• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.86-94
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• 2015

반탄화 공정은 약 $250^{\circ}C$정도의 온도에서 진행되는 열화하적 반응으로, 본 반응에 의하여 바이오매스 중에 포함된 헤미세루로스가 분해되고, 휘발성 가스를 생성하여 분리되는 과정이 진행된다. 바이오매스를 반탄화하는 중요한 이유로는 반탄화에 의하여 에너지 집적도(바이오매스 단위 중량에 포함된 열량)가 증가하게 되어 수송 등에 필요한 열량이 감소하는 장점이 있는 반면, 반탄화의 결과로 생산된 반탄화물은 화재 및 분진 폭발의 위험이 높아지는 단점이 있다. 본 연구에서는 바이오매스 연료 중 목질류로서 자연 건조된 폐목재와 초본류로서는 볏짚을 대상으로 약 $200^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$범위의 온도에서 반탄화 실험을 실시하여 반탄화 후 결과물의 연료적 특성을 평가하였다. 특히 C/H(탄소와 수소 비) 및 C/O(탄소와 산소비)는 연료적 특성 중 생물학적 안정성 및 연소시 오염물질(특히 수트, Soot)과 관계되는 요소로서 중요하다. 실험 결과 반탄화에 의하여 C/H는 약 2배 증가하였으며, C/O는 약 3배 증가하였다. 이는 생물학적 안정성은 감소하여 자연적으로 분해(생분해)가 진행되는 어려운 상태로 변화되었으나, 연료 중 수소의 감소에 의하여 휘발성 가스의 생성은 감소할 수 있는 것을 나타낸다. 한편 탄화된 바이오매스의 TGA(Thermogravimetric Analysis)를 실시한 결과, 저온에서의 진행되는 열분해 부분이 상대적으로 감소하였으며, 이는 단순 바이오매스 연료에 비하여 석탄과 연소 특성이 유사할 수 있는 것으로 나타내었다.

• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.47-55
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• 2017

유기성폐기물의 수열처리 기술은 고온에서 운전하여 에너지 소비가 큰 열분해 탄화기술의 단점을 보완하기 위한 방법으로, 세포벽을 파괴하여 탈수성을 향상시켜 탈수공정에서 함수율을 약 40% 수준까지 낮출 수 있는 장점을 가지고 있어 유기성폐기물의 고형연료화 분야에서 전 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 수열처리가 유기성폐기물의 건조효율에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 대상물질로는 대표적인 유기성폐기물인 하수슬러지와 음식물류폐기물을 이용하여 $200^{\circ}C$에서 1시간동안 수열처리한 후 건조효율 변화를 관찰하였다. 유기성폐기물은 수열처리 후에 건조시간이 단축되어 $100^{\circ}C$에서 건조한 음식물류폐기물의 경우 원시료보다 건조시간이 52.9% 감소하였다. 따라서 수열탄화 반응이 하수슬러지와 음식물류폐기물의 건조효율을 상승시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 건조특성곡선의 예열기간에서 건조속도가 원시료 대비하여 각각 148%($80^{\circ}C$ 하수슬러지), 151%($100^{\circ}C$ 하수슬러지), 209%($80^{\circ}C$ 음식물류폐기물), 366%($100^{\circ}C$ 음식물류폐기물)로 모든조건에서 증가되는 것으로 보아 수열반응에서 세포벽이 파괴되면서 표면적이 늘어났음을 간접적으로 파악할 수 있었다. 건조시간이 단축됨에 따라 한계함수율이 높아져 감율건조기간이 증가하였으므로 이에 주의하여야 하며, 탄화정도에 따라 건조효율이 더 개선될 수 있을 것으로 기대된다.

• 환경위생공학
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• 제22권2호
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• pp.9-20
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• 2007

The incineration process has commonly used for wastes amount reduction and thermal treatments of pollutants as the technologies accumulated. However, the process is getting negative public images owing to matter of hazardous pollutants emission. Specially dioxins became a main issue and were mostly emitted from municipal solid wastes incineration. In this reason, pyrolysis/gasification/melting process is presented as an alternative of incineration process. The pyrolysis/gasification/melting process, a novel technology, is middle of verification of commercial plant and development of technologies in Korea. But the survey about the pollutant emission from the process, and background data in these facilities is necessary. So in this survey, t is investigated that the behavior of chlorobenzenes and chlorophenols in plasma type pyrolysis/gasification/melting plant of pilot scale. We investigated discharging behavior of each phase of chlorobenzene through each process in the plsasma type pyrolysis/gasification/melting process. From this result, it was found that about 99 percent of particle-phase chlorobenzene was removed, but on the other hand gas-phase chlorobenzene was increased by about 600 percent through heat exchanger, flue gas cooling, system and semi dry absorption bag filter(SDA/BF). Also, this investigation presented that di-chlorobenzene(DCB) tri-chlorobenzene(TCB), tetra-chlorobenzene(TeCB), penta-chlorobenzene (PCB), except mono-chlorobenzene(MCB) and hexa-chlorobenzene(HCB) were increased through the flue gas cooling system and the semi dry absorption bag filter(SDA/BF). It was investigated that concentration of particle-phase chlorophenol was decreased by about 66 percent, but on the other hand, concentration of gas-phase chlorophenol was increased by about 170 percent through heat exchanger, flue gas cooling system, and semi dry absorption bag filter(SDA/BF). Also, it was found that di-chlorophenol(DCP), tri-chlorophenol(TCP), and penta-chlorophenol(PCP) were increased through the flue gas cooling system, and the semi dry absorption bag filter(SDA/BF). It can be considered that small-scale pilot facility and short investigation period might cause the concentration increase through the flue gas cooling system and the semi dry absorption bag filter(SDA/BF). A further study on real-scale pilot facility and accurate investigation may be required.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.448-448
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• 2013

최근 생물학적 분석 기구에서 시료를 처리, 분리, 검출, 샘플링 또는 분석하기 위해 사용되는 마이크로펌프(Micropump)에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 전자소자의 성능과 신뢰성의 증진을 위한 전자소자의 열 문제를 해결하기 위해 냉각장치로 마이크로 펌프가 적용되기도 한다. 그 외에도 마이크로펌프는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 마이크로펌프는 작동 방식에 따라 압전형, 공압형, 열공압형, 연동형 등의 여러 종류로 분류되고 있다. 그중에서도 최근에는 연동형 마이크로 펌프의 개발이 각광받고 있다. 기존의 연동형 펌프들은 다중 챔버를 가지고 있으며, 각각의 챔버 내에서 Dead volume이 많이 발생할 뿐만 아니라 이상적인 연동운동과는 차이가 많이 나는 문제점을 가지고 있다. 또한 압전방식과 열공압방식은 느린 응답성으로 인해 효율적인 유체 이동이 어렵다. 본 논문에서는 이상적인 연동운동을 구현하기 위하여 기존의 연동형 펌프의 단점을 보완하고, 하나의 챔버에 다중전극 구조를 가지는 정전기력방식의 연동형 펌프를 개발하였다. 정전기력방식으로 펌프를 구동함으로써, 저전력으로 펌프구동이 가능하며, 하나의 챔버에 다중전극을 설치함으로써 이상적인 연동운동을 재현하였다. 그리고 Dead volume을 최소화 하였다. 또한, 빠른 반응속도로 인해 효율적인 유체 이동을 실현시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안된 마이크로 펌프의 구성은 크게 챔버, 박막, Inlet/outlet hole으로 구성되었다. 챔버는 Si-wafer에 wet etching 공정으로 제작 하였고 그 위에 알루미늄 박막을 200 nm 증착시켰다. 챔버는 가로 32 mm, 세로 5 mm, 깊이는 $15{\mu}m$, 부피는 $200{\mu}l$으로 제작되었다. 박막은 폴리이미드(polyimide)를 사용하여 $3{\mu}m$의 두께로 제작 되었으며, 폴리이미드 박막 사이에는 200 nm 두께의 4개의 알루미늄 박막 전극을 삽입시켰다. 삽입된 4개의 전극에 개별적인 전기신호를 보냄으로써 연동운동이 가능하다. Inlet/outlet hole은 직경 2 mm의 크기로 제작되었으며, 튜브를 연결하여 유체가 흐를 수 있는 체널을 형성하였다. 제작된 마이크로 펌프의 구동전압은 115 V이며, 인가되는 주파수를 1 Hz~100 KHz까지 변화시켜 유량을 측정하였다. 작동 유체는 공기이며, 유량측정은 튜브 내에 물방울을 삽입하여 시간에 따른 이동거리를 관측하였다. 측정결과 2.2 KHz에서 2.4 mm/min의 가장 높은 유량을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안된 연동형 마이크로펌프는 이상적인 연동운동이 가능함으로써 기존의 연동형 방식의 문제점을 보완하였으며, 생명과학, 의학, 화학 등의 분야에서 적용이 가능하리라 기대된다.

• 보존과학회지
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• 제19권
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• pp.67-72
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• 2006

경주 왕경지역에서 출토된 금동풍탁의 성분조성과 납동위원소비를 분석하였다. 유도결합플라즈마분광분석법(ICP)으로 주성분 및 미량성분 10개 원소를 분석한 결과 풍탁의 소지는 Cu와 Sn의 합금으로서 조성비는 92:4 이었다. 그외 8종(Pb, Zn, Fe, Ag, Ni, As, Sb, Co)의 미량성분은 모두 0.2% 이하로서 검출되었다. 이러한 결과는 Cu와 Sn 광석을 고순도로 정련하여 풍탁을 제조하였다는 것을 의미한다. 풍탁의 납동위원소비는 열이온화질량분석기(TIMS)로 측정하였고, 기존의 한국, 중국 및 일본의 납광석의 산지별 데이터베이스를 이용하여 풍탁 제조에 사용한 원료 산지를 추정하였다. 그 결과 납동위원소비에 의한 원료광석의 산지는 일치하지 않고 있어 판단이 어려워 단정적으로 기술할 수 없었다. 향후 연구과제로 남겨 놓고자 한다. 또한 풍탁의 미세조직을 관찰한 결과 일반적인 주조조직에서 볼 수 있는 dendrite조직이 잘 발달되어 있었으며 특별한 열처리 공정은 발견되지 않았다. 풍탁에 대한 이러한 일련의 과학 분석 결과는 향후 시대적, 지역적으로 풍탁의 비교 연구를 위한 기초자료로서 활용될 수 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권2호
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• pp.149-157
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• 2005

원자력연구시설의 핫셀 내 바닥이나 장치표면에 부착된 고방사능분진의 제거를 위해서 PFC제염기술을 적용한다. 고가인 PFC 용액의 재사용을 위해서는 여과장치의 개발이 필요하고 제염종료 후 이차폐기물의 양을 최소화할 필요가 있다. PFC 제염폐액 내 방사성 입자를 제거하기 위해 핫셀 내의 고방사능분진의 오염 특성을 조사했다. 여과 막을 이용한 입자의 제거효율 측면에서 보면 세라믹 , PVDF, PP 막 모두가 95$\%$ 이상의 높은 여과 성능을 보였다. 기공 크기가 같은 동일 여과 막에서는 입자가 크거나 가하는 압력이 높을수록 좀더 높은 제거효율을 나타내었고, 3psi이하에서는 PVDF의 제거효율이 다른 막에 비해 작게 나타났다. 플럭스 성능은 PVDF 막이 가장 높은 수준을 나타냈고 세라믹과 PP 막에서는 다소 낮은 성능을 보였다. PVDF 막은 낮은 압력과 짧은 여과시간으로 최대(한계)플럭스에 도달함을 확인하였다. 세라믹 막은 모의입자의 제거 효율은 높지만 다소 낮은 Flux 성능을 나타냈다. 또한, 막 자체의 비싼 가격과 쉽게 부서지는 성질의 단점을 지니고 있지만 무기화합물의 재질로 되어있기 때문에 알파방사능 환경에서 H, 가스를 발생하는 고분자 막인 PVDF, PP 막과 비교하여 훨씬 안정적이었다. 그리고 이들 소수성 여과막들의 특성 비교를 바탕으로 세라믹 막을 적용한 PFC 실증 여과장치의 공정도를 살펴보았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.17-25
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• 2017

최근에 LED나 OLED와 같은 조명용 소자의 온도 상승에 따른 문제점을 개선하기 위하여 전기 도금 방법을 사용하여 제작한 두께가 두꺼운 금속 필름을 heat sink로 사용하고 있다. Cu 필름과 같은 두꺼운 금속 필름은 습식 방법인 전기 도금으로 제작하여 주로 소자의 방열판으로 사용되어 왔으나 건식의 증착 방법을 이용한 수 백 ${\mu}m$의 Cu 금속 필름에 대한 필요성이 요구되고 있다. 본 연구에서 설계 제작된 유도 가열 방식의 Cu 필름 증착 장비는 가열부가 세라믹 도가니 히터 부분과 세라믹 도가니 부분으로 분리된 이중 구조의 heating 방식을 채택하여 열 손실을 최소화 하고 보온 효과를 극대화시켰다. 또한 유도 가열 방식으로 초고속의 필름 증착 속도를 구현하였다. 그리고 열전도도가 높고 안정적인 두꺼운 Cu 필름 증착기술을 확보하고 최적화 하여 $1000{\AA}/s$의 증착율로 $100{\mu}m$의 필름을 증착 하였으며 ~2.0% 이내의 두께 균일도를 얻었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.105-112
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• 2018

본 논문은 로이유리(Low emissivity glass) 표면에 증착되어 있는 금속박막의 전도 특성을 이용하여 발열유리(Heatable glass)를 제작하는 방법에 대해 제안한다. 로이유리의 발열량은 로이유리 표면저항에 의한 주울(Joule) 열에 의존하므로 소재의 표면저항을 측정함으로써 예측 및 설계가 가능하다. 본 연구에서는 저방사층이 11nm인 소프트로이유리 시료에 각 50mm 간격으로 은(Ag) 전극을 형성시키고, 4단자법으로 면저항을 측정하여 로이유리의 소비전력과 발열량을 예측한 후에, 제작 및 실험을 통해 발열성능을 확인하였다. 기존의 발열유리 제작방법은 크게 두 가지로 일반유리(Normal glass)에 니크롬(Nichrome) 열선을 삽입하는 방법과, 일반유리에 전도성 투명박막을 증착하는 방법이 있다. 니크롬 열선 삽입 방식은 발열성능은 우수하나 유리 고유의 투명성을 저해하고, 전도성 투명박막을 증착하는 방법은 투명성은 양호하나 공정이 복잡하여 실용성이 저하된다. 본 논문에서는 주로 건축물의 단열효과 향상을 위해 사용되는 로이유리를 이용하여 로이유리 전면에 코팅되어 있는 전도성 금속박막에 레이저 빔을 조사하여 원하는 발열성능을 가지는 발열유리를 제작하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 니크롬 열선을 삽입하는 방법에 비해 투명성이 양호하고, 전도성 투명박막을 증착하는 방법에 비해 제작과정이 보다 수월함을 확인하였다. 아울러, 레이저를 조사하여 로이유리의 표면 박막을 패터닝(Patterning) 하는 형태에 따른 발열특성의 비교와 로이유리에 적합한 레이저 출력조건을 제시하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.747-754
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• 2017

본 논문은 강관과 콘크리트가 함께 축력에 저항하는 합리적인 콘크리트 강관구조형식에 대해 무피복상태에서 내화성능을 높이는 연구이다. 콘크리트 강관구조는 내부 콘크리트로 인한 열저항 성능이 매우 우수하지만, 국내에서는 일정시간 동안 내화성능을 확보하도록 규정하고 있는 내화구조시스템으로 피복처리가 되지 않는 상태에서는 활발하게 적용되지 못하고 있다. 따라서 콘크리트충전 강관구조 기둥의 구조성능을 향상시키기 위하여 강관 내측면에 부착하는 리브요소를 개발하고 그것의 효과적인 형상을 개발하는 연구로서 콘크리트 강관기둥 내측면에 Corrugated Rib를 부착하여 구조적압축 및 좌굴 저항능력을 향상시키는 CFT 시스템을 개발하고자 한다. 이에 대한 연구 결과, 강관 내면 부착 리브의 적용으로 내화시 CFT 기둥의 내력상승에 의한 좌굴방지를 확인하였고, 내화성능기준 또한 만족하였다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 강재리브(Corrugate rib)구조 보강재를 활용한 CFT의 공법은 내화피복 없이 구조 및 내화성능을 만족시키는 것으로 판단된다. 향후 rib의 다양한 형태를 변수로 하는 연구와 공장생산에서 공정을 효율화 시키고, 경제성 있는 시스템으로 활용할 수 있도록 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.