• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.248.1-248.1
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• 2010

수송용 바이오연료로써 바이오디젤의 보급 활성화에 따른 원료인 식물성 기름의 가격 상승 및 수급 불안정성 문제를 해결하고자 그동안 활용되지 않았던 폐유지를 바이오디젤 생산 원료로 사용하여 바이오디젤 생산 단가를 낮추고 원료의 수급 안정성도 확보하려는 시도가 이루어지고 있다. 폐유지의 경우 대부분 유리지방산 함량이 높아 염기 촉매를 적용하는 방법으로는 비누의 생성으로 전환이 힘들며 산 촉매를 적용하여 유리지방산을 에스테르화하는 공정을 필요로 한다. 에스테르화 반응에서는 반응 부산물로 물이 생성되며, 생성된 물은 바이오디젤 생산 반응을 저해하고 역반응을 유도하며 촉매의 활성을 감소시킨다. 본 연구에서는 고유리지방산 함량 오일의 에스테르화 반응에서 수분의 영향을 검토하였다. 산 촉매로 액상 촉매인 황산과 고체 산 촉매인 Amberlyst-15를 사용하였다. 초기 수분 함량이 0, 1, 2, 5, 10, 20%로 증가하였을 때, 지방산 메틸 에스테르 함량이 크게 감소하였으며, 1%의 수분 함량에서도 반응이 크게 저해받는 것으로 나타났다. 따라서 고유리지방산 함량 오일의 에스테르화 반응에서 수분에 의한 저해가 중요한 변수라는 것을 알 수 있다. Amberlyst-15는 황산보다 수분의 영향에 의해 지방산 메틸 에스테르 함량이 빠르게 감소하였다. 이는 다공성의 Amberlyst-15에서 생성된 물이 반응물질들이 active site에 접근하는 것을 방해하였기 때문인 것으로 생각된다. 황산을 사용하였을 경우에는 오일 대 메탄올 몰비를 1:3에서 1:6으로 증가시킴으로써 정반응 속도가 증가하여 수분에 대한 영향이 감소하는 현상이 나타났다. 에스테르화 반응 종료 12시간 후에 바이오디젤과 메탄올 내에 수분 함량을 분석한 결과 12%의 수분이 바이오디젤 층에 존재하며 88%의 수분은 메탄올 층에 존재하였다. 반응 중에 생성된 수분을 제거하기 위해, 에스테르화 반응 30분 후에 물을 포함하는 메탄올과 촉매 층을 새 메탄올과 촉매로 교환하는 2단계 반응을 수행함으로써 지방산 메틸 에스테르 함량을 향상시킬 수 있었다. 반응 초기에는 황산이 Amberlyst-15보다 높은 활성을 보였지만, 시간이 지날수록 두 촉매 사이의 에스테르화 성능 차이는 감소하였다. 따라서 2단계 에스테르화 반응이 수분의 저해작용을 줄이는 한 가지 대안으로 제안될 수 있다. 또한 에스테르화 반응에서 물의 저해 작용을 줄이기 위해 앞으로 투과증발막의 적용 또는 물에 저해작용을 받지 않는 구조의 촉매 사용을 검토할 필요가 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.363-373
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• 1998

본 논문에서는 다공성 매질의 투수계수장이 비정체형인 경우 대수투수계수 및 수두와 속도의 교차공분산을 통하여 불규칙한 유동장을 규명하였으며, 포화대수층 내의 속도 및 수도 분포는 유입이 없는 2차원, 정상 유동문제를 추계학적으로 해석하여 구하였다. 이들 교차공분산들은 준 해석적 형태로 나타낼 수 있으며 비정체형 투수장과 수두의 평균 기울기를 나타내는 매개변수들로 표현된다. 투수계수의 상관 함수가 가우스 분포를 가지고 그 경향이 평균 수두 기울기와 평행한 경우와 수직인 두 특수한 경우의 교차공분산을 평균 유동 방향과 같은 방향이거나 수직 방향에 관하여 해석하였다. 이 교차공분산들은 투수계수장이 비정체형인 경우에 물질 이동의 예측 및 현장에서 측정시 conditioning에 유효하게 쓰일 수 있고 비정체형 수치해석 프로그램의 검증에도 활용할 수 있다.

• 멤브레인
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• 제14권1호
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• pp.57-65
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• 2004

PDMS (polydimethylsiloxane) 복합막을 통한 기체분리 공정에서 다공성 지지체의 투과저항과 PDMS 코팅두께가 에틸렌/질소의 분리성능(투과도, 선택도)에 미치는 영향에 관하여 조사하였다. 이를 위해 Pinnau 등이 제시한 복합막 투과저항 모델이론식〔1〕이 사용되었다. 지지체의 투과도 또는 투과저항은 PES (polyethersulfone)/NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 고분자 용액의 농도를 변화시키면서 조절하였다. 복합막은 PES 지지체 위에 n-hexane에 녹인 2액형 PDMS 용액을 spin coater를 사용해 코팅하여 제조하였다. 선택층의 코팅 두께는 spin coater의 회전속도를 통해 조절하였다. 투과기체 분리특성은 단일기체 투과도 측정 장치를 통해 조사하였으며, 지지체 및 복합막의 단면구조 및 코팅두께는 SEM (scanning electron microscope)을 통하여 확인하였다 얻어진 실험결과는 복합막의 투과저항모델의 이론식과 매우 잘 일치함을 확인 할 수 있었다. 에틸렌/질소의 분리에 있어 PDMS 막 고유의 선택도를 얻기 위해서는 지지체의 투과저항과 코팅층의 최적화가 중요함을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제6권1호
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• pp.53-57
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• 1996

본 연구는 독성이 매우 강하여 체내에 미량이 흡수되어도 큰 영향을 미치며, 난분해성 물질로서 재래식 방법으로는 잘 제거가 되지 않고 있는 염소계 유기화학물들인 트리클로로에틸렌(TCE)과 퍼클로로에틸렌(PCE)의 효과적인 분리 제거를 위하여 고분자 복합막을 이용한 투과증발법을 적용하여 검토하여 보았다. 고분자 복합막은 염소계 유기화합물에 대한 선택층으로써 폴리이소부틸렌(PIB), 기계적 강도를 높이기 위하여 지지층으로써 부직포위에 코팅된 다공성 폴리에테르술폰으로 구성되었다. 용해도 파라미터차($\Delta{ps}$)를 구한 결과, TCE 및 PCE에 대한 용해도 파라미터차가 물과의 용해도 파라미터차에 비해 훨씬 작음을 알 수 있으며, 이를 통해 폴리이소부틸렌은 염소계 유기화합물에 대한 복합막의 선택층 소재로 사용하기에 적합함을 알 수 있다. 투과증발법을 이용하여 TCE 및 PCE의 분리를 실시한 결과, 폴리이소부틸렌 복합막의 경우 TCE 및 PCE의 선택적 분리에 적합함을 알 수 있으며, TCE 보다 PCE의 선택적 제거에 더 적합함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.5384-5391
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• 2011

본 논문에서는 RCO 반응기의 최적 조업 조건을 도출하고자 현재 조업 중인 RTO 반응기 촉매층의 압력분포, 유속분포, 유선장, 체류시간, 온도분포 등에 대하여 분석하였고 최적의 조업 조건을 도출하기 위한 전산유체해석을 수행하였다. 전산 해석 결과, 현재 조업중인 반응기 촉매층의 축열재로 인한 압력손실은 크지 않은 것으로 나타났으며, 세라믹 필터 이후 유속은 1.8~2.7 m/s로 특별한 편류없이 비교적 안정적 유속분포를 보이고 있었다. 기류분포를 좀 더 개선하려고 한다면 설비 내부에 플래넘과 촉매층 접속 구간 연장 등의 방법을 고려할 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 기류 안내판이나 다공판 부착 등의 방법은 큰 효과는 없을 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권8호
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• pp.1172-1182
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• 2002

In the present study a general criterion for local thermal equilibrium is presented in terms of parameters of engineering importance which include the Darcy number, the effective Prandtl number of fluid, and the Reynolds number. For this, an order of magnitude analysis is performed for the case when the effect of convection heat transfer is dominant in a porous structure. The criterion proposed in this study is more general than the previous criterion suggested by Carbonell and Whitaker, because the latter is applicable only when conduction is the dominant heat transfer mode in a porous medium while the former can be applied even when convection heat transfer prevails. In order to check the validity of the proposed criterion for local thermal equilibrium, the forced convection phenomena in a porous medium with a microchanneled structure subject to an impinging jet are studied using a similarity transformation. The proposed criterion is also validated with the existing experimental and numerical results for convection heat transfer in various porous materials that include some of the parameters used in the criterion such as a microchannel heat sink with a parallel flow, a packed bed, a cellular ceramic, and a sintered metal. It is shown that the criterion presented in this work well-predicts the validity of the assumption of local thermal equilibrium in a porous medium.

• 물과 미래
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• 제29권5호
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• pp.215-222
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• 1996

본 논문에서는 다공성 매질의 특수율이 비정체형인 경우 대수투수계수-수두 교차공분산에 관한 식을 유도하였으며, 이 교차공분산은 수두분포로부터 특수장의 통계학적 특성을 유추하는데(inverse problem) 매우 중요한 역할을 담당한다. 비정체형 대수투수계수는 일정한 선형경향과 정체형인 미소 변동의 합으로 구성되었으며, 2차원 포화대수층에서 정상 유동문제를 추계학적으로 해석하여 수두분포를 얻었고 이로부터 교차공분산을 유도하였다. 투수계수의 상관함수가 가우스분포를 가지고 그 경향이 수두 경사와 평행이거나 직교하는 두 가지 경우에 대하여 교차공분산을 살펴 본 결과, 투수장의 경향이 주 흐름방향과 평행한 경우 흐름방향 쪽만 제외하고는 정체형임이 밝혀졌다. 또한, 흐름방향과 직교하는 쪽으로의 교차공분산은 정체형 모델 결과와 달리 영이 아님를 알 수 있었다. 따라서 지하수 유동이나 오염물질 확산문제를 다룰 경우, 투수계수장에 어떤 경향이 존재한다고 의심될 때에는 반드시 그 경향을 해석과정에 포함시켜야 한다.

• 전기화학회지
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• 제4권2호
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• pp.41-46
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• 2001

황산과 황산구리 수용액을 전해질로 사용하여 다공성 그물구조 금속을 전기화학적으로 제조하였으며, 이때 균질 전착에 영향을 미치는 첨가제 PEG, MPS의 영향에 대해 살펴보았다. 분극실험과 기공의 평균 직경이 $250{\mu}m$의 그물구조 전극을 여러장 적층하여 throwing power를 정량화 한 결과, PEG의 경우 분극 초기에 전극에서 탈착됨으로써 오히려 throwing power를 감소시키고 MPS는 500ppm까지 용액 중 첨가량의 증가와 함께 throwing power를 향상시키는 결과를 보였다 또한 MPS와 PEG가 동시에 혼합된 용액에서는 MPS의 효과가 우선적으로 나타나며 PEG의 효과는 무시할 정도였다 그러나 MPS의 첨가는 전착층의 균열을 유도하여 기계적 강도에 좋지 못한 영향을 미치며 균열을 피하려면 50ppm 이하가 적정함을 SEM 관찰을 통해 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.151-155
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• 2016

그래핀은 저차원 구조에서 기인하는 우수한 특성으로 인해 슈퍼커패시터의 전극소재로 응용이 가능한 소재이다. 본 연구에서는 2차원 구조인 그래핀의 비 표면적 향상을 위해 다공성 니켈 나노구조체 표면에 열 화학기상증착법과 마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 3차원의 그래핀을 합성하였다. 주사전자현미경, 라만 분광법, X-선 광전자 분광법을 통해 합성된 그래핀의 구조적, 화학적 특성을 분석한 결과, 3차원 구조의 우수한 결정성을 지니는 다중층 그래핀이 다양한 기판 위에 합성된 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권11호
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• pp.1496-1508
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• 1997

The effects of porous wind fence on the pressure characteristics around a 2-dimensional prism model of triangular cross-section were investigated experimentally. The fence and prism model were embedded in a neutral atmospheric surface boundary layer over the city suburb. In this study, various fences of different porosity, back fence, inclination angle of prism and location of additional back prisms were tested to investigate their effects on the pressure and wall shear stress of the prism surface. The fence and prism had the same height of 40 mm and Reynolds number based on the model height was Re=3.9*10$^{4}$. The porous fence with porosity 40% was found to be the best wind fence for decreasing the mean and pressure fluctuations on the prism surface. By installing the fence of porosity 40%, the wall shear stress on the windward surface of prism was largely decreased up to 1/3 of that without the fence. This indicates that the porous fence is most effective to abate the wind erosion. Pressure fluctuations on the model surface were decreased more than half when a back fence was located behind the prism in addition to the front fence. With locating several back prisms and decreasing the inclination angle of triangular prism, the pressure fluctuations on the model surface were increased on the contrary.