• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.1982-1987
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• 2011

본 연구에서는 미지시료 또는 LFT와 같은 고점도 수지의 점도를 실제 사출성형 공정과 CAE 해석을 통하여 신뢰할 수 있는 새로운 점도의 추정 방법을 제안하였다. 우선 금형 내에 캐비티 압력을 측정할 수 있는 시스템을 구성하였고, 이 시스템을 이용해서 실제 사출과정에서 나타나는 압력 변화를 측정하는 것이다. 상용화 된 CAE 프로그램(Moldflow)은 사출공정에서 캐비티 내부를 흐르는 수지의 압력변화를 모사할 수 있다. 만약, CAE D/B에 있는 수지의 점도 데이터가 정확하다고 가정하면, 실험에서 측정한 압력 프로파일과 CAE로부터 계산 된 압력 프로파일이 일치해야 한다. 이것이 실험값과 일치하지 않으면 가정한 값을 CAE D/B에 입력해서 일치할 때까지 반복함으로써 신뢰성 있는 점도를 추정 할 수 있다. 이러한 알고리즘의 타당성을 검증하기 위해서 PP수지에 대하여 적용한 결과, 일반적인 점도계로 측정한 값과 일치하는 결과를 얻었다. 한편, PP-LFT에 대하여 적용하여 최적화 된 점도 데이터도 추정할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권4호
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• pp.490-498
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• 2010

K사의 방진고무 사출성형에 있어서 애로사항인 토크로드부시(torque rod bush)의 캐비티 가장자리(edge) 구간에서의 에어트랩(air-trap) 발생 및 다이내믹 댐퍼(dynamic damper)에 있어서 사출시 미성형(short shot) 발생 등의 문제점을 해결하기 위하여, 상용 CAE 프로그램인 MOLDFLOW(Ver. 5.2)를 이용한 전산모사를 수행하여 적정금형설계를 도출하고 적정작업조건을 구축하였다. 그 결과 방진고무 중에서 토크로드부시의 사출성형에서의 에어트랩 발생 등의 공정문제를 최적 캐비티 가장자리 경사각 및 게이트 수를 조절함으로써 캐비티 가장자리에서의 유동선단(flow-front)의 유동정체를 방지하고 유동을 원활하게 하여 해결하였다. 한편 다이내믹 댐퍼의 사출시 충전(filling) 단계에서의 캐비티 비충전으로 인한 미성형 불량은 에어벤트(air-vent) 구를 에어트랩 발생 빈도가 매우 높은 유동선단 상향류와 하향류의 두 흐름이 만나는 지점에 설치함으로써 미성형 불량을 해결하였다. 또한 게이트 위치를 댐퍼 상단에서 중단으로 변경하거나 게이트 수를 증가시킨 경우에 미성형 불량이 K사의 경우보다 개선되었다.

• 공업화학
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• 제22권4호
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• pp.433-438
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• 2011

본 연구에서는 SNCR 공정에서 온도, NSR, 산소 농도가 질소산화물 제거 효율에 미치는 영향을 실험과 CHEMKIN-II 프로그램을 사용하여 수치적으로 조사하였다. 산소가 없는 조건에서 NO 제거 효율은 반응기 온도에 따라 증가하였다. 반면 산소농도가 4%일 때, NO 제거 효율은 $900{\sim}950^{\circ}C$에서 최대를 나타내었다. 산소의 존재는 저온에서 NO 제거를 증가시키는 것으로 나타났다. 산소농도와 무관하게 NO 제거 효율은 NSR에 따라 증가하였다. CHEMKIN-II에 의해 예측된 NO 제거 효율의 온도와 NSR-의존성은 실험결과와 유사하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제43권4호
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• pp.187-193
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• 2023

쉘 중자 공법은 성형성, 탈사성에 있어서는 뛰어난 프로세스이나, 고온의 알루미늄 용탕이 중자와 접촉할 때 수지의 열분해에 의한 가스발생이 필연적이며, 이의 배출이 원활하지 못할 때에는 주물내부에 기공 등으로 남게 되어 주조품의 내기밀성에 직접 영 향을 미친다. 쉘 중자 이용 시 가스발생거동에 대해서는 일본에서 약간의 연구가 있었으나, 직접적인 예측 결과는 발표되지 않았고, 특 히 가스발생에 대한 모델링이 성립되어 있지 않아 이의 연구는 아주 미미한 상태이다. 개발되는 코어에 대한 온도-가스량과의 관 계를 고려한 발생 가스량 시뮬레이션 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 실린더 헤드 제품의 코어 금형 설계 및 저압주조 시 금속 용탕의 유동 및 응고 거동을 해석하고 주조결함 발생을 예측하여 결함발생을 최소화 하는 주조방안 도출하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.186-193
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• 2009

본 논문에서는 전열(마이크로 히터, 센서)을 이용해 금형의 표면을 가열하는 E-MOLD 특허기술을 적용하여 휴대전화용 복합기능 도광판(Prismless LGP)을 제작하고, 전사성을 평가하였다. 이를 위하여 MEMS 공정을 이용하여 복합기능 도광판용 니켈 스탬퍼를 제작하였고, E-MOLD 기술의 핵심인 이동가열코어(movable heated core)가 설치된 금형을 설계, 제작하였다 이를 이용하여 성형조건 중 금형온도를 변화시키면서 복합기능 도광판을 사출성형으로 제조 하였고, 금형온도가 성형품의 전사성에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 또한, 전산모사 프로그램(CAE)을 이용하여 금형온도와 사출시간에 따른 수지의 유동성을 해석하였다. 금형온도에 따른 도광판의 전사성은 $100^{\circ}C$(25.0nm), $140^{\circ}C$(48.4nm), $180^{\circ}C$(52.1nm)로 나타났고, 스탬퍼(52.1nm)와 비교했을 때 $180^{\circ}C$에서 전사성이 가장 우수했다. 전산모사 해석결과에 따르면, 수지의 유동성은 금형온도($50{\sim}180^{\circ}C$)가 증가할수록 향상되었다. 사출시($1{\sim}2sec$)이 길수록 유동성이 감소하는 경향을 $160^{\circ}C$에서 확인하였다. 따라서 수지의 전사성과 유동성은 금형온도에 따라 증가하고, 특히 유리전이 온도($140^{\circ}C$) 이상에서 크게 상승하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.590-596
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• 2015

본 연구에서는 다양한 $CO_2$ 재활용 기술 중 경제성 및 $CO_2$ 감축량 효과가 큰 것으로 평가되는 $CO_2$ 활용 중탄산나트륨 제조기술 대상으로 상용 플랜트 운영시 전체 $CO_2$ 감축량을 산정하고자 하였다. 상기 $CO_2$ 재활용 기술은 발전소 배가스 중에 포함된 $CO_2$의 탄산화 반응을 통해 상업적으로 유용한 중탄산나트륨을 제조하는 기술로서 현재 한국동서 발전의 지원을 받아 한전 전력연구원에서 연구개발 진행 중이다(기술개발 사업명: NCCU, Non-Capture $CO_2$ Utilization). 본 기술의 $CO_2$ 감축량 산정을 위해 하루 100톤 $CO_2$ 처리 규모(연간 36,500톤 $CO_2$ 처리 가능, 발전 용량 기준 5 MW급)의 상용급 플랜트를 대상으로 공정모사 프로그램(PRO/II 9.1)을 활용한 열 및 물질 수지 분석을 수행하였으며 특히 종래 유사기술과의 비교를 통한 간접 $CO_2$ 감축량 산정을 위해 탄산나트륨 및 중탄산나트륨 등의 제조를 위한 대표적 기술인 Solvay 공정과의 에너지 사용량을 비교 분석하였다. 분석 결과 종래 Solvay 공정은 단위 중탄산나트륨 생산을 위한 에너지 사용량이 약 $7.4GJ/tNaHCO_3$으로 이를 해당 에너지를 얻기 위해 필요한 석탄 사용량 및 $CO_2$ 발생량으로 환산시 연간 약 48,862 톤 $CO_2$에 해당 된다. 반면 발전소 배가스 중에 포함된 $CO_2$를 활용한 중탄산나트륨 제조공정의 경우 탄산화 반응에 의한 $CO_2$ 직접 포집분(연간 약 36,500 톤)과 동일 화합물 생산을 위한 종래 공정(Solvay) 대비 낮은 에너지 사용량에 따른 간접적인 $CO_2$ 저감량(연간 약 46,885 톤) 효과로 전체 $CO_2$ 감축량은 약 83,385톤으로 산정되었다. 상기 분석을 통해 본 논문의 $CO_2$ 활용 중탄산나트륨 제조기술은 제품 판매에 따른 경제적 효과뿐만 아니라 종래 공정에 비해 낮은 에너지 사용으로 $CO_2$ 저감효과가 매우 높아 대규모 $CO_2$ 저장 공간이 필요한 CCS(Carbon Capture & Sequestration) 기술의 대안기술로서 유망한 것으로 분석되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권1호
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• pp.18-29
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• 2010

기후온난화에 대처하기 위한 방안 중, $CO_2$ 해양지중저장은 성공가능성이 높은 수단중의 하나로써 각광받고 있다. $CO_2$ 해양지중저장은 대량 발생원으로부터 $CO_2$를 포집하여 저장지로 수송한 후, 가스 저장층 이나 염대수층 등과 같은 해저 지질구조 내에 $CO_2$를 저장하는 공정 전체를 아울러 지칭한다. 우리는 2005년부터 $CO_2$ 해양지중저장 관련 기술들을 개발해왔으며, 주요 기술 개발 분야에는 $CO_2$ 저장후보지 탐색과 $CO_2$ 수송 및 저장 공정을 위한 기본 설계가 포함된다. 신뢰성 있는 $CO_2$ 해양지중저장 시스템설계를 위해, 가상시나리오를 개발하였으며 수치해석 프로그램을 이용하여 전체공정을 분석하였다. $CO_2$ 포집원으로 부터 주입저장지로 $CO_2$를 수송하는 공정은 열역학 상태방정식으로 모사 가능하다. 본격적인 설계공정에 대한 수치해석을 수행하기에 앞서 관련 열역학 상태방정식들을 비교 및 분석하였다. 분석된 상태방정식들의 정확도를 평가하기 위해 참조문헌의 실험데이터와 수치계산결과를 비교하였다. 현재까지 진행된 $CO_2$ 해양지중저장 공정설계는 주로 순수한 $CO_2$를 대상으로 하였다. 하지만 포집된 $CO_2$ 혼합물은 질소, 산소, 아르곤, 물, 황화수소 등의 불순물을 포함하고 있다. 작은 양의 불순물이 포함될 시에도 열역학적 물성치가 바뀔 뿐 만 아니라, 압축, 정제, 수송 공정 전체에 막대한 영향을 미치게 되므로 간과되어서는 안 된다. 본 논문에서는 해상 및 육상 $CO_2$ 수송에 영향을 미치는 주요 설계 인자들을 분석하였으며, 가상 시나리오의 매개변수에 관한 연구를 수행한 다음, 유량, 직경, 온도, 압력 등의 설계 인자들의 변화 범위를 제시하고자 하였다.

• 멤브레인
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• 제17권4호
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• pp.352-358
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• 2007

비다공성 중공사막 접촉기를 이용하여 수용액 내 용존 산소의 농도를 조절하고자 하였으며, 용존 산소의 농도를 전산모사를 통하여 예측하였다. 공급 기체와 공급 수용액이 같은 방향으로 흐르는 병류 흐름 시스템에 대한 분리막 접촉기 공정 지배 미분 방정식을 5차 Runge-Kutta-Verner 법으로 해석하였다. Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어로 용존 산소농도 예측 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 수치해석을 수행한 결과, 분리막 수가 16,000개로 일정하며 공급기체의 유속이 0.536 mol/sec이고 압력이 486 kPa이며 공급 수용액의 유속이 16.69 mol/sec이고 산소의 몰분율이 0.995으로 유지된 상태에서, 분리막의 길이가 0.4에서 1.2m로 증가함에 따라 용존 산소는 30에서 64 ppm으로 증가하였음을 알 수 있었다. 분리막의 길이가 0.4 m일 때 공급수용액의 유속이 9.26에서 26.85 mol/sec로 증가함에 따라 용존 산소가 40에서 20 ppm으로 감소함을 알 수 있었다. 또한 공급 기체 압력이 298에서 847 kPa으로 증가함에 따라 용존 산소는 33에서 69 ppm으로 증가함을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권8호
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• pp.860-865
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• 2006

비폭기 혐기상태에서 접촉 반응조내에서 임펠러의 종류와 운전조건에 따른 유동특성 및 SS의 효율적인 혼합은 오 폐수 반응조 전 공정효율에 직접적인 영향을 미치는 중요한 설계인자이다. 이를 위하여 본 연구에서는 수치해석적인 방법에 의하여 임펠러의 제원(형상및 크기)과 운전조건에 따른 반응조 내의 유동장과 SS농도분포를 계산하였다. 일차적으로 본 논문에서는 접촉 반응조 내부의 유동 및 농도를 수치 모사하여 임펠러 형상에 따른 전형적인 유동특성과 비교 검토함으로써 프로그램의 성능을 확인하였다. 또한 임펠러의 종류와 크기 그리고 위치 등에 따른 조직적인 변수연구를 수행함으로써 설계와 최적운전조건의 결정을 위한 임펠러 특성에 대한 유용한 자료를 도출하고자 하였다. 그 결과 임펠러 타입이 pitched-type 인 경우 flat-type에 비해 혼합 효율이 크게 향상됨을 알 수 있었으며 임펠러의 크기가 클수록, 다단으로 설치할수록 효율적인 혼합이 이루어짐을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.980-987
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• 2012

비점오염원은 세정에 의해 하수관 내로 유입되어 수계까지 흘러 수계의 오염부하를 가중시킬 뿐만 아니라, 관의 상태에 따라 누수 및 월류를 야기하여 오염을 일으킨다. 이에 따라 하수관거의 유지관리 및 환경오염 방지를 위한 관거내 하수의 유량, 수질, 불명수 및 월류 등을 효율적으로 관리하기 위한 모니터링의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 하수관거의 경우, 지하에 설계되며 그 구조 및 연결이 복잡한 특성으로 인해 실제 하수관거에 대한 모니터링은 쉽지 않다. 본 연구에서는 시스템해석이론에 기초한 하수관망 오염제거 해석과 관망 모니터링 및 이상진단방법을 제시하였다. 먼저 하수관망 공정모사 프로그램인 Stormwater & Wastewater Management Model for expert (XP-SWMM)을 이용하여 관망 내의 오염물질의 거동패턴을 해석하였다. 둘째, 다변량 통계 모니터링을 이용하여 하수관망 내의 수질 모니터링 및 하수관망 유출을 탐지하는 관망 이상 진단을 수행하였다. 정적/동적 상태 시스템에 기초한 하수관망 오염 매카니즘 해석결과, 강우시 총질소와 총인 부하량이 비강우시보다 급격하게 증가함을 확인하였으며, 이는 수계의 오염부하를 가중시킬 것으로 판단되다. 이에 따라 하수관망 내 유출은 강우로 생긴 유량 및 유입오염물질의 농도 증가로 인한 관망이상으로 사료된다. 제안된 하수관망 모니터링 및 이상진단 기법은 도시 유역에서의 비점오염원 관리와 지속적인 모니터링에 있어 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.