• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.112.2-112.2
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• 2010

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 기포탑 반응기 내의 물질 거동은 매우 복잡하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 그 현상에 대한 명확한 이해는 어려운 상황이다. 특히 기포탑반응기내에 기체의 포집율(gas hold-up)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기체의 분사 방향에 따른 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 기체 분사는 0.6 mm의 pore가 66개로 구성된 perforated plate를 통해서 이루어졌고, 수직방향, 수평방향, 45도 그리고 수직/수평 조합의 네 가지 분사방향에 대해서 실험을 수행하였다. 반응기는 내경이 0.15 m이고 높이 2.0 m 아크릴 반응기를 이용하였다. 사용된 연속상은 수돗물을 사용하였고 분산상 기체로는 압축 공기를 이용하였다. 전체적인 기체 포집율은 수직방향의 분사방향에서 가장 높게 측정되었다. 그리고 수직/수평의 조합 분사방향의 경우, 기체 포집율이 가장 낮게 관찰되었다. 이것은 분사방향이 수직/수평으로 서로 엇갈릴 경우, 기포간의 충돌 가능성이 높아지고 bubble coalescence가 증가하였기 때문인 것으로 보인다. 실제로 homogeneous flow regime에서 heterogeneous flow regime으로 전환되는 기체선속도는 분사방향이 수직, 45도, 수평, 수직/수평 조합의 순서로 감소하였다. 즉 이 순서로 기체흐름의 와류가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 Dynamic Gas Disengagement(DGD) 분석을 통하여 큰 기포가 발생하기 시작하는 기체 선속도의 변화를 관찰하였다. 이 경우, 예상되듯이 수직/수평 조합에서는 1.5 cm/sec 기체 선속도에서 큰 기포가 발생하기 시작한 반면 수직 방향 분사의 경우에는 2.5 cm/sec의 보다 높은 기체 선속도에서 관찰되기 시작하였다. 이러한 현상들을 종합하였을 때, 기체 분사방향을 수직으로 일정하게 했을 때, 기포간 출동을 최소화하고 와류발생을 최대한 지연시키며 전체 기체 포집율을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.133.1-133.1
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• 2010

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 기포탑 반응기 내의 물질 거동은 매우 복잡하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 그 현상에 대한 명확한 이해는 어려운 상황이다. 특히 기포탑반응기 내에 기체의 포집율(gas hold-up)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 trayed bubble column 반응기에서 tray의 기공크기에 따른 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 실험에 사용된 반응기는 내경이 0.15 m이고 높이 2.0 m의 아크릴 반응기를 이용하였다. 사용된 연속상은 수돗물을 사용하였고 분산상 기체로는 압축공기를 이용하였다. Tray의 기공크기는 1.1 mm부터 14.0 mm까지 변화시키면서 높이별 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 기체 포집율의 변화를 균일흐름 영역과 불균일 흐름 영역에서 그 양상이 다르게 나타났다. 즉 균일계 영역에서는 기공의 크기가 1.1 mm부터 2.9 mm까지 증가시면 기체포집율이 감소하는 반면 2.9 mm 이상에서는 증가하는 것으로 관찰되었다. 반면 불균일 흐름 영역에서는 전반적으로 기공의 크기가 작아질수록 기체포집율이 증가하였다. 또한 각각의 흐흠 영역에서의 기체포집율 증가정도는 확연한 차이를 보이는 것을 알 수 있었다. 이것은 흐름영역의 유체거동에 따라서 기포와 tray 기공사이의 상호작용 메커니즘이 달라지기 때문인 것으로 보인다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.6
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• pp.415-421
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• 2017

As stricter environmental regulation have led to an increase in the water treatment cost, it is necessary to quantitatively study the input power of the aeration process to improve the energy efficiency of the water treatment processes. The objective of this study is to propose the empirical correlations for the mass transfer coefficient with the gas hold-up and input power in order to investigate the mass transfer characteristics of the aeration process. It was found that as the input power increases, the mass transfer coefficient increases because of the decrease of gas hold-up and increase of Reynolds number, the penetration length, and dispersion of mixed flow. The correlations for the volumetric mass transfer coefficients with gas hold-up and input power were consistent with the experimental data, with the maximum deviation less than approximately ${\pm}10.0%$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.77.1-77.1
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• 2011

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 특히, 반응물은 기체 상태로 반응기에 투입이 되는데, 이 기포입자의 상승하는 힘을 바탕으로 기상/액상/고상이 균일하게 혼합되게 된다. 많은 연구자들이 이러한 기포탑 반응기의 성능을 개선하고자, 다양한 반응기 디자인에 대하여 보고하고 있다. 특히 반응기 내부에 tray를 설치함으로써, 기포 포집율을 증진시기고 액상의 역류를 최소화시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는, 다양한 기공크기를 갖는 tray를 활용함으로써 높이에 따른 기포 포집율의 변화 및 반응기 내에 기포 입자의 거동 특성에 대하여 살펴보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.3
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• pp.516-521
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• 2012

This study developed a simple model to investigate effects of important operating parameters on performance of a bubbling-bed adsorber and regenerator system collecting $CO_2$ from flue gas. The chemical reaction rate was used with mean particles residence time of a reactor to determine the extent of conversion in both adsorber and regenerator reactors. Effects of process parameters - temperature, gas velocity, solid circulation rate, moisture content of feed gas - on $CO_2$ capture efficiency were investigated in a laboratory scale process. The $CO_2$ capture efficiency decreased with increasing temperature or gas velocity of the adsorber. However, it increased with increasing the moisture content of the flue gas or the regenerator temperature. The calculated $CO_2$ capture efficiency agreed to the measured value reasonably well. However the present model did not agree well to the effect of the solid circulation rate on $CO_2$ capture efficiency. Better understanding on contact efficiency between gas and particles was needed to interpret the effect properly.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.1
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• pp.21-27
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• 2016

Global warming due to greenhouse gas emissions is considered as a major problem worldwide, and many countries are making great efforts to reduce carbon dioxide emissions. Many technologies in post-combustion, pre-combustion and oxy-fuel combustion $CO_2$ capture have been developed. Among them, a hybrid pre-combustion $CO_2$ capture system of a water gas shift (WGS) reactor and a membrane gas separation unit was investigated. The 2 stage WGS reactor integrated high temperature shift (HTS) with a low temperature shift (LTS) was used to obtain a higher CO conversion rate. A Pd/Cu dense metal membrane was used to separate $H_2$ from $CO_2$ selectively. The performance of the hybrid system in terms of CO conversion and $H_2$ separation was evaluated using a 65% CO, 30 % $H_2$ and 5% $CO_2$ gas mixture for applications to pre-combustion $CO_2$ capture. The experiments were carried out over the range of WGS temperatures ($200-400^{\circ}C$), WGS pressures (0-20bar), Steam/Carbon (S/C) ratios (2.5-5) in a feed gas flow rate of 1 L/min. A very high CO conversion rate of 99.5% was achieved with the HTS-LTS 2 stage water gas shift reactor, and 83% $CO_2$ was concentrated in the retentate using the Pd/Cu membrane.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• v.7 no.1
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• pp.1-16
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• 1991

In this study, sampling and analytical procedures were evaluated for the determination of ambient levels of atmospheric PAH, both in gaseous and particulate phase. The method involves low-volume sampling and Soxhlet extraction of the filters and Tenax absorbent, followed by a clean-up stage using a silica column prior to analysis by reversed-phase HPLC with wavelength programmable fluorescence and UV detection. A total of 18 PAH were identified and quantified, all of which have been of environmental concern. In order to validate the methodology and to ensure compatibility of the results, the analytical method used for the determination of PAH was evaluated with respect to the efficiencies of extraction and clean-up procedure, HPLC separation, and lower limits of detection. In addition, substrate dependency of PAH recovery was investigated for the two types of fiters, i.e. glass fiber and PTFE filters.

• Membrane Journal
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• v.33 no.6
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• pp.344-351
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• 2023

The membrane separation process for carbon dioxide capture from hydrogen reformer exhaust gas has been developed. Using a commercial membrane module, a multi-stage process was developed to achieve 90% of carbon dioxide purity and 90% of recovery rate for ternary mixed gas. Even if a membrane module with being well-known properties such as material selectivity and permeability, the process performance of purity and recovery widely varies depending on the stage-cut, the pressure at feed and permeate side. In this study, we verify the limits of capture efficiency at single-stage membrane process under various operating conditions and optimized the two-stage recovery process to simultaneously achieve high purity and recovery rate.

• Analytical Science and Technology
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• v.12 no.4
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• pp.284-289
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• 1999

Dissolved inorganic carbonates in ground water were quantitatively recovered by using gas evolution method. Gas evolution method was found to be less time-consuming, less susceptible to the contamination fromatmospheric $CO_2$ and little affected by the sulfate ions in comparison to the direct precipitation method. Extraction efficiency of nearly 99% could be achieved by gas evolution method in two hours using recirculated gas at a sweeping rate of 4 liter per minute. Samples for carbon isotope fractionation study were collected in three fractions with collection times. The evolution time for the first fraction was one hours, and then second and third fractions were collected at intervals of 30 minutes, respectively. A small portion of each fraction was analyzed to evaluate ${\delta}^{13}C$ values, which were measured to be -7.9‰, -3.0‰ and +0,4‰ for the each fraction. The result clearly indicated that gas evolution method generates isotopically lighter carbon at the beginning of the purging process and heavier isotopes at the end. However, this isotope fractionation effect could be neglected by the almost complete recovery of carbonates.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.38 no.7
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• pp.828-833
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• 2014

In this paper, the performance characteristics for newly developed ejector refrigeration system, which is that the part of saturated vapor from liquid-vapor separator after ejector expansion process is entrained in ejector, and the saturated liquid flows in the evaporator and compressed with the rest of vapor in separator, is studied. The reasons of the performance improvement of refrigeration system are that the refrigeration capacity is increased due to quality reduction after iso-entropic expansion process by ejector and the compression work is reduced because of the relatively high pressure of vapor refrigerant before compression process. The comparison results of the ejector system entraining expansion gases with the present residential freezer show that the COP increases to 27.8% maximum in case of the pressure drop to 65% of high pressure of freezer, and to 40.1% for 75% pressure drop of refrigerant R401A. The COP improvement rate with 20%~60% pressure lift in diffuser of ejector is only 2.6%~3%.