• KSBB Journal
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• 제17권1호
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• pp.26-32
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• 2002

세포의 다당류 xanthan을 생산하기 위하여 호기성 박테리아 X. campestris를 9 L 삼상유동층 생물반응기에서 연속적으로 배양하였다. 고점도 배양액에서 공기 기포를 분쇄하기 위하여 직경 8 mm 유리 유동입자를 사용하였다. 반응기 희석률을 증가시킴에 따라 세포 단위질량 당 xanthan 생성속도 및 생성된 xanthan의 분자량은 증가하였다. 산소공급제한이 발생하지 않을 경우 연속발효에서의 xanthan 비생성속도는 회분식 발효에서 제안된 상관식의 예측결과 보다 상당히 높은 값을 보였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.17-25
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• 1977

관벽의 영향을 무시할 수 있는 요기내의 액체중을 상승하는 단일공기포의 상승속도, 형산, 경로를 명확히 하고 원주형관, 정방형관, 평행평판간의 액체중을 상승하는 단일기포의 상승속도에 미치는 관벽영향을 구하였다. 원주형관을 상승하는 공기포는 dimensionless plot로 실험치를 통 적으로 표현할 수가 있었으며 관벽영향을 받지않고 관중을 상승할 수 있는 공기포에 대한 최저의 관경을 결정할 수가 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.727-733
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• 2009

슬러리 기포탑에서 침강성 탄산칼슘의 평균입도와 모폴로지의 변화에 대한 수산화칼슘의 농도(0.16~0.64 wt%), 총 부피유량(3~6 L/min) 및 이산화탄소의 부피분율(0.3~0.6)의 영향을 나타내었다. 실험에 사용한 반응기는 높이가 1.0 m, 직경이 0.11 m이고 중앙에는 직경 4 cm인 튜브가 들어있는 슬러리 기포탑이다. 반응 시간에 따른 수산화칼슘의 전화율을 구하기 위해 FT-IR을 이용하여 수산화칼슘과 탄산칼슘 함량비에 따른 검량곡선을 구하였다. 수산칼슘의 포화농도인 0.16 wt%에서 이산화탄소의 유량에 따른 침강성 탄산칼슘의 모폴로지를 살펴보면 반응 속도가 증가할수록 결정 크기는 증가하는 경향을 보이며 결정의 형태는 단일 결정으로 존재하는 입자들이 많아졌다. 또한 수산화칼슘의 농도가 증가할수록 결정 크기는 감소하지만 입자들간의 응집에 의해 탄산칼슘의 평균 입도는 증가하는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제16권2호
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• pp.124-131
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• 2010

슬러리 기포탑을 이용하여 수산화칼슘 농도(0.16~0.64 wt%), 계면활성제 농도(2~16 wt%), 총 부피유량(3~6 L/min) 및 $CO_2$ 유량의 부피분율(0.3~0.6)이 탄산칼슘의 morphology, 결정구조, 입자의 크기, 입자 간의 응집화, 비표면적에 미치는 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 반응기는 높이가 1.0 m이고 직경이 0.11m, 그리고 중앙에는 직경 4 cm인 튜브가 들어있는 슬러리 기포탑이다. 실험에 사용한 음이온 계면활성제 Dispex N40은 탄산칼슘 합성에 있어 반응 속도에 영향을 주어 반응 종결 시간을 감소시켰다. Dispex N40의 농도가 2 wt%일 때 수산화칼슘의 포화농도인 0.16 wt%에서 이산화탄소의 유량에 따른 침강성 탄산칼슘의 morphology를 살펴보면 반응 속도가 증가할수록 결정의 형태는 단일 결정으로 존재하는 입자들이 많아졌다. Dispex N40은 탄산칼슘의 crystal의 성장과 입자와 입자간의 응집 현상에 영향을 주어 탄산칼슘의 평균 입도를 변화시켰다. 또한 $0.9 L/min\;CO_2$ 유량에서 수산화칼슘의 농도가 0.64 wt%일 때 2 wt%의 계면활성제 첨가로 인해 비표면적을 $35m^2/g$에서 $44m^2/g$로 크게 증가시켰다.

• 한국음향학회지
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• 제18권5호
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• pp.68-77
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• 1999

본 논문에서는 고강도 집속형 초음파의 주파수 특성(파형)에 따른 초음파 공동 현상을 억 제하는 효과를 살펴보았다. 본 연구에서는 세가지 파형, 즉, 정현파(1 MHz, 5 MPa), 주파수 변조파(10 ㎲ 동안 1 MHz에서 6 MHz까지 선형적으로 증가, 5 MPa), 비대칭 충격파(기 본 주파수 1 MHz, 양압 12 MPa, 음압 -4 MPa)를 고려하였다. 동일한 강도(833 W/㎠)를 가지는 각 초음파에 노출된 초기 반경이 1 ㎛인 물 속에 있는 공기 기포의 반응을Gilmore bubble dynamic model 및 Church's rectified gas diffusion equation을 이용하여 예측하였다. 기포 진동의 크기는, 정현파에 노출된 경우와 비교하여, 주파수 변조된 초음파의 경우 현저히 감소하였고, 비대칭 충격파의 경우 약간 감소함을 볼 수 있었다. 흥미롭게도 주파수 변조파에 대한 기포의 반응은 변조된 초음파의 주파수 성분이 기포의 공진 주파수(3 MHz) 이상에서는 거의 동일하게 유지되는 것으로 나타났다. 이 사실은 주파수 변조를 현재의 1 MHz부터 6 MHz까지에서 1 MHz부터 3 MHz까지로 줄여도 유사한 공동 억제 효과를 얻을 수 있음을 암시한다. 실용적으로, 비교적 좁은 밴드 폭을 가지는 범용 초음파 변환기를 이 용하여 초음파의 공동 현상 억제 효과를 얻기 위한 주파수 변조를 구현할 수 있음을 의미한다. 본 연구의 결과는 초음파의 적절한 주파수 성분 조절로 초음파의 공동 현상을 일정 수준 억제할 수 있음을 시사한다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.772-779
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• 2012

본 연구에서는 원뿔형으로 개발된 미세기포형 산기관의 성능향상을 위하여 운용적 측면에서 실험과 전산모사적 방법을 이용하였다. 산기관 잠김깊이의 변화에 대해 성능실험이 용이한 실증 규모의 타워형 생물반응기에 산기관을 장착하여, 잠김깊이가 표준산소전달계수($K_{L}a_{20}$) 및 표준산소전달효율(SOTE) 등 산소전달 성능에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 또한, 2상 유동에 관한 유체역학적 전산모사를 이용하여 산기관 수와 잠김깊이에 대한 유동현상을 파악함으로써 산소전달 성능변화에 대한 원인을 규명하였다. 산소전달 성능실험결과, 산기관의 잠김깊이를 6 m에서 12 m로 증가시킴에 따라 표준산소 전달계수는 7% 증가하였으나 표준산소전달효율은 39~72% (5.6 %/m)로 대폭 상승하였다. 유동 해석결과, 산기관의 수가 증가함에 따라 공기 체적분율 및 공기와 시험수의 유속 모두 증가하였으며, 공기와 시험수의 유속 경향은 유사하게 나타났다. 잠김깊이가 증가함에 따라서 공기 체적분율, 공기 및 시험수의 유속은 조금씩 감소하는 경향을 나타냈다. 선회 병류유동은 기포류의 확산과 상승속도를 결정하는 주요 인자로서 선회강도가 과도하게 큰 경우에는 기포 체류시간과 체류량이 감소되므로 산소전달 성능을 저하를 예측할 수 있었다.

• 농업과학연구
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• 제24권2호
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• pp.194-206
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• 1997

본 실험은 강모래와 인공경량세골재인 퍼라이트와 팽창 폴리스틸렌 비드를 사용하여 제조한 콘크리트의 물리 역학적 특성을 구명하고, 이의 실제 활용을 위한 기초자료를 제공하기 위하여 실시되었으며, 실험을 통하여 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 물-시멘트비는 퍼라이트를 사용한 경우가 가장 크게 나타났고, 팽창 폴리스틸렌 비드를 사용한 경우가 가장 작게 나타났으며, 혼화제 첨가에 의한 단위수량의 감소효과는 있었다. 2. 강모래를 사용한 경우의 단위중량은 $2,000kgf/m^3$ 이상으로 크게 나타났으며, 퍼라이트를 사용한 경우는 $1,482kgf/m^3$으로 나타났고, 팽창 폴리스틸렌 비드를 사용한 경우는 $567kgf/m^3$으로 경량성이 상당히 크게 나타났다. 그리고 기포제 첨가에 의한 콘크리트의 경량화에 대한 기여도가 크게 나타났다. 3. 강모래와 퍼라이트를 사용한 경우의 압축강도는 $187kgf/cm^2$ 과 $170kgf/cm^2$으로 나타났으나, 팽창폴리스틸렌 비드를 사용한 경우와 기포제를 첨가한 경우의 압축강도는 아주 작게 나타났으며, 인장 및 휨강도도 압축강도와 유사한 경향을 보였다. 4. 반발도시험은 압축강도가 클수록 크게 나타났으나, 팽창 폴리스틸렌 비드를 사용한 경우와 기포제를 첨가한 경우는 반발도를 측정할 수 없었다. 5. 초음파진동속도는 강모래를 사용한 경우가 3,974m/s으로 가장 크게 나타났고, 팽창 폴리스틸 렌 비드를 사용한 경우가 2,239m/s으로 가장 작게 나타났으며, 단위중량 및 압축강도가 클수록 크게 나타났다. 6. 정탄성계수는 강모래를 사용한 경우가 $2.50{\times}10^5kgf/cm^2$으로 가장 크게 나타났으며, 퍼라이트 및 팽창 폴리스틸렌 비드를 사용한 경우는 $0.79{\times}10^5kgf/cm^2$과 $0.17{\times}10^5kgf/cm^2$으로 상당히 작게 나타났다. 그리고 퍼라이트와 팽창 폴리스틸렌 비드에 기포제를 첨가한 경우의 정탄성계수는 측정이 불가능하였다. 7. 사용재료에 따른 응력-변형 특성은 응력의 재하와 함께 변형이 증가하여 최대응력 이후 파괴되어 감소하는 경향을 보였으나, 팽창 폴리스틸렌 비드를 사용한 경우는 뚜렷한 최대응력이 없이 용력의 증가와 감소가 반복되면서 변형이 계속적으로 증가하는 경향을 보였다.

• 대한화학회지
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• 제38권9호
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• pp.660-666
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• 1994

이웃하는 란탄족 원소의 분리에서 온도와 흐름속도의 영향을 치환크로마토그래피로 연구하였다. 일렬로 연결된 두 컬럼에 Amberlite 120 양이온 교환수지를 채워서 충전용과 분리용으로 나누어 사용하였다. 보유이온은 $H^+$을, 흐름용액은 0.012M과 0.015M의 EDTA 용액을 사용하였다. 실험중에는 관의 온도를 90$^{\circ}C$로 유지하였으며 이온교환수지 관 속에 생기는 기포를 줄이기 위해 일정한 압력을 걸었다. 용출액은 ICP-AES로 직접 분석하였다. 이 실험에서 란탄족 원소쌍 La: Ce, Ce :Pr, Pr: Nd에 대한 분리인자는 각각 4.6, 2.8, 1.9이었으며 이것은 25$^{\circ}C$에서 이론적으로 얻은 것보다 큰 값이다. 흐름속도를 2.5 ml/min에서 1.5 ml/min로 줄이면 이론단해당높이(HETP)도 1.60 cm에서 0.88 cm로 줄었다. 따라서 용리액의 흐름속도를 줄이고 온도를 높이므로써 분리효율을 증가시킬 수 있었다. 이 실험에서 99.9% 이상의 순수 란탄족 원소에 대한 회수율은 49∼77%이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.122-122
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• 2014

수중방전을 환경분야에 적용하기 위한 플라즈마 부상법이 개발되었다. 플라즈마 부상법은 물 속에서 발생시킨 플라즈마가 가지고 있는 주요특성 중 물리적 특징인 쇼크웨이브, UV조사, 버블생성 등과 화학적 특징인 OH라디칼 및 염소산화물 생성 등을 이용하여 물 속에 존재하는 용존성 및 입자성 물질을 부상분리 기법으로 제거하는 공법이다. 유기물을 제거하는 기작으로는 침전, 여과, 분해 등이 있고, 이를 구현하기 위한 공정으로 중력침강법, 부상분리법, 멤브레인법, 미생물법 등이 있다. 이 중에서 가압공기부상법은 침강법에 비해 부지면적을 적게 소모하고 처리시간이 50% 이상 감소되는 특징이 있다. 가압공기부상법은 물 속에 공기를 과포화시킨 후 노즐을 통해 재분사할 때 발생하는 압력차에 의해 미세기포가 발생함을 이용하여 유기물을 분리하는 공법이다. 그러나, 가압용 장비 및 반송수가 필요하고, 미생물분리는 불가능한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 미생물살균과 유기물 분리가 동시에 일어나는 플라즈마를 이용한 부상분리기법을 개발하였다. 본 연구에서는 난분해성 용존유기물인 휴믹산 100 mg/L의 플라즈마 공기부상법에 의한 제거능을 확인하였다. 용존성 휴믹산을 입자성 물질로 전환하여 플록을 형성시키고자 알루미늄설페이트(Al2(SO4) $3{\cdot}18H2O$)를 100 mg/L 주입하였고, 침출수와 같이 염도가 높은 물을 모사하고자 35 g/L의 염화나트륨을 첨가한 상태에서 방전을 실시하였다. 방전에 사용된 전원은 EESYS사에서 제작한 펄스형 고전압 전원장치를 사용하였고 최대 15 kW의 출력 중 6 kW의 전력을 인가하였다. 전극 한 개는 2 mm 텅스텐봉을 세라믹튜브로 감싼 구조로 총 사용전극은 28개이다. 전극 한 개당 대략 200 Watt의 전력이 소모되며 이 때 최대의 버블이 생성됨을 확인하였다. 전극 1개에서 생성되는 버블의 부피는 14 mL/min 로 측정되었다. 버블의 크기는 평균 70 um이고 가압공기부상법에서 최적공기크기로 제시하고 있는 40~80 um 의 버블은 약 80% 가량 생성된다. 본 연구에서 사용된 반응시스템에서의 물의 높이는 약 500 mm 이고 전체 40 L의 수조가 3개의 벽으로 분리되어 4개의 수조로 분리되었다. 각 수조는 하부에 7개의 전극을 포함하고 있다. 플라즈마 발생시 생성되는 기포는 약 1분 방전 후에 포화농도에 도달하며 방전종료 후 약 4분간 수체 내에 남아있게 된다. 이를 공정에 적용하여 1분 방전 및 4분 휴지의 순서로 플라즈마를 인가하였다. 휴믹산 용액의 유량을 2 lpm 으로 운전하였을 때 최종 처리율은 94% 이고 이때의 대장균 살균능은 99%이다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권1호
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• pp.61-71
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• 2000

수용액 속에 강력초음파를 조사(照射)하면 공동화기포 (cavitation bubble) 속의 매우 높은 온도의 열에 의해 수증기가 해리되어 OH (hydroxyl radical) 과 H (hydrogen radical) 이 생성되고 그것들이 수용액 속에 함유되어 있는 물질들을 산화 또는 환원시켜 분해시키며, 한편으로는 과산화수소를 생성한다. 따라서 생성된 과산화수소의 양과 유기물질의 초음파 분해반응메카니즘과는 상관관계가 있을 것임을 예측할 수 있으며, 이러한 예측을 확인하기 위해 공기로 포화시킨 증류수와 그 증류수에 각각 TCE, Benzene, 그리고 2,4-DCP 등 세 가지 유기물질들을 용해시킨 수용액으로부터 생성된 과산화수소의 양을 측정하고 그 결과를 분석하였다. 그 결과, 생성된 과산화수소의 양은 증류수>TCE수용액>2,4-DCP수용액 >benzene수용액의 순으로 많고 유기물질의 농도가 낮을수록 적어 TCE는 높은 온도의 수용액에서는 고온과 고압인 공동화기포내와 그 공동화기포가 파열될 때 그 주위에서 직접 열분해되고 저농도의 수용액에서는 라디칼반응에 의해 분해되며, 벤젠과 2,4-DCP는 열분해 및 라디칼반응에 의해 분해된다고 제안된 초음파 분해반응메카니즘과 일치함을 나타내었다. 사용한 실험변수인 초음파의 주파수와 음향출력, 그리고 시료물질의 농도 등의 영향은 주파수가 높고 음향출력이 낮을수록 과산화수소의 생성량이 적어 수중에 강력초음파를 조사(照射)하였을 때의 에너지원인 공동화와 이들 변수와의 관계에 대한 초음파이론과 일치하였다.