• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.77-78
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• 2015

산업화로 인하여 토지의 사막화, 물부족, 오존층 파괴, 지구 온난화 등 많은 환경문제가 발생되었으며 아직 진행 중에 있다. 이에 UN에서는 환경 규제를 강화하였으며 국제해사기구(IMO:International Maritime Organization)에서는 선박의 배기가스 규제 강화를 위하여 NOx(질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량을 줄이도록 하고 있으며 2016년부터는 본격적으로 규제하려 하고 있다. 상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 선택적환원촉매(SCR:Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 선박의 배기가스가 지나가는 통로에 요소수(Urea)를 분무하여 $260^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 요소수에 있는 암모니아가 배기가스에 있는 NOx와 반응, 결합함으로서 NOx를 질소와 산소로 분리, 제거하는 방식이다. 하지만 선박의 경우 대부분 엔진이 2행정으로 배기가스 온도가 일반적으로 $180^{\circ}C{\sim}220^{\circ}C$이기 때문에 요소수에 있는 암모니아가 배기가스에 있는 NOx와 반응하지 않아 환원률이 높지 않다. 이에 우리는 초미세기포를 이용하여 낮은 온도에서도 반응할 수 있는 요소수 및 요소수 활성화 기기를 개발하여 상기의 문제점들을 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 SCR 시스템의 점성유동해석을 통하여 보다 효율적인 SCR 시스템의 개발을 할 수 있도록 기여하였다.

• 폴리머
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• 제29권4호
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• pp.350-356
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• 2005

아크릴계 골시멘트의 기계적 물성을 향상시키고 중합열을 낮추기 위하여 폴리(메틸 메타크릴레이트)/몬모릴로나이트 나노복합체를 골시멘트에 도입하는 연구를 행하였다. 나노복합체는 현탁중합으로 합성하였고 이의 특성을 주사전자 현미경, X-선 회절분석기, 투과전자현미경, 젤 투과 크로마토그래피, 입도분석기, 에너지 분산 분광기로 확인하였다. 폴리(메틸 메타크릴레이트)/몬모릴로나이트 나노복합체를 도입한 골시멘트를 제조하고, 이의 발열특성, 인장 및 압축특성을 조사하였다. 합성된 입자는 몬모릴로나이트 층들이 부분적으로 박리되고 고분자가 삽입된 나노복합체였고, 직경이 약 $50\~60$um인 구형이었다. 골시멘트의 경화온도는 $98^{circ}C$에서 $81\~87^{circ}C$로 감소하였으며, 골시멘트의 기계적 특성을 측정해 본 결과 0.1$wt\%$몬모릴로나이트를 함유하고 있는 골시멘트의 기계적 강도는 증가하였으나, 그 이상에서는 대체로 감소하는 경향을 보였다. 이는 현탁중합 과정에 생성된 나노복합체 내의 기포에 기인하는 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.11-18
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• 2021

나노버블수는 태양광 패널 청소, 도로의 염분 제거, 기계의 정밀 부품 청소 등 다양한 세척 공정에 사용된다. 해양쓰레기 세척 시스템의 전처리에 나노버블을 적용하면 높은 세척 효율과 물 절약이 가능하다. 본 연구에서는 나노버블수의 염분 제거율을 비교하기 위해 NaCl 200,000 mg/L 용액에 목재를 침적시켜 해양쓰레기를 제작하였다. 수돗물과 나노버블수를 이용하여 노즐 종류, 오리피스 직경, 펌프 회전수 및 세척 시간에 따른 목재 표면 염분농도를 비교하였다. 목재 표면 염분농도는 세척시간이 길어질수록 감소하였다. 하지만 물 사용량을 고려한 최적의 세척 시간은 5-10초 사이였다. 노즐의 오리피스 직경이 커질수록 분사압력은 낮아지며, 세척 후 목재 표면 염분농도는 높아졌다. 이는 노즐의 오리피스 직경이 세척 시스템에서 중요한 요인임을 나타낸다. 나노버블수를 이용한 세척 후 목재 표면 염분농도는 수돗물로 세척 후 목재 표면 염분농도에 비해 부채꼴형 노즐은 2.2 %, 원형 노즐은 30.9 % 낮았다. 또한, 나노버블수를 이용한 세척 실험에서 부채꼴형 노즐을 사용하여 세척하였을 때가 원형 노즐을 사용하였을 때보다 목재 표면 염분농도가 약 9.5 mg/L 낮았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권5호
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• pp.646-651
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• 2017

CNT 유동층 반응기(내경 0.15 m, 높이 2.6 m) 희박상 내 CNT 입자(평균입도 $291{\mu}m$, 벌크밀도 $72.9kg/m^3$)의 거동을 확인하기 위해 레이저 슬릿광 형상 측정법을 이용하여, CNT 응집체의 크기 및 형태를 측정하였다. 기포유동층 조건에서 CNT 반응기 내 축방향 고체체류량 분포는 하부 농후상과 상부 희박상을 갖는 S자 형태를 보였다. 기체 유속이 증가할수록 비산되는 CNT 응집체의 Heywood 직경과 Feret 직경이 증가하였고, 응집체 내 CNT 입자수가 증가하였다. 또한, 기체의 유속이 증가할수록 CNT 응집체의 종횡비는 증가하고, 원형도는 감소하였다. CNT 응집체의 원마도와 견고도는 기체의 유속이 증가할수록 감소하였다. 응집체의 형상 분석 정보에 기반한 희박상 내 응집체 형성 원인을 제안하였다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.207-207
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• 2010

고지로부터 유입된 플렉소 잉크는 수성잉크의 고유 특성으로 인해 세척 공정을 통해서만 제거된다. 이는 다량의 용수 사용을 유도함으로서 에너지 소비 및 환경오염 요소를 증대시키는 주요 원인으로 작용하고 있다. 최근에는 이들을 효과적으로 제거하기 위한 많은 연구가 수행되고 있다. 특히 기존의 이물질 제거 방법 중에서 부유부상법을 이용한 제어 방안이 주목 받고 있으며 이는 잉크 제조 시 건조 잉크 입자의 소수성을 부여하는 방법 또는 탈묵 pH 조건에서 잉크 자체의 soluble한 요소를 최소화함으로서 잉크입자의 미분화를 최소화 하는 방안, 그리고 이와 더불어 부유부상 공정에서 효과적인 기포 부착을 유도하는 방안 강구 등 효과적인 제거를 위한 연구가 다각도로 수행 되고 있다. 이러한 연구 과정 중에 직면하고 있는 가장 큰 문제점은 플렉소 잉크가 쉽게 미분화 된다는 것이다. 특히 나노 크기로 미분화된 잉크는 세척 이외에는 제거 방법이 거의 없고 폐쇄화된 초지 공정에서 지속적인 농축을 유발하여 심각한 계 내 오염을 야기할 뿐만 아니라 기존의 수질제어 시스템에서도 효과적으로 제거되기 어렵기 때문에 수질오염을 유발하는 주요 물질로 작용하고 있다. 또 일부 잉크 입자들은 중금속을 함유하고 있어 제품에 포함될 경우 잠재적 유독물질로 작용할 수 있으며, 만일 이들을 포함한 공정수가 방류될 경우 심각한 수질오염을 유발할 수 있다. 이에 대한 심각성이 최근 중요하게 대두됨에 따라 본 연구에서는 미분화된 플렉소 잉크 입자의 제어를 위한 기초 연구로서 미분화된 잉크를 비중이 높고 상대적으로 큰 입자를 가지는 filler에 흡착시켜 제어하는 방안을 모색하였고 이는 추후 Filler에 흡착된 잉크 입자를 이용하여 침전을 통한 제거 또는 부유부상이 가능한 입자 크기로 형성시켜 제거하는 방안을 제시하기 위한 기초 연구로서 수행되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.712-712
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• 2012

하 폐수 처리방류수를 물리적, 화학적 그리고 생물학적 기술을 이용하여 처리한 후 재활용수로 이용하고자 하는 새로운 노력들이 진행되고 있지만 국내의 경우 방류수 재활용 기술과 처리수의 재이용에 대한 평가기술이 선진국에 비해 초기 단계에 있어 이 분야에 대한 적극적인 기술개발이 요구된다. 막 분리 기술을 이용한 처리 수는 소독 등의 추가적인 처리 없이 살수용수나 수경용수로 이용이 가능하며, 잔류염소를 유지시킬 경우 화장실 세정용수로의 이용도 가능하며, 또한 후처리 기술을 조합하면 고급 공업용수 등으로 사용가능하므로 선진기술로서 수요조건에 맞게 전 후 처리를 조합한 수요자 맞춤형 재이용수 공정기술을 개발할 필요가 있다. 이에 효율적인 하 폐수 재이용을 이용하여 농업용수(축산 음용수, 첨단 수출원예용수, 첨단 농업용수, 농산업 클러스터 복합 곡물 용수), 원예용수(원예단지), 공업용수 등의 다양한 용도에 활용 가능한 수요자 맞춤형 모듈 및 공정 개발을 수행하였다. 개발된 공정은 AOP 및 막 세정 시스템을 이용한 새로운 공정으로, AOP 시스템은 전기 이온 모듈을 통해 OH 라디칼을 생성 및 염분 제거 효율을 극대화 하여 오염 물질을 산화시키는 공정이며, FDA 시스템은 탁도가 높은 원수가 과다 유입 될 경우 후단 여과 막의 부하를 줄이는 역할을 하며, 부유 물질을 여과 시킨다. 막 세정 시스템은 미세 입자를 구성된 기포를 이용하여 눈에 보이지 않는 곳 까지 세척하며, 살균 작용을 하며, 분리 막의 성능을 증대 시킨다. 이어 UF 분리 막 시스템은 원수의 미세불순물, 박테리아, 스케일 물질 등을 제거하며, NF 시스템을 통하여 미립자, 박테리아 유기 화합물 및 2가 염 제거를 하여 재이용수를 생산하는 공정을 개발하였다. 개발된 수요자 맞춤형 공정은 하수 재이용 기술의 이용 목적 및 수요자별로 맞춤형으로 운영이 가능하며, 개발된 세척 기술은 분리 막 세정 유지관리비 및 에너지를 저감 할 수 있으며, 현장 적용의 실증화 과정을 거쳐 공정 기술을 신뢰도를 향상하고, 보유 기술을 수요자 맞춤형으로 업그레이드함으로써 기술의 경쟁력 및 고품질의 하수 재이용 기술의 새로운 방향을 제시 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제40권4호
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• pp.173-181
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• 2016

2016년부터 배출통제지역(ECA : Emission Control Atea)을 운항하는 선박에 대하여 배출되는 NOx(질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량 감소규제가 강화되었다. 상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 탈질장비 중 선택적 촉매 환원(SCR : Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 효율이 높고 상업적으로 많이 활용되고 있으나, 높은 온도에서 요소수가 활성화되는 단점이 있다. 이에 초미세기포를 이용하여 낮은 온도에서도 반응할 수 있는 요소수 및 요소수 활성화 기기를 개발하여 상기의 문제점들을 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 SCR 시스템의 효율성을 향상시키는 방안을 마련하기 위하여, ANSYS-CFX package를 이용한 전산유체역학(CFD : Computational fluid dynamics)기법을 사용하였다. Navier-Stokes 방정식을 해석의 지배방정식으로 적용하여 SCR 시스템의 점성유동해석 시뮬레이션을 수행하였다. SCR 시스템의 형상은 CATIA V5를 사용하여 3D 모델링을 하였고, SCR 시스템의 효율성을 비교하기 위해 요소수 분사 노즐의 위치를 요소수 분사 노즐은 배기관의 입구로부터 1/3, 1/2, 2/3로 변경하며 확인하였다. 또한, 노즐의 분사구 수가 SCR 시스템의 효율에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분사구 수가 4, 6, 8개일 경우를 시뮬레이션 하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 배기관 입구에 가까울수록, 분사구 수가 많을수록 효율이 향상됨을 확인하였다.