• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.397-397
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• 2022

오늘날 급격한 인구증가 및 도시화로 인해 음식물류 폐기물 발생량이 크게 증가하였으며, 음식물류 폐기물에서 발생되는 음폐수의 적절한 처리방안에 대한 관심이 증가하였다. 혐기성 소화(Anaerobic digestion; AD)는 음폐수의 바람직한 처리방법으로 알려졌지만, 긴 처리기간 및 공정 불안정 등의 문제로 개선이 필요하며, 그 중 기존 AD에 보조 반응조를 추가한 보조 미생물전기화학적 혐기성소화(Auxiliary bioelectrochemical anaerobic digestion; ABEAD)가 적절한 개선방안으로 제시되었다. 하지만 아직 20 L 이상 용량에서의 연구는 이뤄지지 않았으며, 따라서 본 연구에서는 100 L의 용량에서 ABEAD의 성능향상을 평가하고 규모증가에 따른 성능변화를 비교하였다. 반응조는 AD와 ABEAD로 구성되었다. 유효용량 100 L, 유기물부하율 4 kg/m³/d, HRT 20 days 및 중온소화(35℃) 조건으로 운전하였으며, AD는 기계적 교반, ABEAD는 기계적 교반 및 펌프를 통한 bulk 용액 순환이 이뤄졌다. ABEAD의 전극재질은 SUS304를 사용하였고, 0.4V의 전압을 공급하였다. 성능비교는 pH, 휘발성지방산(Volatile fatty acids; VFAs), 유기물제거율 및 메탄 생성량을 비교해 수행하였다. 실험결과 AD는 pH 및 VFAs가 각각 평균 7.37 및 3,880 mg/L, ABEAD는 각각 평균 7.5 및 2,870 mg/L로 VFAs의 빠른 처리를 통해 공정안전성 향상되었고, 유기물제거율 및 메탄생성량의 경우 AD는 각각 평균 65.8 % 및 85.1 L/d, ABEAD는 각각 평균 76.1 % 및 108.1 L/d로 유기물의 빠른 처리 및 메탄전환이 이루어져 비교적 큰 규모에서도 ABEAD의 성능향상이 나타남을 확인하였다. 또한 이전 소규모 연구들과 비교를 통해 규모에 따른 성능향상폭을 비교했을 때에도 큰 차이가 나지 않는 것으로 판단되며, 따라서 ABEAD는 BEAD 기술의 상용화 및 적용에 적합한 것으로 사료된다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제16권1호
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• pp.13-20
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• 2010

본 연구사업 목적은 축분 공동 퇴비화시설에서 배출되는 퇴비화 악취물질이 퇴비화시설 기계에 부식과 마모를 일으켜서 기계 고장을 발생하는 현상을 방지하기 위해 축분퇴비화 시설 기계의 내구성을 재질과 구조 및 보수와 관리 측면에서 평가하여 축분 퇴비화 시설 기계의 내구성을 증대하고, 이에 개선 대책을 마련하는데 있었으며 주요 성과는 아래와 같다. 퇴비화시설 기계의 고장의 주요원인은 부식과 마모, 과부하 상태, 이물질 혼입 등 이었다. 퇴비화시설 기계에서 고장빈도가 높은 곳은 교반장치, 포장장치, 반송장치 등의 체인, 교반 날과 축, 모터, 스크루 베인 등에서 발생 되므로 정기점검과 보수관리가 중요하였다. 퇴비화시설 기계의 내구성 증대를 위한 고장 방지대책은 탈취장치 설치, 돌가루와 쇠붙이 등의 이물질 혼입방지, 고 수분 재료 사용방지 및 재료 과다투입 방지 등 이었다. 미 이용자원의 유효이용 및 유가성 폐기물의 퇴비화 처리를 위한 우리나라 지방자치단체의 바이오매스 타운 건설에 본 조사연구의 성과가 성공적으로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.110.2-110.2
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• 2011

바이오가스 생산은 현재 정부에서 추진하고 있는 저탄소 녹색성장으로 인해 더욱 그 가치의 중요성이 부각되고 있다. 스웨덴 Scandinavian Biogas Fuel AB(SBF) 사의 바이오 가스 생산 기술을 이용함으로 소화효율을 개선하고 바이오가스 발생량을 극대화하였다. 전국 403개 공공하수처리시설 중 소화조가 설치된 처리시설은 65 개소이며 이중 57 개소에서 총 64개 소화조를 운영 중이다. 하지만 국내 소화조의 효율은 유입수질 저하, 운영, 관리 미숙으로 인해 전진국의 1/4 수준으로 에너지 이용률이 미미한 편이다. 환경부는 2010년부터 에너지 이용, 생산사용 확대, 추진을 위해 하수처리시설별 이용 가능한 에너지 잠재력의 종류, 양, 지역 내 수요자, 공급자 의 현황 규모 등을 정리해 2012년부터 에너지 이용사업 확대를 추진한다. SBF의 기술을 바탕으로 하수처리시설에서 들어오는 하루 슬러지 $1370m^3$와 음식물쓰레기 180t을 함께 처리하며 바이오가스 생산량을 더욱 늘렸다. 각 $7,000m^3$의 달걀모양(egg shape) 소화조 2개를 운영하며 생 슬러지와 음식물 쓰레기 처리 후 바로 소화조로 투입, 혐기 소화하는 방식이며 슬러지 최종처분방법은 탈수 후 소각된다. 반입되는 생 슬러지의 평균 TS 1.7%, VS 63% 이며 농축 후에는 평균 TS 9%, VS 75% 이다. 또 소화조로 들어가는 음식물 쓰레기는 평균 TS 8%, VS 85% 이며 소화 후 평균 TS 3.6% VS 59% 이다. 그리고 소화조의 pH는 7.3~7.8,유기산의 농도는 150mg/L~350mg/L, 가스발생량은 하루 평균 $26,500Nm^3$이며 소화효율은 평균 67%이다. 혐기성소화는 산소가 없는 무 산소 상태 에서 분해 가능한 유기물을 분해시켜 메탄으로 전환시키고 우리는 현재 이 가스를 소화조 가온에 사용하고, 판매하고 있다. 소화효율을 높이기 위하여 가온과 교반이 행해지는데 가온방식은 직접가온방식(증기주입식)과 간접가온방식(열교환방식)이 있다. 그중 우리는 간접가온방식을 채택하여 소화효율을 높였고 일반중온 혐기소화온도보다 약간 높은 $38^{\circ}C$로 운전한다. 그리고 일반적으로 알려진 교반방식인 가스교반, 기계교반, 이 둘은 병행한 교반이 아닌 독자적인 방법을 이용, 소화조 내의 슬러지가 정체되어 교반되지 않는 부분을 최소화 하였다. 이때 미생물이 투입되기 힘든 소화조 아래 쪽 으로도 고루분포 되어 슬러지를 이용 하게 되고 소화조 상하부의 온도차가 $1^{\circ}C$ 이하로 거의 완벽한 교반상태를 보여 줌 으로써 소화효율을 최대한으로 한다. 더욱이 소화일수 부족으로 인한 전반적 소화효율 저하가 발생하지 않도록 input과 output 조절을 통한 적정소화일수 20~25일을 최대한 맞추어 운전하여 소화조 설계용량의 평균 90%를 활용하고 있다.

• 한국생산제조학회지
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• 제18권3호
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• pp.270-278
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• 2009

Friction stir welding is a relatively new solid state joining process. A6061-T6 and A5052-H32 aluminium alloy has gathered wide acceptance in the fabrication of light weight structures requiring a high strength to weight ratio and good corrosion resistance. This friction stir process uses a non-consumable tool to generate frictional heat in the abutting surfaces. The welding parameters such as tool rotational speed, welding speed, etc., and tool pin profile play a major role in deciding FSP zone formation in A6061-T6 and A5052-H32 aluminium alloy. Three different tool pin profiles have been used to fabricate the dissimilar butt joints. The formation of friction stir processed zone has been analysed macroscopically. Tensile properties of the joints have been evaluated and correlated with the friction stir processed zone formation.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.223-229
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• 2016

SiC 나노입자는 고분자 수지의 굴곡특성을 강화하기 위해 사용된다. 본 연구는 대용량 SiC 나노입자가 함유된 에폭시 수지를 제조하고 분산도를 평가한 것에 관한 내용이다. SiC 나노입자를 혼합하는 과정에 교반기와 초음파 분쇄기를 동시에 사용하여 20 wt%의 SiC 나노입자 강화 에폭시 복합재료를 제조하였다. 교반기와 분쇄기를 동시에 이용하는 방법으로 분산속도와 분산도가 개선됨을 기계적 물성 평가와 FE-SEM 결과로 확인하였다. 이러한 결과로 SiC 나노입자의 분산 모델을 구축하였다. 궁극적으로, 탄소섬유(UD 타입)와 20 wt% SiC 나노입자 강화 에폭시 수지를 사용하여 복합재료를 제조하였다. 교반기와 분쇄기를 동시에 사용했을 경우 초음파 분쇄기만 이용했을 경우에 비해 우수한 복합재료의 물성을 나타내었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.67-67
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• 2009

알루미늄 합금 재질은 무게의 경량화와 기계적강도가 우수하며 다른 비철금속에 비하여 값이 저렴한 장점이 있다. 현재 산업현장에서 활용하는 가장 흔한 접합법으로 TIG, RSW 등과 같은 용융 용접법을 현재는 많이 사용 하고 있지만 열전도도가 높아 열 확산이 빠르고, 이에 따라 모재의 팽창이 일어나 열변형을 유발하며, 산화피막은 그 내부에 함유된 결정수가 아크용접 중 분해되어 수소를 방출함으로 기공이 발생하여 부도체로 저항용접시 전도성을 방해하는 등의 문제를 발생시킨다. 또한 철에 비해 4배정도 큰 전기전도율에 따라 저항용접시 대전류를 사용해야 하는 등의 문제점이 발생하고 있다. 이와 같은 알루미늄 합금의 용융용접 과정에서 발생하는 단점을 극복하는 기술로 고상접합 방법인 마찰교반용접법(Friction Stir Welding)이 활용되고 있다. FSW는 1991년 영국의 TWI에서 개발된 최신 용접법으로 모재를 용융점 아래에서 고상용접시키는 방법으로 용융에 따른 열변형과 흄가스(hume gas)와 스패터(spatter)를 억제시켜 주는 친환경적인 용접법이다. 이러한 마찰교반용접의 기술은 그동안 특허에 따른 로열티가 산업현장에서 사용하는데 문제가 되었으나 특허보호 기간인 20년이 1년정도의 기간밖에 남지 않은 상황에서 그 사용은 날로 증가하리라 본다. 이러한 마찰교반용접부의 결함을 평가하는 방법에는 UT, RT 등이 활용되고 있으나 얇은 박판에서의 결함검출은 용이하지 않다. 이리한 문제점을 해결하기위하여 초음파 가진을 이용한 적외선 열화상 검출 기법을 이용하여 마찰교반용접부의 결함 검출 가능성을 연구하였다. 20kHz의 주파수를 400Watt로 가진시켜 겹치기(lap joint) 마찰교반용접이된 A6061-T6의 용접부에 초음파를 입사하였을 때 발생하는 열을 적외선 열화상 카메라를 이용하여 측정함으로써 마찰교반겹치기 용접부의 결함 검출에 활용하였다. 용접부에 초음파를 입사하였을 때 부분적으로 온도차이가 발생하였고, 그에 따른 열화상을 검출 할 수 있었다. 이러한 열화상과 실제 시험편의 용접부의 강도를 평가하기 위하여 인장시험을 하였다. 그 결과 초음파 적외선 열화상 검출에서 발열부위가 나타난 부분이 인장시험에서 낮은 인장강도를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.614-618
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• 2018

Al 6061-T6를 사용하여 마찰교반 용접 시 회전 툴 숄더의 너비부의 넓이와 회전 속도, 이동속도의 변화에 따른 물성의 변화에 대하여 평가되었다. FSW 공정의 접합 변수에 따라 인장시험을 수행하기 위하여 KS B 0801 5호에 따라 시험편을 제작하여 마찰교반 용접을 시행하였다. 마찰교반 용접이 된 시험편의 기계적 특성을 평가하기 위해 Instron 인장시험기를 사용하여 1mm/min의 시험 속도로 인장시험을 시행했다. 평가결과, 인장강도는 회전 속도가 증가함에 증가 하였다. 툴 숄더의 이동 속도가 빠를수록 툴 유형에 관계없이 인장강도는 감소하였다. 툴 숄더 직경 12 mm (TSD12) 의 인장 강도 값은 일반적으로 8mm 보다 높게 나타났다. 이동 속도와 회전하는 속도가 한계 값을 초과하면 재료의 특성에 영향을 주지 않고 안정화 단계에 도달한다. 툴 숄더 직경 8mm (TSD8) 는 TSD12 유형의 공구와 비교하여 재료 특성이 감소하고 용접 영역에서 재료가 완전히 혼합되지 않는다. 인장 강도 값은 모든 회전 속도 1500 rpm에서 상대적으로 감소한다. 이동 속도가 낮을수록 같은 회전수에서 재료의 혼합될 수 있는 양이 많으므로 인장강도값이 높게 나타난다. 결과적으로 용접 영역에서 재료를 완전히 혼합하고 전이 온도에 도달하기 위해서는 임계값을 초과하는 회전 속도가 필요하다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.194-197
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• 2001

본 연구에서는 유류 오염토양 복원을 위한 효율적인 이동형 연속식 토양세척 장비를 개발하여 현장 적용 가능성을 검토하였다. 진세척조는 내부에 스크류를 설치함으로써 주입되는 오염토양과 세척용액의 기계적 교반에 의한 원활한 접촉과 토양간의 마찰 등으로 인하여 토양으로부터 오염물질의 탈착이 효과적으로 이루어지도록 하였다. 전세척조 외부에 위치한 주세척조는 전세척조에서 탈착된 오염물질과 미세입자를 원 토양으로부터 효율적으로 분리하기 위한 헹굼작용과 배출부에서 미세입자를 포함하는 세척 유출수가 효율적으로 분리 배출이 될 수 있도록 설계.제작하였다. 현장 적용 실험결과, 설계 목표치인 토양 주입 속도 15m$^3$/day, 계면활성제 POE$_{5}$POE$_{14}$의 비 1:1 (농도 0.1%), 세척수/토양 비 (부피/중량비) 1, 전세척조 회전속도 18rpm. 주세척조 회전속도 5rpm의 운전조건에서 90% 이상의 높은 세척효율을 나타내었다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제7권1호
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• pp.64-72
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• 1994

본 고는 현재 전기적 응용을 위한 수지 절연물의 진공/가압 수지-주형처리 분야에서 가장 앞선 기술과 연구개발력을 보유하고 있는 스위스의 Ciba-Geigy사와 최신의 진공성형 시스템을 개발, 생산하고 있는 독일의 Hedrich사 및 진공주형/자동가압 성형장비를 생산하는 스위스의 Vogel사 등을 최근에 방문하여 Epoxy, Polyurethane, Polyester 및 Silicone 수지 등의 수지절연시스템을 가지고 구조적으로 기포가 없으며 전기적, 기계적, 열적특성이 매우 우수하고 매끄러운 표면이 요구되는 수지 mold제품을 생산하는데 적용되고 있는 진공 수지-주형처리기술의 현황과 아울러 경화시간을 크게 단축시켜 생산자동화가 가능한 최신의 자동가압겔화(Automatic pressure gelation)/주입몰드공정(Injection molding process)의 특징 및 기술개발현황에 대해 파악한 내용을 소개하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.699-702
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• 2009

가스하이드레이트(Gas Hydrate)는 특정한 온도와 압력조건하에서 물분자로 이루어진 공동 내로 메탄, 에탄, 프로판 등의 가스가 들어가 물분자와 상호 물리적 결합으로 형성된 외관상 얼음과 비슷한 고체 포유물로 자연상태에 존재하는 하이드레이트의 주 성분이 메탄(Methane)인 경우가 대부분인 까닭에 메탄 하이드레이트라고도 불린다. 표준상태에서 $1m^3$의 메탄하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 그러나 메탄 하이드레이트를 인공적으로 만들경우 물과 가스의 반응율이 낮아 하이드레이트 생성시간이 상당히 길고 가스 용해율도 낮다. 따라서 하이드레이트를 빨리 만들며 가스충진율도 증가시킬 수 있는 방법으로 가스 흡착성이 있는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)를 기계적 분산방법인 초음파 분산(Dispersion)과 화학적 개질에 의한 분산방법인 산화처리분산을 사용하여 탄소나노튜브와 산화탄화나노튜브를 순수한물에 분산하여 나노유체를 만들고, 나노유체와 메탄가스를 반응시켜 메탄하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 나노유체와 순수한물의 상평형(Phase Equilibrium)은 비슷하였으며, 탄소나노튜브를 0.0005Vol%를 분산한 나노유체와 순수한물의 메탄가스 소모량의 비교한결과 나노유체의 가스소모량의 순수한물보다 ${\Delta}T_{sub}$=0.5K에서는 2배 ${\Delta}T_{sub}$=9.7K에서는 1.6배 증가하였다. 또한 산화나노유체와 나노유체의 메탄 가스소모량은 산화나노유체가 0.01 ~ 0.02mol정도 높았으나 그 효과가 미미하였고, 교반기를 사용하여 RPM300으로 교반시켰을 경우 역시 메탄 가스소모량은 큰 차이가 없었으나 산화나노유체의 경우 메탄 가스소모량이 나노유체보다 급격히 증가함을 확인하였다.