• 한국축산시설환경학회지
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• 제18권3호
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• pp.207-220
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• 2012

본 연구에서 고형침전물이 누적되어 쌓이는 것을 효과적으로 부유시키고 혼합하여 미세한 공기방울이 액비에 접촉함으로서 발효촉진을 도모하고자 폭기식 2류체 제트노즐 설계조건 구명시험을 실시하여 1차 노즐과 2차 노즐 구경비 설정 및 1차 노즐에서의 액체의 적정 유속을 설정하고, CFD 이용 유동해석에 의한 노즐 분사구 위치를 설정하였다. 이 결과를 토대로 가축분뇨 액비저장조 침전물 교반장치를 제작하여 농가에 많이 보급되고 있는 200 ton 규모의 액비저장조에 설치하여 침전물 교반 성능을 평가한 결과는 다음과 같다. 1. 침전물 교반기의 설계조건 구명을 위해 2류체 노즐을 공시하여 시험한 결과 1차 노즐과 2차 노즐의 구경비를 1:2로 한 상태에서 1차 노즐의 유속을 12.3 m/s 이상으로 하여야 기체 기포의 미세화가 가능한 것으로 판단되었다. 2. 컴퓨터유동해석을 한 결과 노즐의 설치간격을 같게 하는 것이 노즐당 담당부피를 같게 설치하는 것보다 효율적인 것으로 분석되었다. 3. 설계요인 시험과 유동해석을 토대로 4개의 노즐이 일자형 관에 설치된 침전물교반 장치를 제작 200톤 저장조에 설치 가동시험을 실시하였다. 먼저, 전체 평균 TS와 VS가 각각 23.4 g/L, 15.5 g/L인데 반하여, 교반 전 40 cm 이상 높이의 TS 및 VS가 평균 21.1 g/L, 13.3 g/L으로 교반기를 가동하지 않는 경우는 많은 고형물이 바닥에 가라앉아 있음을 알 수 있다. 또한, 가동 후 45분이 경과한 후에는 TS와 VS 모두 전체 평균과 동일한 값을 나타내고 있어 침전물들이 충분히 부유되어 혼합됨을 확인할 수 있다. 액체제트 분사교반 45 분후에 평균 23.5 g/L, 15.5 g/L로, 액체-기체 2류체 노즐 사용시 23.6 g/L, 14.9 g/L로 증가한 것은 교반 전에 바닥에 침전되어 있던 고형물들을 부유시켜 교반 혼합하는 것이 가능한 것으로 판단되었으며, 호기발효를 고려하지 않은 균일도 측면에서는 액체제트를 사용한 것이 보다 균일한 것으로 나타났다. 4. 침전물 교반기의 가동주기를 알아보기 위해 가축분뇨의 교반을 중지하였을 때 2시간 후에도 0.4 m 높이에서 TS 및 VS가 증가하고 있어 교반정지 간격을 2시간으로 주어도 교반기 운영에는 큰 지장이 없을 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.111-116
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• 2003

가로, 세로, 높이가 각각 100cm, 60cm, 45cm로 내용적이 $270\ell$인 폭발 용기를 이용하여 불균일 농도 상태의 LPG-공기 혼합가스의 폭발특성을 측정하였다. 폭발은 vented-explosion과 closed explosion의 조건에서 실시하였다. 실험의 변수로는 점화원의 위치, 노즐직경 및 유속으로, 시료가스를 주입하는 노즐의 직경과 유속을 변화시키면서 용기 내에서의 불균일 혼합정도를 조절하였다. 폭발압력은 strain형 압력센사를 사용하여 측정하였고 폭발화염의 거동은 비디오카메라로 측정하여 분석하였다. 실험결과 유속과 가스 주입 시간이 용기 내 가스 혼합에 중요한 요소임을 알 수 있었으며, 불균일 정도가 심화될 수록 폭발압력과 압력상승속도가 감소하였으나 용기 내 폭발화염의 체류시간은 크게 증가하였으며 이로 인하여 가스 폭발 후 화재로의 전이 위험성이 증가함을 알 수 있었다.

• 스마트미디어저널
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• 제8권4호
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• pp.38-45
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• 2019

회전익 드론의 후류에서 발생하는 강한 유동과 살포되는 농약 노즐에서의 스프레이 유동이 동반될 경우, 극심한 기체의 요동과 함께 액적 유동은 바람의 영향을 크게 받게 된다. 특히 액적은 공기역학적인 항력의 영향을 받기 때문에 단순한 제자리 비행과는 달리 전진 비행을 할 경우 또는 측풍을 받고 있을 경우, 살포 영역에 큰 변화가 발생한다. 이로 인하여 드론을 활용한 농약살포에는 보다 큰 비산의 위험성이나 위치간의 낙하분산에 차이가 커져 효율성이 떨어질 수 있는 문제가 생긴다. 따라서 적절한 수치 모델링과 이를 적용한 전산 시뮬레이션을 통하여 다양한 비행 및 대기 조건을 적용할 수 있는 예측 도구가 필요하다. 본 연구에서는 로터에서 나오는 강한 하풍과 드론의 비행속도에 따른 액적 유동 특성에 대해 실험 및 수치해석을 진행하였으며, 액적이 분포하는 확률밀도함수를 구하여 서로 비교함으로써 농약살포용 드론에서 액적을 살포할 시 효율성을 증진시킬 수 있는 분사 시스템을 구축하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.283-290
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• 2010

이 연구의 목적은 NOx 저감을 위한 연료희박 재연소 기법과 산화제 다단 연소 기법의 혼합 기법의 실험적 연구를 목표로 한다. 실험용 연소로에서 재연소 연료 분율, 재연소 노즐 직경, 산소부하도 및 재연소 연료 분사 위치등을 고려한 실험을 수행 하였다. 또한, 산화제 다단 연소를 통하여 생성된 유동장이 NOx 저감에 미치는 영향을 연료희박 기법의 NOx 저감율과 비교하는 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 연료희박 재연소와 산화제다단연소 기법의 혼합 기법이 NOx 저감에 미치는 긍정적인 효과를 관찰 하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.671-676
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• 2014

볼텍스 컵은 실린콘 웨이프 제조공정과 같이 민갑한 물체을 이송시키는 방법으로 제안되었다. 볼테스 컵의 상부에 위치한 노즐을 통해 공기를 공급하면 내부 실린더에서 큰 선회유동이 생성된다. 공기는 볼텍스 컵과 바닥면 사이의 틈새로 빠져나가면서 흡입압력을 생성시키고 물체를 들어 올릴 수 있게 된다. 본 논문에서는 볼텍스 컵에 관한 3차원 유동 해석을 통해 실험 결과와 해석 결과를 비교하여 해석의 신뢰성을 확인하였다. 그리고 볼텍스 컵의 길이 변화와 형상 변화를 주어 해석을 통해 흡입 압력 생성에 영향을 미치는 정도를 분석하였고, 볼텍스 컵 형상의 최적 조건을 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.9-14
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• 1999

작동조건이 두개의 공기충돌형 연료분사장치로부터 분사되는 이중분무 특성에 미치는 영향을 공연비 1.36∼3.54의 범위에서 실험적으로 수행하였다. 물과 질소가스가 실험유체로서 사용되었다. 분무 액적의 분포특성은 질량분포와 순간영상 촬영법에 의하여 측정되었다. 실험적 결과는 ROA(축방향에 대한 반경방향 공급압력비)의 증가에 따라 질량분포곡선의 최대값은 낮아지면서 더 넓은 영역에 걸쳐 분포하였으며 공급유체의 증가에 따른 질량중심점의 위치는 변화가 없었다. 노즐간격 증가는 간섭영역에서의 질량분포에는 커다란 영향을 미치지는 않았으나 더 넓은 영역에 걸쳐 분포하려는 특성을 보여주었다. 또한, ROA 비가 증가할수록 충돌중심점 근처에서 간섭의 영향은 작아짐을 중첩법을 이용하여 비교함으로서 잘 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.8-13
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• 2018

질소산화물은 최근에 초미세먼지 발생에 많은 영향을 주고 있어서 대기환경 개선 측면에서 사회적으로도 크게 관심이 되고 있다. 질소산화물은 주로 화력발전 등의 연소기기에서 고온의 연소가스 분위기에서 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 발생한다. 이에 대한 저감 방법으로 원통형 버너에 코안다 노즐을 이용한 배관으로 배기가스를 재순환하는 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 원통형 버너의 연소가스 출구의 위치를 오른쪽으로 하는 버너(Case 1 버너), 양쪽을 출구로 하는 버너(Case 2 버너), 왼쪽을 출구로 하는 버너(Case 3 버너) 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 비교 분석하였다. 연소반응은 Case 1과 Case 2버너는 연소가스 재순환 유입구가 있는 오른쪽 방향으로 일어나고 Case 3 버너는 혼합가스 유입구 부근에서 일어나고 있었다. 출구에서의 온도는 Case 2버너가 양쪽으로 배출되면서 다른 버너 보다 약 $100^{\circ}C$ 정도 온도가 낮게 나타났으며 출구에서의 NOx 농도는 Case 1버너가 다른 형상 버너 보다 약 20배 크게 나타났다. 이로부터 NOx 저감을 위해서는 배기가스 재순환 버너의 출구는 양쪽으로 배출되게 하거나 연소가스 재순환 유입구 반대 방향으로 배출 되도록 하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.531-540
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• 2009

본 연구에서는 열중량분석법(Thermo-Gravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 우레아 수용액의 농도와 열전달 속도가 우레아 수용액으로부터 암모니아가 생성되는 과정에 미치는 영향을 관찰하였다. 또한 1,000 $Nm^3$/h 규모의 유류 연소 보일러에 도입된 관통형 노즐을 사용하여 우레아의 분사방향을 상방과 하방으로 하였을 때를 비교함으로써 분사된 우레아가 지나는 경로에서 주위온도가 미치는 영향을 검토하였다. 질소 또는 공기 분위기에서 수행된 열중량분석 실험에서, 우레아는 산소의 존재유무에 관계없이 동일한 열분해 과정을 거쳤으며, 우레아 수용액은 가열속도에 따라 매우 다른 무게 감량 경향을 보여 가열속도가 우레아의 분해에 중요한 인자임을 나타내었다. 농도가 10%~40%인 우레아 수용액에서 우레아 열분해 시작 온도는 큰 차이를 보이지 않으므로, 농도의 영향은 그리 크지 않았다. 위치가 다른 세 곳에서 온도를 동일하게 유지하였을 때 상부 분사인 경우 탈질 효율은 각각 68.1%, 71.8%, 70.8%로 나타나 크게 차이가 나지 않았다. 동일 지역을 향하여 하부에서 분사한 경우와 상부에서 분사한 경우의 탈질 효율을 비교하면 각각 68.1%와 9.5%를 보여 동일한 지역에 분사된 우레아일지라도 분사방향에 따라 탈질 효율에는 큰 차이를 보였다.

• 플랜트 저널
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• 제18권3호
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• pp.52-61
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• 2022

본 연구는 실제 운영중인 영동에코발전본부 1호기 125 MW 우드펠릿 발전소를 대상으로 탈질설비 운전조건이 NOx 발생량에 미치는 영향을 시험하였다. SNCR 요소 유량 증가에 따라 NOx 농도는 점차 감소하였으나 SCR 후단 암모니아 슬립은 상승하였다. 시험대상 보일러는 고온의 내부온도로 인해 SNCR 운영에 불리한 구조이며 노즐의 최적위치 검토가 필요할 것이다. SCR 희석공기 온도변화는 NOx 발생량에 영향을 미치지 않았다. SCR 암모니아 유량 증가는 SCR 후단 NOx 농도를 감소시켰고 NOx 제거효율도 증가시켰다. 다만 암모니아 슬립 자체 기준치를 초과하지 않는 암모니아 유량 111 kg/h가 최대 운전기준으로 추정된다. SCR 믹서 압력 상승은 NOx 농도를 감소시키고 제거효율도 최대로 측정되어 NOx 생성을 가장 효과적으로 억제하는 변수로 파악되었다.