• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.633-643
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• 2015

본 연구의 목적은 고효율 미세기포 공급장치인 산기관을 개발하기 위하여, 미세기포를 이용하여 하폐수에 용존산소를 효율적으로 공급하고 슬러지에 의한 기공의 막힘을 최소화함으로써 호기성 미생물에 의한 유기물 분해공정의 효율성과 내구성을 개선하고자 하였다. 종래의 미세기포 산기관을 개선하기 위하여, 실험과 전산해석 방법을 이용하여 미세기포를 발생시키면서 슬러지에 의한 막힘현상이 없는 원뿔형 산기관을 개발하였다. 전산해석을 통하여 단위 산기관 내부의 공기유동패턴을 확인하여 산기관 설계를 보완하고, 모의 생물반응기에 단위 산기관을 적용하여 발생 기포 거동 실험과 2상유체유동에 대한 전산해석을 수행하였다. 실험 결과로서 모의 생물반응기 내에서 발생기포 수직 길이 및 상승속도 등 기포거동에 대한 통계치를 도출하였으며, 전산해석 결과로서 기포군의 거동을 포함한 유동특성에 대한 메커니즘을 규명하였다. 이를 통하여 고효율 산기관 설계를 체계화하였고 모의 생물반응기 내에서 기포거동과 내부유동 현상을 규명함으로써, 실증 수처리장 규모 생물반응기에 산기관 군체를 적용하여 산소전달특성 및 내부유동특성을 파악하고 시스템을 설계하는데 중요한 근거를 제시하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권8호
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• pp.641-648
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• 2009

본 연구는 미세기포 발생펌프가 장착된 하수슬러지 부상농축 장치를 이용하여 화학적인 개량 및 교반조건에 따른 하수슬러지 부상농축효율을 나타내었다. 하수슬러지의 부상농축은 Gt 값보다는 응집제 종류에 더 큰 영향을 받았다. 응 집제 종류에 따른 하수슬러지 부상농축효율은 $Al_2(SO_4)_3$ < PSO-M < $Fe_2(SO_4)_3$ 응집제 순으로 높게 나타났다. 회분식 실험에서 도출된 운전조건을 이용하여 1.6 $m^3$/d 용량의 하수슬러지 부상농축장치를 2시간동안 연속적으로 운전할 수 있었으며, A/S 비가 0.029~0.019 mL/mg에서 슬러지 농축율은 300.0~335.7%로서 매우 효율적이었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.423-432
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• 2018

대구지하철 화재사고가 발생한 이후에 국민의 안전에 대한 관심이 높아지고 열차 내부의 재료는 불연성 재질로 모두 변경되었지만 소화 설비에 관한 개발은 미비한 상태이다. 열차는 철판 재질로 둘러싸여 화재 시 일반적인 소화설비를 이용하면 소화하기 매우 어렵다. 본 논문은 실물화재 실험을 통하여 정차된 열차 화재를 압축공기포 소화설비를 활용하여 빠르고 손쉽게 소화할 수 있는 방안에 대하여 연구하였다. 구난역에 정차된 열차의 화재를 소화하기 위해서 창문 파괴장치를 이용하여 열차 유리창을 빠르게 파괴하고 압축공기포 소화설비를 열차 내부에 삽입하여 직접적으로 소화할 수 있도록 하였다. 창문 파괴장치를 이용하여 열차 유리창을 5초 만에 파괴하였으며, 압축공기포 소화설비를 열차 내부에 삽입하고 압축공기포를 방사하여 30초 만에 열방출량 11.88 MW 규모 화재를 진압하였다. 압축공기포 소화설비를 이용하여 화재 확산 방지와 터널 구조물 보호가 가능하도록 추가적인 실험 연구가 필요하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.45-45
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• 2000

PDP, FED, 그리고 VFD와 같은 마이크로 전자디스플레이 장치를 제작하기 위한 가장 중요한 기술중에 하나인 패널 내를 고진공으로 만드는 것과 초기의 진공을 유지하는 것이다. PDP 디스플레이는 전면판과 후면판으로 구성되어 있다. 전면판은 ITO전극, 절연체 그리고 MgO보호막으로 구성되어 있으며, 후면판은 어드레스 전극, 반사층, 격벽, 그리고 형광체층이 있다. 기존의 방식은 대기에서 프릿 글라스를 이용하여 두 장의 유리를 봉입하고, 후면판 모서리 부분에 있는 구멍에 배기 글라스 튜브를 붙이고, 튜브를 통해서 배기하고, 플라즈마 가스를 채우고, 최종적으로 tip-off를 한다. 이러한 기존의 방식을 통해서는 배기 컨덕턴스의 한계로 얻을 수 있는 초기 진공도에 한계가 있다. 아울러 두 장의 유리사이는 150$\mu$m 정도의 간격으로 되어 있고, 이웃한 격벽사이는 320$\mu$m 정도의 미세한 공간이 주어지는 구조가 컨덕턴스를 저하시킨다. 이와 같은 초기 진공도의 한계성을 극복하기 위한 연구로서, PDP 패널을 구성하는 두 장의 글라스를 진공 챔버내에서 IR heater를 이용하여 실장하였다. 대개 PbO, ZnO, SiO2,, 그리고 B？로 구성된 프릿 글라스를 대기에서 전면판에 dispensing하고 가소한다. 그리고 프릿 글라스가 형성된 전면판과 후면판을 loading, align 한 다음, 2 10-7torr까지 펌핑한 후 heating, holding 그리고 cooling 공정을 수행하므로 써 두 장의 유리를 실장하였다. 그러나 온도의 non-uniformity, 프릿 성분에 따라서 crack과 기포문제가 진공 실장과정에서 발생하였다. 이와 같은 문제를 개선하기 위해 프릿 글라스의 새로운 조성과 온도 uniformity를 유지하므로써, 프릿 글라스의 기포와 crack 발생없이 재현성 있게 진공 실장하였다. Leak channel 형성유무를 검증하기 위하여 챔버 자체의 펌핑 속도와 제작된 패널의 펌핑 속도를 비교하므로써, leak channel형성 유무를 평가할 수 있는 방법을 이용하였다. 이와 같은 방법을 이용하여, crack 또는 기포가 있는 패널은 leak channel을 형성하여 패널내의 진공을 유지할 수 없음을 검증하였고, crack 또는 기포가 없는 패널은 leak channel없이 패널내의 진공을 유지할 수 있음을 검증하였다. 결과적으로 진공 인-라인 실장시 가장 중요한 요인인 프릿의 변화를 분석하므로써, 고진공을 요구하는 FPD(PDP, FED, VFD)에 적합하게 적용할 수 있으며, 아울러 실장시 진공도를 개선하므로 패널내부의 오염을 최소화하여 디스필레이로서의 효율을 극대화할 수 있을 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.46-46
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• 2010

최근 상압 저온 플라즈마에서 발생되는 UV와 화학적 활성종들을 이용한 체내 조직 분해 처리, 피부 및 혈관 표면 처리, 대기 및 액체 정화 처리 등의 생체 의료적 응용이 활발하게 연구되고 있다. 이러한 플라즈마에서는 처리 대상 외의 생체 조직의 손상을 최소화 할 수 있는 기술이 필요하며, 이 조건이 확보된 상태에서 처리 목표 대상에 따른 플라즈마 특성, 즉 선택적 생성종 제어와 플라즈마 온도를 안정적으로 관리할 수 있어야 한다. 인체 내부 조직에 대하여 유효 활성종 등의 직접적인 작용이 필요할 경우 밀리미터 크기 이하의 미세침습성 플라즈마를 활용하게 된다. 이 경우 방전 특성을 간접적으로만 관측 가능하여 주변 조직과 플라즈마 간의 상호 영향 등이 고려되어야 하므로 직접적인 관측이 가능한 인체 외부에서 발생된 플라즈마에 비해서 더욱 정교한 제어가 필요하다. 본 연구에서는 미세 침습성 플라즈마의 발생 메커니즘 및 특성 분석을 수행하여 척추 디스크 탈출 치료 시술에 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 처리 대상 조직으로의 접근 시 주변 조직의 손상을 막기 위하여 수 밀리미터 이하의 미세한 전극을 이용하였으며 전기 전도성을 띄는 인체 내부에서 절연공간의 확보를 위해 전극 표면에서 기포를 발생시켜 플라즈마 방전이 가능한 조건을 확보하였다. 또한 플라즈마 방전이 중단되거나 혹은 갑작스런 열 플라즈마로의 천이로 인해 생체에 심각한 열 손상을 초래하는 현상을 방지하기 위하여 발생 플라즈마와 주변 디스크간의 상호 영향을 통한 플라즈마의 동적인 특성 변화 및 안정적인 플라즈마 발생을 위한 조건을 도출하였다. 이를 실제 임상 실험에 활용한 결과를 소개하고 아울러 차세대 의료용 플라즈마 발생 장치 개발을 위한 플라즈마 학계의 관심을 이끌어 보고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1351-1357
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• 2010

우리나라 주요하천의 수질오염감시를 목적으로 물벼룩을 이용한 생물감시장치가 설치, 운용되고 있다. 기기 목적상 유해물질에 대해 신뢰성 있는 신속한 독성경보를 내릴 수 있어야 하고, 무인원격측정기기이므로 계절별, 연간 하천의 물리적인 변화에도 측정의 신뢰성이 확보되어야 한다. 국내에 운영중인 장비는 물벼룩의 단위시간당 뛰는 횟수(Impulse)를 측정하는 방법과 유영형태를 분석하여 독성지수(Toxicity)로 나타내는 방법이 있다. 두 장비가 동일한 조건에서 운전되었음에도 가동률과 긴급점검횟수가 다르게 나타났으며 원인은 용기 내 기포발생과 압력차이 등 여러 가지가 있다. 본 연구의 목적은 기포와 미시적인 압력의 영향을 감소시켜 측정의 불확실성을 줄이는 것이고, 나아가 생물감시장치가 어떤 환경에 설치되더라도 수질오염감시의 목적을 정상적으로 달성하는 데 기여하는 것이다.

• 한국식품과학회지
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• 제25권4호
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• pp.391-394
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• 1993

탁주발효의 자동화를 위하여 발효 중 발생하는 기체를 측정할 수 있는 bubble counter와 제어장치를 개발하였다. 동 장치를 활용하여 pilot 규모의 탁주발효에 적용하였다. 탁주발효중 발생하는 기체를 계측하는 bubble counter는 photo-interruptor와 acryl관으로 구성하였으며, 계측되는 기체용적은 기포당 0.018ml였다. 그리고 탁주발효의 제어장치는 single chip microcomputer(MC68705R3)로 제작하였으며, 발효액의 온도를 측정, 제어하기 위하여 온도계측회로를 제작하였고, 냉각수 순환을 결정하는 solenoid valve의 작동으로 온도제어를 하였다. 동 장치를 운영하기 위하여 software를 작성하여 ROM에 구조화하였다. 동 장치로 $CO_2$ 발생량과 속도를 자동적으로 추정한 결과 알코올 농도곡선과 형태가 서로 유사함을 보여주었으며, $30^{\circ}C$ 발효조건에서 24시간때에 최대 발생량을 보였다. 알코올농도와 $CO_2$ 발생량은 뛰어난 상관관계를 보였으며, 이로부터 제어알고리듬을 작성할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.199-199
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• 2019

친환경적인 산업기술인 초미세기포(Ultra Fine Bubble, 이하 UFB) 제조 기술은 농업, 수처리, 그리고 환경재생 등 다양한 분야에서 적용되고 있다. UFB는 1,000nm 이하의 크기를 가진 기포로서 용존산소를 통한 농작물 성장 촉진 및 수중의 대장균 및 세균제거 등 다양한 성질을 지니고 있다. 본 연구는 기존의 방식과는 다르게 자왜현상을 메카니즘으로 갖는 타격식으로 제조된 UFB 생성장치를 통해 생성된 200nm이하의 크기를 가진 UFB를 실제 딸기 농장에 적용하여 딸기의 성장을 모니터링하고 살균 성능을 가진 화학제품과 UFB를 대장균에 적용하여 대장균 제거효율을 비교하였다. 딸기농장에 기존에 사용되던 지하수 대신 UFB를 주입하여 딸기성장 초기단계의 DO농도를 측정하고 딸기 생식단계에 산소포화도에 대한 질산염의 농도를 측정하여 상관관계를 분석하였으며 각각의 딸기 열매를 수확하여 무게를 비교하였다. 또한 대장균이 함유되어있는 대변을 채취하여 살균 성능을 가진 화학제품과 UFB수를 각각 대장균이 포함된 실험원수와 반응시켜 배양하고 검출된 대장균 개체 수에 확인하여 제거효율을 비교분석 하였다. 딸기성장 초기단계의 DO농도 측정결과 DO농도가 6~9ml/L로 높게 유지되고 있음을 확인하였고 딸기 생식단계에서 산소포화도가 일정하게 유지되고 있음에 따라 질산염의 농도가 점차 감소하는 것을 확인하였다. 또한 수확한 열매의 무게는 각각 37g, 19g으로 UFB수를 통해 재배된 딸기가 약 2배 이상 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 수중의 용존산소가 딸기 성장 초기에 뿌리의 발육에 긍정적인 영향을 미치고 질산염을 원활하게 섭취하게 하여 딸기의 성장이 촉진되었고 열매의 무게가 증가하였다고 판단된다. 또한 대장균이 함유된 원수, 원수+화학제품, 원수+UFB를 접종하여 대장균과 반응시켜 배양하여 대장균 개체 수를 확인한 결과, 원수의 경우 약 600개의 대장균의 개체수가 나타났고, 원수+화학제품의 경우 검출된 대장균의 개체 수는 약 300개 정도로 나타났다. 이를 희석한 비율을 계산하여 대장균 개체 수를 나타내면 원수 약 6000개/ml, 원수+화학제품 약 6000개/ml로 비슷하게 나타난다. 반면, 원수+UFB 경우 검출된 대장균의 개체 수는 1개로 희석한 비율을 계산하여 대장균 개체 수를 나타내면 약 20개/ml로 나타난다. 이와 같은 결과를 통해 UFB는 99.9%의 대장균 제거효율을 보였으며, 화학제품은 대장균 제거효율을 보이지 않았다. 따라서 화학제품은 항균기능은 작용하지만 살균기능은 거의 없다고 판단하였고, UFB의 경우 기포가 소멸하면서 발생되는 초고온, 초고압을 형성하여 주변에 존재하는 대장균을 제거하였거나, 기포가 소멸할 때 발생되는 OH 라디칼을 통해 대장균의 세포를 화학적으로 분해시켜 대장균을 제거하였다고 보인다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.705-715
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• 2017

본 연구에서는 해저터널 내부에서 발생하는 해저유출수를 소화용수로 사용하기 위해서, 압축공기포(CAF) 소화설비의 소화용수 적용성을 확인하였다. KS B ISO 7203-1(비수용성 액체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양) 규격에 따라 포수집기를 제작하였으며, 소화용수를 담수로 19회, 해수로 15회로 총 34회 실험을 하였다. 포 환원시간은 담수는 평균 237.73초, 해수는 평균 215.60초로 측정되어, 해수의 압축공기포(CAF) 소화용수 적용성을 확인하였다. 아울러, 열차 내 화재를 직접적으로 소화할 수 있도록 창문 파괴장치를 제작하고, 3차례 실물화재 실험을 수행하였다. 마지막 3차 실험에서는 2초만에 유리를 파괴하고 소화활동을 할 수 있는 구멍을 만들었으며, 이동식 압축공기포(CAF) 소화기를 사용하여 3초 만에 화재를 진압하였다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.39-46
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• 2021

4 HP, 80 LPM 급 초미세기포수 발생장치를 탑재한 도로 구조물 세척차량을 이용하여 도시 내 아파트 단지 주변 차량 통행이 많은 터널 내 콘크리트 표면과 타일 벽면을 세척하였다. 초미세기포 생성은 대기 중 공기를 2 ~ 3 LPM 으로 기액혼합 자흡펌프로 가압된 공기를 임펠러 회전력을 이용하여 마이크로 크기의 미세기포(fine-bubble)를 생성한다. 생성된 기포를 다단충돌판과 회전 노즐을 통과하면서 평균 직경 크기는 164.5 nm, 6.81 × 107 particles mL-1의 초미세기포(ultrafine bubble)를 생산하였다. 생산된 초미세기포를 함유한 세척수는 압력 150 bar, 토출량 30 LPM 으로 도로 구조물 표면에 흡착된 분진을 고압세척 분사하여 제거하였다. 분석실험은 세척 전과 후로 구분하여 표면에 흡착한 분진을 ISO 8502-3의 표면 오염 측정방법을 적용하였으며, 테이프 흡착으로 분진 입자를 채취하였다. 수집된 테이프는 중량법과 소프트웨어 ImageJ를 적용하여 분진의 무게와 입자 개수에 대한 제거율을 산정하였다. 실험 결과, 타일 벽면 표면에 흡착된 분진 입자 개수는 세척 전과 후로 각각 3,063 ± 218 particles mL-1, 20 ± 5 particles mL-1, 중량은 580 ± 82 mg, 13 ± 4 mg 으로 나타났다. 콘크리트 구조물 표면에서의 입자개수는 세척 전과 후로 각각 8,105 ± 1,738 particles mL-1, 39 ± 6 particles mL-1이었으며, 중량은 1,448 ± 190 mg, 118 ± 32 mg으로 나타났다.