상변화를 동반하는 비정상 증발장에서 구한 분무액상의 거동 특성은 상변화가 일어나지 않는 비증발장에 있어서의 분무거동특성과 유사함을 확인하였다.

초임계 이산화탄소에서 소르비탄 모노팔미테이트 계면활성제의 상거동에 관한 연구 (Phase Behavior of Sorbitan Monopalmitate Surfactant in Supercritical Carbon Dioxide)

  • 오경환;김은진;신헌용
    • 청정기술
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    • 제19권1호
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    • pp.8-12
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    • 2013
  • 가변부피 투시셀이 장착된 고압 상평형 장치를 사용하여 이산화탄소 + 계면활성제 이성분계와 이산화탄소 + 계면활성제 + 물 삼성분계의 상평형 거동을 318 K부터 348 K의 온도범위에서 관찰하였다. 계면활성제로는 소르비탄 모노팔미테이트를 사용하였다. 이산화탄소 + 소르비탄 모노팔미테이트 이성분계에서 관측된 운점압력은 온도가 상승함에 따라 증가하며, 소르비탄 모노팔미테이트의 조성이 0.226 wt%에서 최대 운점압력이 측정되었다. 반면에 계면활성제의 농도를 0.1 wt%로 고정한 삼성분계에서 관측된 운점압력은 온도와 물의 조성이 증가함에 따라 커지는 것을 확인할 수 있었다. 물의 농도를 0.2 wt%로 고정한 삼성분계에서의 압력-조성의 곡선은 상대적으로 수평의 형태를 나타냈다. 이 때, 운점압력은 온도와 계면활성제의 조성이 증가함에 따라 상승함을 확인할 수 있다.

고압에서 폴리(에틸렌/비닐 알코올) 공중합체-용매계의 상거동에 관한 연구 (Phase Behavior of Poly(ethylene-co-vinyl alcohol)-Solvent System at High Pressure)

  • 변헌수;김종배
    • 공업화학
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    • 제9권3호
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    • pp.424-429
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    • 1998
  • 본 연구는 두 가지의 공중합체인 poly(ethylene-co-vinyl alcohol)(PEVA) [9.9mol%와 17.8mol% vinyl alcohol(VA)]에 용매인 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 1-부텐, 디메틸 에테르(DME) 및 클로로디플로로메탄(CDFM)과의 구름점(cloud-point)을 얻기 위해 온도 $230^{\circ}C$와 압력 1,800bar까지 상거동 실험을 수행하였다. 실험장치로는 평형조(view cell)를 이용한 고온, 고압에서 실험할 수 있는 정지형(static type)을 사용하였다. PEVA(9.9mol% VA) -DME계에 있어서 PEVA의 농도를 1.4~20.0wt%에 걸쳐 변화시킬 때의 압력과 온도에 따른 상거동을 알아보았다. PEVA(17.8mol% VA)-DME계의 압력-온도에 따른 상거동은 1.9~6.8wt%에 걸친 농도 범위에서 나타내었다. PEVA(9.9mol%와 17.8mol% VA)와 DME간의 혼합물 구름점은 VA와 DME간의 수소결합에 의하여 압력이 480bar 이하에서 나타났다. PEVA(9.9mol%와 17.8 mol% VA)-DME계에 대해 압력-농도(P-x) 등온곡선 관계를 나타내었다. PEVA(9.9mol%와 17.8 mol% VA)와 용매인 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 1-부텐 및 CDFM과의 상거동은 1,800bar 이하에서 음의 기울기를 보였으며, PEVA(9.9mol% VA)-DME계에 대한 상거동은 $80^{\circ}C$에서 $160^{\circ}C$ 온도범위에서 온도가 감소함에 따라 압력이 감소하는 양의 기울기를 가짐을 알 수 있었다.

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증발 분무 거동특성 연구에 있어서 PIV 기법의 적용 (Application of PIV technique to spray behavior characteristics study in evaporative field)

  • 염정국
    • 동력기계공학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.5-11
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    • 2011
  • 디젤기관의 경우는 종래부터 직분식이 주류를 이루었고, 근래에는 분사압력의 고압화가 진행중이다. 분사압력의 고압화에 의해 연소효율의 향상 및 배출가스중의 입자상물질(PM:Particulate Matter)의 저감을 유도하고 있으나, 연소가스의 고온화로 인해 질소산화물(NOx:Nitrogen Oxides)은 증가한다. 따라서, 분사기간의 지연(Retard)이나 파일럿분사(Pilot injection)등의 혼합기제어에 의해 질소산화물의 저감을 꾀하고 있다. 이와 같이 디젤기관에 있어서도 혼합기 형성의 최적화에 의한 연소제어를 시도하는 수법이 중시되고 있고, 이를 위해서는 디젤분무 구조에 기초한 혼합기의 형성기구에 대한 규명이 매우 중요하다. 그러므로 본 연구에서는 보다 고도의 혼합기형성 제어를 위한 기초연구로서 고온 고압장에서의 증발디젤자유분무구조를 해석하였으며, 계측영역은 연료와 주위기체와의 혼합이 활발히 진행되는 분무의 하류영역으로 설정하고, 입자화상속도측정법(particle Image Velocimetry:PIV)을 이용한 분무의 유동해석을 기초로 증발 디젤분무의 구조 해석을 행하였다. 실험조건으로서 분사압력을 72MPa, 112MPa로 각각 변화시켰다.

고압수소가스하 in-situ SP시험법을 사용한 금속재료의 수소취화거동 평가기법 개발 (Development of Evaluation Technique for Hydrogen Embrittlement Behavior of Metallic Materials Using in-situ SP Testing under Pressurized Hydrogen Gas Conditions)

  • 신형섭;김기현;백운봉;남승훈
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권11호
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    • pp.1377-1382
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    • 2011
  • 최근, 화석연료의 고갈과 환경오염의 문제로 인해 차세대 신재생 에너지에 대한 관심이 증대되고 있다. 그 중 수소연료는 친환경, 저장의 용이, 손쉬운 제조 등과 같은 장점에 반해 가연범위가 넓고, 폭발의 위험성이 단점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 간편한 SP 시험법을 이용하여 고압수소가스 분위기 하에서 in-situ 수소취화거동을 평가할 수 있는 시험기법을 확립하고자 한다. 그 적용성을 평가하기 위해서 수소저장용기 재료로 사용되는 스테인리스강(SUS316L)을 사용하여 대기압, 고압 헬륨 및 수소가스 분위기에서 시험하였다. 실험결과, 고압 수소가스 분위기에서는 수소 침투로 인해, 대기압 및 헬륨가스 분위기하에서와 달리, 시험편 표면에 미세균열 발생과 하중-변위 선도상 소성불안정 변형 영역에서 연신율 감소를 가져왔고, 파면관찰 결과 수소취화 균열이 관찰되어 SP시험법의 유효성을 나타내었다.

Scratching 시험에 의한 단결정 실리콘의 상전이 (Phase Transition of Single Crystal Silicon by Scratching Test)

  • 오한석;정성민;김현호;박성은;이홍림
    • 한국결정학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.102-112
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    • 2001
  • 단결정 실리콘의 기계적 손상거동에 대한 이해는 반도체 정밀가공의 관점에서 매우 중요하다. 최근 이루어지고 있는 Diamond Anvil Cell(DAC) 이나 압입시험을 통한 고압상연구로 부터 실리콘은 고압에서 일련의 상변화과정을 겪는다는 것이 알려지고 있으며 마찬가지로 실리콘에 다이아몬드 팁으로 scratching시험을 하는 과정에서 다양한 기계적인 손상과 응력상들이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 단결정 실리콘에 대하여 scratching시험에 의하여 나 타나는 균열에 대하여 고찰하고 mirco-Raman 분광법을 사용하여 scratching에 의하여 나타나는 상을 분석하였다. 그 결과 scratching 방향과 속도에 따라 균열의 양상이 달라지며 scratching속도와 하중조건에 따라 여러가지 다른 상이 관찰됨을 확인하였다

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고압 하에서 남동석의 거동에 대한 연구 (High Pressure Behavior Study of Azurite)

  • 김영호;최진원;최재영
    • 한국광물학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.277-285
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    • 2018
  • 상온에서 남동석($Cu_3(CO_3)_2(OH)_2$)에 대한 고압 거동 연구를 하였다. 대칭형 다이아몬드 앤빌기기를 이용하여 21.52 GPa까지 압력을 증가시키면서 각분산 X-선 회절법과 방사광을 이용하여 고압회절 데이터를 얻었으며, 시료에 가해준 압력은 루비 형광파의 파장 변화를 측정하여 결정하였다. 본 실험에서 시행한 압력의 범위 내에서 상변이는 관찰되지 않았으며, 정압상태에서 체적탄성률($K_0$)은 ${K_0}^{\prime}$이 4일 때, 54.4 GPa로 계산되었다. 상온상태에서 얻은 남동석의 체적탄성률에 대한 신뢰도를 정규화압력 및 정규화응력변형 분석을 통해 검증하였다.

이성분 폴리에틸렌/부탄과 폴리에틸렌/디메틸 에테르계의 고압 상거동 (High Pressure Phase Behavior in the Binary Polyethylene/Butane and Polyethylene/Dimethyl Ether Systems)

  • 전남석;변헌수
    • 공업화학
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    • 제10권5호
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    • pp.761-766
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    • 1999
  • 본 연구는 고압하에서 폴리에틸렌($M_w=700,\;1000$ 및 2000)/부탄(butane)과 폴리에틸렌($M_w=700,\;1000$ 및 2000)/디메틸 에테르(dimethyl ether)계에 대한 상거동 실험을 수행하였다. 폴리에틸렌/부탄계는 $M_w=700,\;1000$ 및 2000의 각 중량분자량에 대해 농도를 증가시키면서 압력-온도관계를 나타내었다. 각 중량분자량의 농도가 증가함에 따라 온도와 압력이 증가하다 농도가 약 16 wt % 이상에서 압력이 감소함을 보였다. 또한 각 분자량에 대해 폴리에틸렌의 양을 약 5 wt % 첨가하여 상거동을 압력-온도관계로 나타내었으며, $M_w=700,\;1000$ 및 2000으로 분자량이 증가함에 따라 압력이 증가함을 보였다. 폴리에틸렌/디메틸 에테르계는 각각의 분자량에 따라 상거동을 나타내었으며, 온도 약 $120{\sim}220^{\circ}C$ 범위에서 압력 40~290 bar 범위로 나타났다. 폴리에틸렌/디메틸 에테르계의 압력-온도관계는 폴리에틸렌의 분자량이 증가함에 따라 온도와 압력도 증가하였으며, 각 분자량에 따른 압력차는 60 bar 정도로 나타났다. 또한 각 분자량에 따라 약 5 wt % 일정량의 폴리에틸렌에 대한 폴리에틸렌/부탄과 폴리에틸렌/디메틸에테르계를 비교한 결과 압력차는 약 $25(M_w=700)$, 약 $90(M_w=1000)$ 및 약 100 bar($M_w=2000$)의 간격으로 나타났다.

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디클로로메탄과 초임계 이산화탄소의 혼합용매에서 Simvastatin 약물의 상거동과 초임계 역용매 공정을 이용한 Simvastatin 약물 미세입자의 제조 (Phase Behavior of Simvastatin Drug in Mixtures of Dichloromethane and Supercritical Carbon Dioxide and Microparticle Formation of Simvastatin Drug Usins Supercritical Anti-Solvent Process)

  • 오동준;이병철
    • 청정기술
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    • 제13권1호
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    • pp.34-45
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    • 2007
  • 고지혈증 치료제로 잘 알려져 있는 난용성 약물인 심바스타틴(simvastatin)을 대상으로 디클로로메탄을 용매로 사용하고 초임계 이산화탄소를 역용매로 사용하는 초임계 역용매 재결정법에 의해 약물 미세입자를 제조할 때, 운전 조건을 설정하는데 활용될 수 있는 가이드 라인을 제공하기 위하여 simvastatin/디클로로메탄/초임계 이산화탄소 3성분계 혼합물의 상거동을 연구하였다. 가변부피 투시 셀이 장착된 고압 상평형 장치를 사용하여 여러 가지 조건에서 3성분계 혼합물의 구름점(cloud point)을 측정함으로서 디클로로메탄과 초임계 이산화탄소의 혼합용매에서 simvastatin의 용해도를 온도, 압력, 용매 조성의 함수로 결정하였다. 주어진 온도에서 Simvastatin 약물의 용해도는 디클로로메탄의 조성과 압력이 증가할수록 온도가 감소할수록 증가하였다. 상거동 데이터를 바탕으로 교반기가 설치된 실린더 모양의 고압 용기에서 초임계 역용매 재결정 공정을 이용하여 simvastatin 약물을 미세입자로 제조하는 연구를 수행하였다. 운전 조건인 압력 ($8{\sim}12\;MPa$), 온도(303.15 K, 313.15 K), 이산화탄소 공급 속도, 교반 속도 (최대 3,000 rpm)를 변화시키면서 simvastatin 미세입자를 제조함으로써 재결정되는 약물 입자의 크기와 모양에 미치는 공정 변수들의 영향을 관찰하였다.

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