• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.18 no.2
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• pp.222-227
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• 2004

Flotation processes involve the use of very small bubbles (micro-bubbles) to separate particles from water. The process has become a good alternative to sedimentation, especially where the particles are small or of low density. Although the flotation process commences with a collision between particles and bubbles, most research has been focused only on the characteristics of the particles. In this paper, recent theoretical and experimental research on the characteristics of bubbles is summarized. The effect on the collision efficiency of the size and charge of bubbles is calculated through trajectory analysis. The size and charge of bubbles are measured under different conditions and the ramifications of the results are discussed. The results may lead to a better understanding and optimization of the existing process. In particular, we discuss an idea that a new advanced flotation process might be possible by the modification of the characteristics of the bubble alone or of both bubble and particle.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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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.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.18 no.5
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• pp.573-579
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• 2004

Electroflotation, which is used as an alternative to sedimentation, is a separation treatment process that uses small bubbles to remove low-density particulates. Making allowances for recent collision efficiency diagram based on trajectory analysis, it is necessary to tailor zeta potential of bubbles that collide with negatively charged particles. In this paper, the study was performed to investigate the effects of magnesium and aluminium ions on zeta potential of bubbles. And, it was studied to find out factors which could affect the positively charged bubbles. Consequently, zeta potential of bubbles increased both with higher concentration of metal ions and in the acidic pH value. And, a probable principle that explained the procedure of charge reversal could be a combined mechanism with both specific adsorption of hydroxylated species and laying down of hydroxide precipitate. It also depended on the metal ion concentration in the solution to display its capacity to control the bubble surface.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.7 no.3
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• pp.79-84
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• 2002

The optimal operation conditions, including voltage applied, reaction time, distance between electrodes. and electrode material. were investigated for the treatment of soil flushing effluent using electrofloatation. When 3V was applied for 1 hour, 88% oil-water separation efficiency was achieved. In case of 6V and above, 90% efficiencies were achieved. As reaction time and distance between electrodes were longer, separation efficiencies were higher and lower, respectively. Separation efficiencies for different anode materials were copper > aluminum > iron > titanium. It might result from the differences of their electrical conductivities.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1521-1522
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• 2011

뇌임펄스에 의한 절연유체 내 절연파괴 현상은 스트리머 채널에서의 유체유동과 기체유동이 동시에 발생한다. 스트리머 개시와 동시에 발생하는 기포들은 절연파괴에 직접적인 영향을 미치며 이를 모의해석하기위해서 2상유동이 고려되어야한다. 2상유동이 고려된 뇌임펄스 응답 유한요소해석은 전계에 의한 푸아송 방정식과 전자, 양이온, 음이온에 대한 전하연속방정식으로 구성되며 전계 방출과 열전자 방출효과를 경계조건으로 부여하였다. 기체 전리현상은 타운젠트 이론을 도입하였으며, 유체 전리현상은 제너 이온화 모델을 도입하여 수학적 모델링을 통한 2상유동으로 결합하였다. IEC standard #60897의 표준규격에 따라 침-구형 전극을 설계하였고 2차원 축대칭 간략화모델에 적용하여 실험적 결과와 비교분석함으로써 신뢰할 수 있는 수치해석기법이 제시되었다.