• 한국음향학회지
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• 제39권3호
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• pp.151-162
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• 2020

본 논문에서는 음향 역산법을 이용한 기포의 크기 분포 추정 기법을 제시하였다. 제 1종 Fredholm 적분방정식으로 표현된 감쇠계수의 추정오차를 목적함수로 정의하였고, 최적해를 구하기 위해 Levenberg-Marquardt(LM)기법을 적용하였다. 두 가지의 기포 분포에 대한 수치 시뮬레이션을 통해 제안된 역산 기법의 유용성을 검증하였다. 세 종류의 기포발생기를 이용하여 사각 수조(1.0 m × 0.54 m × 0.6 m)에서 기포 실험을 수행하였다. 고속카메라 촬영을 통해 기포의 분포 이미지를 획득하였고, 음원과 수중청음기를 이용하여 기포층의 주파수별 삽입손실(insertion loss)을 계측하였다. 촬영된 이미지는 후처리를 통해 기포 발생기별 기포 분포 특성을 파악하는데 활용하였고, 계측된 삽입손실에 역산 기법을 적용하여 기포의 크기 분포를 추정하였다. 음향 역산결과로부터 기포의 크기가 작아짐에 따라 기포 개수는 지수적으로 증가하며, 70 ㎛ ~ 120 ㎛의 국부 피크를 지난 후 다시 증가하는 경향성을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.177-184
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• 2010

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 2[MVA] 몰드변압기의 전계분포에 대한 기포의 영향을 분석하였다. 1차로 기포가 없을 때 전계해석을 하고, 다음으로 전계의 세기가 가장 큰 부분에 에폭시 절연물 내부에 기포가 발생한 경우 전계의 영향을 분석하고 전계분포를 해석하였다. 또한 기포에 의해 생기는 부분방전 개시전압에 대해서도 예측하였다. 해석 조건으로서 기포의 크기, 위치, 개수 및 형상에 대하여 해석하고, 해석 조건에 따른 전계의 영향에 대해 비교 검토하였다.

• 한국음향학회지
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• 제24권5호
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• pp.271-281
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• 2005

솔레노이드 코일을 이용하여 체외 충격파 치료술에 적합한 전자기식 충격파 발생기를 구성하였다. 충격파 발생기의 충격파의 특성은 바늘형 하이드로폰을 이용하여 평가하였다 충격파 발생기 방전 전압이 8에서 18 kV로 증가할 때 측정된 충격파의 최대 양압 (P+)은 $10\~77\;MPa$사이를 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 반면, 충격파 최대 음압 (P-)은 $-3.2\~-6.8\;MPa$ 에서 변화하고 있으며, 방전 전압이 14 kV에서 -6.9 MPa로 가장 낮은 값을 보였다. 동일한 설정에서 반복 측정된 충격파의 크기 P+는 평균값의 $5\;\%$ 이내에서 변화하며, 전기 수력학적 방식 충격파 발생기 경우의 $50\;\%$ 정도와 비교하여, 매우 작은 것으로 나타났다. 시간 축에서 1 ms 동안 측정한 하이드로폰 신호로부터 충격파에 의해 야기된 음향 공동 현상, 즉, 기포의 파열 현상으로 발생된 다수의 순차적인 음향 임펄스를 관찰할 수 있었다. 웨이블렛 변환 기법을 이용하여, 충격파 강도와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려진, 첫 번째와 두 번째 기포 파열 시간 지연을 정확히 측정하였다. 충격파 크기 P+가 10 에서 77 MPa로 증가할 때 측정된 기포 파열 지연 시간은 120부터 $700\;{\mu}s$ 로 거의 선형적으로 증가함을 관찰할 수 있었다.

• 유변학
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• 제8권3_4호
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• pp.207-214
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• 1996

사출성형은 많은 장점과 유용성에도 불구하고 싱크마크나 휨과 같은 변형문제를 피 하기 어렵다. 이것은 성형품의 부위별 온도분포 및 냉각속도 차이에 의한 잔류응력에 기인 하는 것으로 구조가 복잡하거나 크기가 쿤 경우에 더욱 더 문제가 되기 쉽다. 이와 같은 문 제를 해결하기 위하여 성형품의 내부에 기포를 형성시켜 수지의 수축분을 기포의 성장으로 보상하여 주는 가스사출성형이 개발되어 많이 활용되고 있는 실정이다. 한편 일반 가스성형 과 달리 수지를 완전히 채운후 저압의 공기를 이용하여 기포를 발생시켜 수지의 체적수축분 을 보상해주는 PFP성형기술은 가스사출의 나점인 공기의 유동조절문제를 해결하고 비용이 저렴한 등의 잇점을 가지고 있다. 이 과정은 가스성형공정의 2차 침투과정과 매우 유사하나 아직까지 이에대한 이해나 연구는 매우 부족한 실정이다 본 연구는 기포의 성장이 수지의 체적수축에 의한 것이라는 가정에 근거하여 기포성장길이에 관한 모델링을 수행한 것이다. 실험결과와의 비교를 통하여 기본 가정에 대한 타당성을 검증하고 여러 인자들의 영향을 살 펴보았다. 본 연구는 PFP성형공정에 대한 이해를 증진시켜 금형설계 및 성형조건 설정에 대한 가이드라인을 제시하며 아울러 PFP공정에 대한 보다 체계적인 이해 및 일반가스성형 의 2차 침투과정 등의 관련 현상에 대한 이해 및 연구에 도움이 될것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.19-19
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• 2011

수중방전은 다양한 라디칼을 직접 물 속에서 발생시키기 때문에 수처리 공정에 다양한 응용이 가능하다. 특히, 최근에 선박평형수 등의 살균이 국제적인 이슈가 되고 있고, 2017년까지는 모든 선박에 살균을 위한 수처리 설비가 의무화된다. 본 연구에서는 염분이 있는 수체에서의 방전공정을 연구하고 이를 수처리공정에 적용할 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 해수의 경우 전도도가 53mS로 자유로운 전하의 이동이 가능하기 때문에 일반적인 민물방전의 전원과 전극 등으로는 방전을 할 수 없다. 이에 세라믹과 금속의 이중구조로 되어 있는 모세관전극을 개발하여 전도성이 있는 수체에서의 방전을 이루었다. 전원장치로는 60 Hz, 380 V를 1차측에 인가하여 2차측에서 약 3 kV, 10 kW의 파워가 발생하는 12위상차 교류전원장치를 개발하여 사용하였다. 모세관 내부에 전압이 인가되면 전류가 발생하여 joule heating에 의하여 모세관 내부에 기포가 형성된다. 이 때, 전류의 단락이 이루어지면서 고전압쪽에 전하가 축적되며 기포내부의 E-field가 상승한다. 이후 기포 내에서 방전이 개시되며 각종 라디칼을 생성한다. 방전에 의해 생성되는 산화제로는 오존, OH라디칼, 과산화수소 등이 있으며, 해수에서는 Cl-의 결합에 의하여 Cl2 가스가 발생한다. 약 30,000 J/L의 체적에너지에 대하여 생성되는 총염소의 농도는 2.5 mg/L이다. 수중방전의 적용대상으로 선박평형수, 멤브레인과의 결합, 용존기포부상법을 선정하여 적용가능성을 연구하였다. 먼저 선박평형수 살균처리를 위해 해수의 처리유량을 20 lpm으로 유지하고 대장균, 바실러스, 조류(테트라셀미스) 등을 투입하여 전극 12개가 삽입된 12위상차 플라즈마 반응기를 통과시켰더니, 약 30,000 J/L의 체적에너지에 대하여 1일 후의 살균력이 각각 99.99, 99.99, 99.9%의 살균력을 나타내었다. 이는 국제해사기구에서 권장하는 살균수준인 99.9%를 초과하는 수치이다. 플라즈마를 이용한 해수살균공정의 안정적 운전을 위해 후단에 UF멤브레인을 추가하여 잔류생존 미생물을 제거할 수 있다. 이를 위해 플라즈마가 후단의 멤브레인 운전에 미치는 영향을 평가하였다. 카올린과 탄산칼슘을 오염원으로 각각 투입하여 멤브레인으로 처리를 하였을 때, 방전 직후 멤브레인에 걸리는 막간압력차가 약 30% 감소하였는데, 이는 막에 형성된 파울링이 방전에 의해 제거된 것으로 평가할 수 있다. 수중방전은 다양한 산화제를 생성함과 동시에 미세기포를 발생시키는데 이는 수중유기물의 부상분리에 적용될 수 있다. 방전모세관전극의 내부직경을 1 mm로 유지하고, 60 Hz, 교류전원으로 방전한 결과 평균입경 44 um의 기포를 발생시켰고, 이는 일반적으로 용존공기부상법에 사용되는 기포의 크기와 일치한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.496-497
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• 2011

원자력발전소 증기발생기, 보일러, 열교환기, 각종 설비 및 기기의 모재표면, 구성품표면, 틈새에 발생되었거나 침적된 슬러지를 제거하는데 있어 각 세정용액에 기체질소를 주입하여 기포발생주기에 따른 마그네타이트 탈착율을 비교 측정하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권12호
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• pp.1292-1297
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• 2005

상수나 하수처리장에서 쓰이는 오존처리는 물질전달에 제약을 받는 공정임은 알려져왔다. 이런 물질전달의 한계를 극복하는 방법으로 매우 효과적인 것은 오존가스를 함유한 기포의 크기를 줄임으로써 물질전달에 필요한 접촉면적을 넓히는 것이다. 오존의 전달을 크게 하기 위한 방법으로서 본 연구에서는 전기장분사(Electrostatic spraying: ES)를 사용하였다. 실험에서는 ES와 기포발생판을 비교하였는데 ES실험에서는 전압을 0 kV에서 4 kV 범위까지 높여주어 물질전달효과를 살펴보았고 기공크기가 다른 두 가지 기포발생판(미세기공: 기공크기 $10{\sim}15{\mu}m$, 중간기공: 기공크기 $40{\sim}60{\mu}m$)을 사용하여 물질전달효율을 비교 분석 하였다. 물질전달효율은 시간의 경과에 따른 용존오존농도의 측정과 페놀의 산화시간으로 간접 계산하였다. 실험 결과 ES의 경우 전압을 0 kV에서 4 kV까지 올렸을 때 기포의 크기가 작아짐으로 인해 오존전달율을 약 40% 정도 향상시킬 수 있었다. 또한 ES와 기포발생판의 물질전달 비교실험에서 미세기공 기포발생판보다 4 kV의 ES가 더 효과적임을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.135-143
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• 1989

깊이 32m인 심층포기장치에서 기포(氣泡)의 형태(形態)와 거동(擧動)에 관하여 실험연구(實驗硏究)를 실시하였다. 연구(硏究) 결과(結果)에 의하면, 심층포기장치의 하향관(下向管)에 설치된 0.06cm의 단일(單一) 오리피스경(經)에서 발생되는 기포(氣泡)의 구체적(球體積) 상당경(相當經)(Dv)은 0.422-0.722cm이고 기포(氣泡)의 형상(形狀)은 타원체(橢圓體)이었다. 기포(氣泡) 체류량(滯留量) 기(氣)-액(液) 접촉면적(接觸面積)은 심층포기장치의 수심(水深) 증가(增加)할수록 감소(減少)하였으며, 기포(氣泡)의 하강속도(下降速度)는 액체(液體)의 순환(循環)유속보다 작고, 기포(氣泡)의 상승속도(上昇速度)는 액체(液體)의 순환(循環)유속보다 약간 크게 나타났다. 심층포기장치내의 기포분포(氣泡分布)는 거의 대수정정규분포(代數定定規分布)를 나타내고 있으며, 또한 기포(氣泡)의 갯수는 수심(水深)이 증가(增加)할수록 감소(減少)하며, 하향관(下向管)이 상향관(上向管)에 비하여 많았다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.440-445
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• 1996

본 논문에서는 가압기에 기포가 형성되기전 원자로 냉각재계통의 압력을 자동으로 제어할 수 있는 원자로 냉각재 압력 제어기를 개발하여 원전 시뮬레이터를 통해 설계된 제어기의 성능시험을 수행하였다. 그 결과 냉각재의 압력변동을 주는 환경 요인 발생시에도 설정치에 안정된 압력제어 특성을 보여주었다. 원전 기동시 압력제어에 본 논문에서 제안한 제어기를 적용할 경우 운전원의 운전부하를 줄여줄 것으로 예측된다.