• Journal of Biosystems Engineering
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• v.23 no.1
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• pp.31-48
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• 1998

가축분뇨, 음식쓰레기 둥의 유기성 고형 폐기물의 퇴비화처리 과정의 성능 향상과 암모니아 가스 발생을 저감화 하려는 연구의 일환으로서 파이로트 규모의 원통형 회분식 분해조 및 숙성조를 설계, 제작하여 퇴비화 성능과 탈취 효과를 분석하였다. 고형퇴비화 처리에 미치는 주요요인은 초기재료의 수분, 탄질비, 수소이온농도, 발효온도 및 통기조건 등이다. 돈분에 부자재인 톱밥을 혼합하여 초기 재료의 수분, 탄질비, 수소이온농도 등을 동일한 재료로서 같은 수준에 유지하고 연속통기와 간헐통기 방식으로 퇴비화하는 동안에 분해 및 숙성단계의 부위별 발효온도의 변화, 산소흡수 및 탄산가스 배출농도의 변동, 평균통기량, 재료의 평균온도 변화, 암모니아가스 배출농도의 변화 등을 분해 및 숙성 전기간을 통해 측정하고 초기재료와 숙성재료의 주요 이화학적 성분을 분석하여 퇴비화 성능과 회비 탈취 효율을 비교하였다. 주요 연구결과는 다음과 같다. 1. 숙성과정 8일 이후의 암모니아가스 탈취효율은 연속통기법이 90%이고, 간헐통기법이 70%였으며, 분해 및 숙성과정의 발효온도, 탄산가스 발생, 암모니아가스 배출농도 및 숙성회비의 성분 둥의 결과로서 판단할 때 에 퇴비 화 소요기 간은 6주간이었다. 2. 탄산가스 배출농도 변화로서 간헐통기 퇴비화 방식은 연속통기법에 비하여 분해과정이 7일 정도 빠르고, 숙성과정이 10일 정도 단축되었으며 암모니아가스 농도도 적게 나타나고 있었다. 3. 퇴비화 분해과정이 지난 후 숙성과정 도입단계에서 퇴비재료의 혼합 교반에 따른 재료의 고온상승으로 인한 암모니아가스의 고농도화 현상의 억제대책이 필요하다고 판단되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.361-363
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• 2008

탄소 개질반응은 $1200^{\circ}C$(도1) 이상에서 모든 탄화물질과 수분 또는 $CO_2$ 사이에서 흡열/환원반응이 일어나서 합성가스를 생성한다. 개질반응로는 산화반응로와 연결되어, 수소가스와 CO 가스의 혼합인,합성가스가 산화반응로 내에서 산소가스와 연소하여 열과 $H_2O+CO_2$를 생성하여 환원 반응로 내로 유입되어, 환원 반응로를 $1200^{\circ}C$ 이상으로 유지하고, $H_2O$와 $CO_2$는 석탄 속의 모든 탄소를 CO로 개질한다(도2). 동시에 수소가스가 생성되어 합성가스를 생성하게 된다. 석탄 속의 비탄소 물질인 슬래그(Slag)는 개질로 내에 남게 되는데, 개질로를 슬래그 융점(non-fluid point) 이하에서 고체상태로 포집함으로서 Fly-ash로 처리된다. 개질로 내의 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$(석탄 슬래그 융점)로 유지함으로서 개질반응이 지속되어 합성가스가 생성된다. IGCC 시스템에서는 합성가스를 가스터빈 속에서 $O_2E가스와 연소하여 고온의 가스를 생성하여 터빈을 가동해 발전을 하고 배출가스를 $1500{\sim}1700^{\circ}C$에서 배출한다. 재래식 IGCC(도4)에서는 ${\sim}1500^{\circ}C$의 배출가스를 열교환 시스템에 의해 증기를 생성하여 Steam turbine(증기터빈)을 가동하여 추가 전력을 생산했다. 그러나 본 시스템에서는 배출가스(증기와 $CO_2E 가스)를 위의 개질로에 유입하여 개질로 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$로 유지함으로서 더 많은 합성가스를 생성 하게 된다(도3). 이렇게 하여 Oxidation-reduction cycle을 형성하게 된다. 새로운 IGCC 시스템에서 가스 터빈의 배출가스가 석탄 개질로에 연결되고 석탄개질로의 합성가스 출구가 가스터빈의 가스 입구에 연결됨으로서,외부에너지 주입 없이 지속 가능한 가스화 반응과 터빈 사이클(Cycle)을 완성하여 IGCC 시스템의 석탄 열효율을 1단계 상승시켰다. 이렇게 설계된 석탄가스화기는 Lurgi형 석탄가스화 기와 달리 석탄개질반응의 효율을 높일 수 있고, 슬래그 처리가 간단하기 때문에 석탄가스화기가 소형화 될 수 있으며 슬래그(Slag)용융에 따른 석탄가스화기의 외벽손상을 피할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.05e
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• pp.61-64
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• 2003

In the response to an increasing demand for electrical energy, much effort aimed to develop and commercialise HTS power equipments is going on around the world. For the development, it is necessary to establish the dielectric technology in $LN_2$. Hence many types of dielectric tests should be carried out to understand the dielectric phenomena at cryogenic temperature and to gather various dielectric data. Among the many types dielectric tests, the barrier effect were conducted with the simulated electrode after analysing the insulating configuration of the pancake coil type HTS transformer. The influence of a barrier on the dielectric strength was measured according to the size and the position of the barrier. It was shown that the effectiveness, the ratio of the breakdown voltage in presence of barrier to the voltage without barrier, is highest when the barrier is placed at the needle electrode side. And the barrier effect was not depend on the electrode array. The life time to breakdown with decreasing the applied voltage was increased remarkably having wide error band but the shape parameter in Weibull distribution was almost constant.

• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.30 no.3
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• pp.59-66
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• 2015

The undesirable effects of elevated external temperatures at placement on the properties of the fresh and hardened concrete are discussed briefly, and the possible use of the mineral admixtures to mitigate them and the association with water-reducing and retarding admixtures in terms of the mix design which are critical for minimizing slump loss and entrained air loss are examined in this study. To investigate the effects of such the mineral and chemical admixtures on the fresh and hardened properties of concrete exposed to high temperature, a series of concrete mixtures subjected to the high temperature were carried out and then fresh and hardened properties of the mixtures were analyzed and evaluated. Based on the results, new guide lines concerning the appropriate admixtures for hot weather are suggested.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.599_600
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• 2009

In superconducting magnetic energy storage (SMES) systems, the current leads are usually divided into two parts. Normal metals like brass or copper are often used in the first part from the room temperature to the 1st stage of the cryocooler. Their dimensions were decided to minimize the conduction heat penetration and Ohm's heat generation. The second part down to the cryogenic coil is made of high temperature superconductor (HTS). HTS current leads can reduce the conductive heat penetration because they have poor thermal conductivity and generate no Ohm's heat generation. The brass current lead and the HTS current lead were designed and fabricated for application to the 10kJ class SMES system. The HTS current lead is 300A class. The HTS current lead was stacked with 2 HTS layers using the $Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_x$ (BSCCO)/Ag. In this paper, we introduce the design procedure of the current leads and discuss the test results of the current leads.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.5
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• pp.321-328
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• 2017

In this study, vortex tube system model is developed to predict the temperature of the hot and the cold sides. The vortex tube model is developed based on the system identification method, and the model utilized in this work to design the vortex tube is ARX type (Auto-Regressive with eXtra inputs). The derived polynomial model is validated against experimental data to verify the overall model accuracy. It is also shown that the derived model passes the stability test. It is confirmed that the derived model closely mimics the physical behavior of the vortex tube from both the static and dynamic numerical experiments by changing the angles of the low-temperature side throttle valve, clearly showing temperature separation. These results imply that the system identification based modeling can be a promising approach for the prediction of complex physical systems, including the vortex tube.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.91-92
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• 2013

산업이 고도화, 다원화, 세계화되고 있는 현대사회는 다기능성, 고물성, 극한 내구성을 가지며 환경 친화적이면서 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 다기능 소재의 개발을 요구하고 있다. 이러한 시점에서 다양한 물성을 동시에 발현이 가능한 코팅 소재는 향후 미래에 중요한 원천 소재로서 주목되고 있다. 특히, 환경에 의해 쉽게 물성 및 구조의 변화가 쉬운 종래의 코팅소재와는 달리, 다양한 외부환경에서도 미세 구조 및 물성을 안정적으로 유지할 수 있는 신개념의 코팅 소재의 개발이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해서는 코팅소재의 다 성분화가 필수적이다. 최근의 코팅 기술은 2가지 이상의 물성, 특히 서로 상반되는 물성을 동시에 구현할 수 있는 소재의 개발을 요구하고 있다. 이러한 물성의 구현을 위하여 더 많은 성분으로 구성되며 더욱 복잡한 조직으로 구성된 코팅층에 대한 개발이 필요하다. 본 연구에서 목표로 하는 신 개념의 원천소재기술은 4성분계 이상의 원료 물질을 단일 타겟으로 제조하여, 단순한 코팅공정으로서 단일 코팅층 내에 다양한 성분상이 10 nm 미만 크기의 나노 결정립/나노 비정질로 구성된 나노 복합 구조로 형성되도록 하는 기술을 개발하고자 하는 것이다. 이는 복합기능 3 이상의 다기능성 부여는 물론, 그림 1에 명시되어 있는 극한 기능성(광대역 윤활성, 전자 이동 제어에 의한 온도 저항 계수 및 전기 저항 조절, 고온 열적 안정성, 내산화성, 고열전도율, 초저마찰/내구성/초고경도성 등)이 구현되도록 하는 소재 개발과 원하는 물성을 구현할 수 있는 나노 복합 코팅층의 형성 공정으로 구성된다. 다성분계 모물질의 개발이 중요한 이유는 다수의 성분 원소를 합금 상태로 형성시킴으로서, 단일 소스에 의해 다양한 원소를 동시에 스퍼터링 및 증착이 가능하도록 할 수 있다는 장점을 가지기 때문이다. 특히, 타겟의 미세구조를 나노구조화 하는것을 통해, 스퍼터링 yield의 차이가 큰 원소일지라도 균일하게 증착시킬 수 있는 방법을 제시하고자한다. 이러한 연구는 다수의 성분 타겟을 사용함으로서 장비의 복잡성, 코팅의 재현성, 대형화 등의 문제점을 본질적으로 갖고 있는 기존 PVD 공정의 문제점을 해결하기 위한 최적의 대안이라할 수 있다. 본 발표에서는 3가지 이상의 다기능성 구현을 위한 가장 중요한 원천기술이라 할 수 있는 다성분계 타겟 모물질 제조 기술과 제조된 모물질을 이용하여 제조된 저마찰 코팅층과 그 물성에 대해 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.2 no.2 s.5
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• pp.61-72
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• 2002

The optimum fiber and asphalt binder contents were decided on the base of the Mashall mix design method. To compare the mechanical characteristics between the conventional(dense-graded 20) and the fiber-reinforced mixtures, indirect tension tests were conducted under three temperatures(5, 20, 60$^{\circ}C$). In particular, the wheel tracking tests were performed to evaluate the rutting resistances of the mixtures. Test results showed that the indirect tensile strength of fiber-reinforced asphalt concrete was higher than that of conventional one. The toughness of fiber-reinforced mixture was 1.27 to 1.97 times higher than that of conventional one, depending upon the temperature. In addition, the results of wheel tracking tests and the retained indirect splitting tension tests conducted at $60^{\circ}C$ revealed that the resistance to permanent deformation of fiber-reinforced mixture was stronger than that of the conventional one.

• Journal of Powder Materials
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• v.11 no.1
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• pp.8-15
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• 2004

The basic concept of functionally gradient materials (FGM) is to fabricate materials type having possibilities of applications in various fields by changing their intrinsic properties with continuous gradient. The present communication has reviewed the developments and applications of various FGMs designed for improved thermo-mechanical properties, in which the thermal protective and wear resistant materials are especially focused. Effects of thermo-mechanical properties and limits of FGMs designed for high temperature applications were mainly understood in terms of residual stress evolved from the design and fabrication. In addition, FGMs applied in structural parts were also introduced and discussed in terms of typical fabrication method for FGMs.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.29 no.2
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• pp.141-150
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• 2004

우리가 소비하는 가공 식품은 위생상 안전하도록 살균처리가 이루어진다. 식품 내에 존재할 수 있는 유해 세균은 일정 살균온도에서 살균에 필요한 시간 동안 노출되면 사멸하며, 일반적으로 살균온도가 높을수록 살균에 필요한 시간은 단축된다. 연속살균장치는 혼합 및 저장탱크에 담겨진 식품을 점프로 이동시키면서 가열 열교환기에서 살균온도로 가열하고 단열관을 거치는 동안 살균온도를 유지시켜 살균을 완료한다. 또한 살균된 식품은 냉각용 열교환기에서 상온으로 냉각되며 이 과정에서 회수되는 열은 저장탱크에서 유입되는 식품의 예열에 사용되어 에너지 효율을 제고하는데 사용되기도 한다. 이와 같이 관을 이동하면서 가열되는 살균장치는 기존의 배치식 살균방법에 비하여 균일하게 가열이 이루어지므로 130C의 고온으로 살균할 수 있어서 살균에 필요한 시간을 수초에서 수십초 정도로 단축시킬 수가 있고 그에 따라 열손상을 크게 줄일 수 있다. 또한, 상온으로 냉각된 식품을 포장함으로써 저렴한 가격의 포장용기를 사용할 수 있고 상온에서 저장할 수 있으므로 저장비용이 저렴한 장점이 있다. 그러나, 가공식품에 고기나 야채와 같은 고체 상태의 식품이 함유된 경우에는 액상 식품이 열 교환기에서 순간 가열되며, 고상 식품은 액상식품과의 대류에 의한 열전달로 가열된다. 이 과정에서 고상식품은 이동관 내벽이나 다른 고상식품과 부딪치거나 회전하면서 이동관 내부에서 자유롭게 운동하게 된다. 이 과정에서 액상식품과의 상대이동 속도가 발생하여 이것이 대류열전달에 영향을 미치게 된다. 이 상대이동속도에 따른 대류 열전달계수는 고상식품의 내부온도 결정에 사용되는 연속살균장치의 중요한 설계인자이다. 대류열전달계수는 연속살균장치에서 자유로이 이동하는 고상식품의 중심부의 온도를 측정하여 결정할 수 있으나 이는 현실적으로 어렵다. 따라서 본 연구에서는 고정된 고상식품에 액상식품을 이동시켜 상대속도를 재현하고 액상식품의 온도와 고상식품의 중심온도를 측정하는 장치를 개발하였으며, 각 상대속도와 액상식품의 점도 별 대류열전달계수를 결정하는 프로그램을 유한차분법을 이용하여 개발하였다. 이 장치를 분당 15, 30, 40 리터의 유량에서 유체의 점도를 0에서 15 centipoise 사이의 세 수준에서 정육면체 소고기를 모델 고상식품으로 내부 온도분포를 측정하였으며, 유한차분법 프로그램으로 대류열전달계수를 결정하였다. 대류열전달계수는 792에서 2,107 W/m$^2$로 분석되었다. 대류열전달 계수는 액상식품과의 상대속도가 증가함에 따라서 증가하였고, 점도가 증가함에 따라서는 감소하였다.