• 자원환경지질
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• 제52권1호
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• pp.37-48
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• 2019

이산화탄소 지중저장 수행 중 저류층 내부에서 나타나는 비혼성 유체의 대체 과정은 다공성 매체의 공극 표면에 대한 각 유체의 습윤 특성에 따라서 배수(drainage)와 흡수(imbibition)로 구분되는데, 각 과정 동안 나타나는 비혼성 유체 간의 거동 및 포획 양상을 이해하는 것은 주입 효율성 및 저장 안정성을 평가하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 다공성 매체 내 주기적인 배수와 흡수 과정의 수행을 통해 공극 구조 내 비혼성 유체의 거동 양상 및 분포의 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 2차원 마이크로모델 내부로 이산화탄소와 공극수의 대체 유체로서 선정된 헥산과 탈이온수를 주기적으로 교차 주입하는 실험을 수행하였다. 관측 결과를 이용하여 각 유체 주입 과정에서 나타나는 두 비혼성 유체의 거동 양상을 비교 분석하고, 잔류 유체의 포화도를 산정하였다. 분석의 결과로서 헥산과 탈이온수의 잔류 포획 유형을 기작에 따라 습윤성(wettability), 모관압(capillarity), 막다른 공극(dead end zone), 포위(entrapment) 그리고 우회(bypassing)로 구분하였다. 또한, 교차 주입이 거듭됨에 따라 공극 구조 내에서 주입 유체의 흐름 경로는 주 흐름 경로(main flow channel)를 중심으로 단순화되었으며, 이로 인하여 주입 유체의 대체 효율은 일정한 값으로 수렴하였다. 실험적 관측과 분석의 결과는 실제 이산화탄소 지중저장 환경에서 습윤성-비습윤성 유체의 주기적인 교차 주입이 야기하는 저장층 내 비혼성 유체의 거동과 분포, 그리고 주입 유체의 대체 효율을 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.337-344
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• 2006

응집플록은 그 특성에 따라 분리막 오염에 지대한 영향을 미친다. 기존의 연구결과에서 보면, 자연입자에 의해 형성된 플록함유수는 인공입자에 의한 플록함유수에 비하여 낮은 투과량을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 응집플록의 특성을 정량적으로 분석하고, 분리막 오염과의 상관성을 알아보고자 하였다. 이를 위해 응집 플록에 대한 image analysis, specific cake resistance 및 cake compressibility 등을 측정하였다. Image 분석은 플록의 fractal dimension을 구하는데 이용되었으며, dimension은 플록의 다공성, 크기나 표면의 거칠기를 표현하는데 유용하게 사용된다. 또한 케익 압축능은 플록이 쌓여 만들어진 막표면층의 특성을 분석하는데 사용되었다. 두 가지의 다른 특성을 가지는 플록으로서 자연입자를 핵으로 하는 응집플록과 카올린 입자를 핵으로 하는 응집플록을 선택하여 실험하였다. 실험결과에 따르면 자연입자와 인공입자에 의해 형성된 플록의 fractal dimension($D_2$) 값은 $1.79{\pm}0.07,\;1.84{\pm}0.06$을 각각 나타내었으며, 이것은 자연입자에 의해 형성된 플록이 인공입자에 의한 것 보다 더 다공성의 느슨한 형태로 존재하고 있다는 것을 나타내는 것이다. 자연입자에 의해 형성된 다공성의 느슨한 플록이 분리막 표면에서 케익층을 형성 할 때에는 상대적으로 쉽게 압축되어 케익비저항이 커지는 것을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제50권2호
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• pp.159-170
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• 2017

다공성 구조의 장석과 주택 시방기준으로 제작된 바닥 축열층 모르타르의 열적 특성과 소비전력을 비교하였다. 실험을 위해 온수관이 설치된 2개의 실대형 모형을 제작하였다. 자외선 열화상 온도와 온도센서를 이용하여 가열과 냉각과정에서 축열층의 온도변화를 모니터링하였다. 시험동의 축열층은 $20-30^{\circ}C$ 구간의 온도 범위의 가열조건에서 $2-3.5^{\circ}C$ 높은 온도를 보였고 목표 온도에 도달하는 시간이 단축되었다. 온수관에서 멀어질수록 $4-4.8^{\circ}C$ 이상의 차이를 보였고 이는 장석 기반의 모르타르 축열층이 열적 평형에 빨리 도달하는 것을 지시한다. 가열 온도 $30^{\circ}C$를 기준으로 산정한 소비전력은 2.2배 차이를 보였고 단계별 온도 상승에서 소비전력은 66% 절감되었다. 냉각에서 시험동의 표면온도는 지속해서 $2^{\circ}C$ 이상 높았고 축열로 인해 보일러의 재가동 시간이 연장되는 것을 고려하면 에너지 효율은 더 증가할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.305.1-305.1
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• 2016

페로브스카이트 태양전지는 차세대 태양전지로써 몇 년 사이에 매우 큰 폭으로 효율이 증가하고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 페로브스카이트의 태양전지의 구조는 전자전도체, 페로브스카이트 광흡수체, 정공전도체, 전극으로 구성된다. 전자전도체는 전자 포집성이 우수한 다공성 TiO2 층과 TiO2 박막 층으로 구성된다. 균일한 박막 TiO2를 형성하는 것은 페로브스카이트 태양전지의 개방전압 특성에 기여한다. TiO2 박막을 제조하는 방법으로써 용액을 사용한 스핀 코팅 법은 간편하게 제조가 가능하나, 일정한 두께의 박막을 형성하지 못하고 균일하지 못하는 단점을 가진다. 본 연구에서는 RF 마그네트론 스퍼터를 이용하여 보다 균일한 TiO2 박막을 제조하였다. X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Light IV, Quantum Efficiency (QE)로 분석하였다. 이를 통하여 제조방법 차이에 따른 페로브스카이트 태양전지의 영향을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권7호
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• pp.41-52
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• 2015

제주도 화산암은 여러 환경적인 요인으로 인하여 크기와 분포가 다양한 기공이 많은 다공성 구조를 보이고 있으며, 지질학적 그리고 역학적 특성 또한 지역마다 차이를 나타내고 있다. 뿐만 아니라, 제주도의 기반암은 여러 차례의 화산활동으로 인해 현무암층 사이에 연약층인 화산쇄설물 및 공동이 불규칙하게 발달된 층상구조로 이루어져 있다. 본 연구에서는 제주도 북서부 육 해상에서 채취한 현무암 암석에 대하여 다양한 물성 시험 및 일축압축강도 시험을 수행하고, 그 결과를 제주도 남동부 해상에서 채취한 현무암 암석의 물리적, 역학적 특성과 비교 분석하였다. 그 결과 제주도 북서부 육 해상에서 채취한 현무암 암석의 물리, 역학적 특성은 제주도 남동부 해상에서 채취한 현무암 암석과 유사한 관계에 있음을 확인할 수 있었으며, 물리적 특성과 역학적 특성의 상관관계로부터 대략적인 설계정수를 추정할 수 있었다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.115-115
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• 2017

2013년 국내 시설(비닐, 유리 온실)에서 재배되는 토마토, 풋고추, 파프리카의 생산량은 총 632,315 톤으로 잎, 줄기 등 발생되는 부산물은 수확량의 약 30%에 해당되는 189,695 톤으로 추정되며 대부분 노지에 방치 유실되거나, 소각 처리된다. 본 연구에서는 이처럼 단순 폐기되는 농업폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 건조장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 100 kg/hr인 실험실용 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농업기술원 온실에서 재배되는 파프리카, 토마토, 딸기, 가지, 고추 등의 부산물을 실험원료로 사용하였다. 원료성상, 원료이송방식, 송풍량, 건조온도, 건조시간에 따른 부산물 건조특성을 파악하였다. 원료를 비교적 짧게 절단하고 열풍이 배출되는 다공판위를 견인형 컨베어로 이송시키는 형태의 경우 건조실험 결과 세절된 원료에서 추출된 내부 수분이 외부로 유출되어 원료들 사이의 공극을 채워 건조공기가 원료층을 통과하지 못하게 하고, 특히 $100^{\circ}C$ 이상 고온에 노출되는 경우 원료표면에 잔류하는 유출 수분이 건조되면서 막을 형성하여 내부 원료들은 전혀 건조가 되지 못하는 현상이 관측되었다. 이러한 원료내부의 공극형성 불량으로 국부적으로 공기가 통과되는 부분만 집중적으로 급격한 건조가 진행되고 공급된 건조공기 대부분이 이 부분으로 유출되어 효과적인 건조가 전혀 진행되지 못하였다. 피건조물 사이의 공극형성을 위해 원료를 절단하지 않고 수행한 건조실험 결과 건조 풍량 및 온도에 따라 건조속도 및 처리용량이 다르게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히 송풍량과 압력을 증가 시킨 건조 결과로 건조 상하층 간 불균일 건조 해소 및 건조속도, 건조능력에서 연구목표 치를 상회하는 결과를 보여준다. 특히 건조공기온도 $150^{\circ}C$ 이하에서 풍량을 증가시켜서 원하는 건조작업 수행이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권11호
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• pp.1055-1063
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• 2012

16채널 어레이 마이크로폰을 이용하여 난류 유동장 내 벽면 압력섭동에 대한 측정을 수행하였다. 본 실험에 사용된 코팅재질은 약 50 ppi (pores per inch)의 다공성 구조로 이루어진 우레탄 물질로 이루어져 있다. 코팅의 주된 목적은 난류 유동장 내 최소한의 공간을 유지하면서 대류속도로 진행하는 난류 와들을 필터링하는 역할을 하는 것이다. 평판 위 경계층의 측정은 열선 유속계를 이용하였으며 표면 마찰계수 값을 얻기위해 CPM법을 사용하였다. 벽압력 스펙트럼과 파수-주파수 스펙트럼 측정은 코팅에 의해 얼마나 에너지가 저감되는 지를 비교하기 위해 사용되었다. 벽면 코팅은 대류하는 무차원 벽면섭동압력에너지를 저감시켰지만, 컴플라이언트 코팅된 벽면 거칠기로 인해 일반 강체 평판에 비해 상대적으로 발달된 경계층을 형성하였으며 벽면 평균전단응력과 저주파수 압력스펙트럼 레벨도 함께 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.639-645
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• 2008

십자형 응집-한외여과 막분리 공정 운전시 응집조건에 따른 영향을 살펴보면 급속교반-UF 공정과 응집-침전-UF 공정에서 투과 flux의 변화는 크게 나타나지 않았으며 UF막의 막오염 억제 측면에서는 응집전처리공정으로서 1분간의 짧은 급속혼화만으로도 충분한 것으로 나타났다. 교반강도에 따른 투과 flux의 변화결과 교반강도에 따라 형성되는 floc의 크기가 거의 유사하게 형성되어 교반강도에 따른 영향은 나타나지 않았다. 응집제 주입량에 따른 투과 flux변화를 살펴보면 응집제 주입량이 증가함에 따라 유기물의 제거가 크게 일어나 유기물 부하의 감소와 floc의 크기가 증가함에 따라 다공성 케이크층의 형성에 따른 막저항의 감소로 인하여 투과 flux가 향상되었다. 막의 재질과 전처리 응집공정적용에 따른 여과메카니즘 분석결과 막의 재질에 따라서는 친수성 재질의 막에 비하여 소수성 재질의 막의 경우 막의 공극속으로 입자의 침투가 발생하여 침적 흡착되는 현상과 막의 표면에서 형성되는 cake층에 의한 투과 flux 감소가 주원인이 되었으며 응집공정을 전처리공정으로 적용시 UF단독공정에 비하여 막오염 발생이 저감되었다.

• 공업화학
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• 제20권2호
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• pp.191-194
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• 2009

양극산화(anodization)에 의해 얻어지는 다공성 알루미나는 균일한 규칙성의 나노 구조를 지니며, 이를 제어하는 공정이 비교적 쉽고 경제적이어서 최근 연구가 광범위하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 1차로 옥살산(oxalic acid)을 이용하여 양극 산화를 한 산화물 만들고, 이 산화물을 선택적으로 제거한 뒤 생기는 알루미늄 표면의 벌집모양의 패턴에 붕산(boric acid)을 이용하여 2차 양극산화를 하여 알루미늄 산화물 나노 돗(nanodot)을 형성하였다. 정렬된 정육면체의 모서리에 20 nm 높이의 나노 돗이 배열되어 있는 구조를 형성하기 위한 최적의 조건을 조사하였다. 알루미늄 산화물 나노 돗 층에 금을 코팅하여 육각벌집모양으로 배열된 금 나노 돗 층을 형성하였다. 이 표면은 향후 바이오센서에 적용될 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제17권3호
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• pp.310-316
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• 2006

본 연구에서는 수중 악취의 원인 물질인 용존 암모니아를 제거하기 위해 분말형태의 활성탄을 사용하였다. 특히, 일반적인 분말활성탄은 암모니아 흡착능이 좋지 않기 때문에 흡착능을 높이기 위해 분말활성탄의 표면을 산 용액으로 함침시킨 산 첨착활성탄을 제조하였다. 이렇게 제조한 산 첨착활성탄을 섬유 재질로 된 다공성 지지막($10{\sim}50{\mu}m$)의 표면에 압력에 의한 분리 활성 여과 층을 형성시켜 흡착과 분리를 동시에 할 수 있는 혼합 공정을 구성하였다. 그 결과 혼합공정에서 암모니아 제거율이 60% 이상 되어, 일반 분말활성탄에 비해 10~15% 더 높은 흡착능을 보였다. 그리고 층이 형성된 동적막의 순수투과성능 실험을 보면 수투과도는 400~700 LMH로 정밀여과(Microfiltration)막 수준의 역할을 한다. 이는 수처리에서 기존의 분리막 공정보다 고효율적인 처리 유량을 유지하는 효과가 기대된다.