• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.431-431
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• 2016

J 호소는 1942년도에 충청남도 아산시 선장면에 설치된 농업용 저수지로서, 현재 COD, TN, TP 모두 등급외의 수질상태를 보이고 있다. J 호소 상류 유역은 축산농가가 다수 위치하고 있으며, 설치된 지 70년이 지난 노후화된 저수지로 고농도의 오염물질 유입뿐만 아니라 호소 바닥의 오염 퇴적물에 의한 내부 부하가 중요한 수질오염원이 되고 있다. 호소의 수질은 현재 COD 10.6~16.5 mg/L, Chl-a $75mg/m^3$ 이상으로 수질오염도가 매우 높으며, 특히 늦봄에서 초가을까지 외기온도 상승 및 저수율 저하와 함께 부영양화 증가, 녹조 대발생 등으로 호 내 물고기 대량 폐사 및 악취발생 등으로 민원이 다수 발생하고 있다. 이러한 현상의 직접적인 원인은 수중의 DO 농도 결핍이며, 따라서 수중의 DO 농도를 일정수준 이상으로 유지시켜 주는 것은 호소 수질관리를 위해 매우 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 공기 중의 산소를 호소 수체에 포기시켜 주는 마이크로버블 발생장치를 J 저수지에 설치하여 수체의 DO 농도 변화 등을 분석하였고, 본 연구결과는 농업용 호소의 수질개선을 위한 기술개발 및 계획수립의 기초자료로 활용하고자 하였다. 마이크로버블 포기장치는 수심이 약 4m 되는 저수지 제방 근처에 100m 간격으로 총 3지점에 설치하였다. 버블 발생기는 기액 2상류 선회형 마이크로 버블 발생장치로 3지점에 각 1set(1set에 3기로 구성)씩 구성하여 저수지 바닥 층에서 상부로 1m 떨어진 지점에 고정식으로 설치하였다. 총 공기흡입량은 380 LPM이며, 사용동력은 12.2kW를 사용하였다. 마이크로 버블 포기장치 설치 후 호 내 DO 농도 변화를 평가하기 위하여 호소 전체에 18개 지점을 선정하여 수심 50cm 간격으로 DO 농도를 측정하였다. 가동 전에는 DO 평균농도가 표층에서는 약 7.7mg/L로 나타났고, 수심에 따라 거의 수직적으로 감소하여 바닥층에서는 약 0.2mg/L로 거의 무산소 상태를 보이고 있었다. 마이크로 버블 가동 2주 후에는 수심 3m까지의 모든 수층에서 DO 농도가 약 6.0mg/L 이상을 보였고, 바닥층에서는 DO 약 3.4mg/의 농도를 나타내었다. 가동 3주 후에도 2주 후와 비슷한 수치를 보이고 있었으나 가동 4주가 지나면서부터는 호소 바닥층(수심 3.5m)에서도 DO 농도가 7.0mg/L 이상의 높은 농도를 유지하는 것으로 조사되었다. 호소 저층에서 호기성 상태의 지속적 유지는 퇴적 오염물질이 수층으로 용출되는 것을 예방할 수 있으므로 마이크로버블을 잘 활용하면 호소의 악취제거 및 수질개선에 많은 도움이 될 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1643-1651
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• 2012

현재 생활문화 수준의 향상과 소득 증대에 따라 환경오염에 대한 관심이 증가하고 있다. 또한, 수질오염에 대한 규제가 강화되어 수질오염 방지 및 하수처리 효율 향상을 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 하수처리 효율을 향상시키는 방법 중 하나는 수처리조 내에서 용존산소량을 늘려주는 것이다. 본 연구에서는 용존산소량을 늘려주고, 산소 발생기에서 발생되는 버블의 크기를 작게 만들 수 있는 설계 방안을 제시한다. 마이크로버블 발생노즐로 유입되는 물과 공기의 유동 형태에 따라 선회 및 충돌을 생성시켜 버블의 크기를 미세하게 만들었다. 본 해석결과에서 충돌 방식의 경우 버블의 크기는 목표치를 만족하지 못하였다. 반면 선회를 이용한 노즐에서는 $0{\sim}50{\mu}m$ 사이의 버블이 79.3%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 개발된 마이크로버블 발생노즐은 하수처리 효율을 증대시킬 수 있을 것이다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.133-133
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• 2017

최근 딸기 생산이 확대 되면서, 고품질 다수확이 가능한 딸기 우량묘에 대한 수요가 빠르게 늘고 있으며, 딸기 육묘에 관한 관심이 더욱 늘고 있다. 그러나, 육묘시 작물에 따른 포트 혹은 트레이 선정에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 또한, 마이크로버블의 세정 능력은 이미 산업현장에서 널리 알려져 있으나 이를 이용한 시스템 개발은 농업분야에서는 미비한 실정이다. 따라서, 딸기 육묘에 적합한 마이크로버블 시스템을 설계하여 실증 개발함으로써 딸기 육묘 농가의 자립능력을 제고하고, 딸기 육묘 생산시스템의 확대 하여 농가소득 증대에 기여하고자 한다. 실험방법은 생육에 적합한 육묘용 트레이를 선정하고, 마이크로 버블 시스템을 적용한 육묘와 기존 방법에 의한 육묘의 비교 실험하였다. 포트의 용량에 따른 뿌린 근부의 성장변화를 관찰하고, SEM 촬영을 통하여 딸기 뿌리근부의 조직의 치밀성을 확인하였다. 기존 저면관수의 경우 딸기탄저병 확산을 억제하지만, 반입에 의한 감염주의 발병을 억제하는 것은 아니다. 따라서 포트 및 트레이를 청결하게 관리할 필요가 있으며 이를 해결하기 위해 미세기포(micro-bubble)를 사용한 클리닝이 상당한 효과가 있는 것으로 확인하였다. 또한 조직의 치밀도을 측정하기 위해 딸기 육묘 조직을 SEM 촬영하여 분석하였으며, 미세기포를 이용한 딸기 육묘 방법이 기존의 딸기 육묘 방법에 비하여 조직이 치밀한 것으로 확인 되었다. 또한 배지량 및 육묘 트레이가 딸기 육묘의 성장에 영향을 미치며 제1액아가 １개밖에 발생하지 않는 포기가 많아지고 '눈 없는 포기'의 발생 현상들이 발생하고 있어 적정 육묘 트레이의 선택 및 배지량 조절하는 비교 실험을 통하여 해결하였다. 본 연구의 결과 개선된 육묘트레이를 사용함으로써 제1액아의 형성이 촉진되어 정과방 후의 제1액과 방의 수확량이 증대한다는 것에 의해서 １월 혹은 ２월부터의 수량이 증대되어 소득향상이 기대되며, 마이크로버블을 저면관수에 적용함으로써 트레이의 청결을 유지하여 병해를 예방하고 딸기모종의 조직을 치밀하게 함으로써 딸기의 우량육묘를 얻는데 기여 할 것으로 기대된다.

• 환경기술인
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• 통권328호
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• pp.92-96
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• 2013

본 발명은 화장실의 세면대에서 사용된 세척수 및 하수를 중수도 수질기준에 적합하도록 처리하여 화장실 용수로 재활용하는 화장실의 중수도 시스템에 관한 것이다. 화장실의 중수도 시스템의 구성을 살펴보면, 세면대에서 사용된 세척수 및 하수가 유입되는 반응조와, 상기 반응조로 유입된 세척수 및 하수를 살균 및 소독하는 마이크로버블 오존 발생장치와, 살균 및 소독된 처리수를 정장하는 처리수조와, 상기 처리수조에 저장된 처리수를 화장실 용수로 공급하는 용수공급펌프를 포함한다. 이 중에서 상기 마이크로버블 오존 발생장치는, 외부에서 유입된 공기를 정화하는 에어필터와, 상기 에어필터에서 정화된 공기를 공급하는 에어펌프와, 상기 에어펌프를 통해 유입된 공기에 자외선을 조사하여 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 세척수 및 하수에 혼합시키는 기액혼합펌프와 상기 오존과 상기 세척수 및 상기 하수의 혼합 효과를 극대화하기 위한 라인믹서로 구성된다. 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은 상수(上水)의 소비량을 줄이고 하수(下水)의 발생량을 감소시켜 경비절감의 효과를 얻을 수 있고, 지하수의 고갈 및 생활용수의 증가에 따른 물 부족 현상에 대해 능동적으로 대처할 수 있다. 특히, 재활용된 화장실 용수에는 오존이 함유되어 화장실 내의 악취제거, 살균 및 소독효과가 있으며, 외부로 배출되는 세척수 및 하수에 포함된 유지성분을 제거하여 환경오염을 방지할 수 있다.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권3호
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• pp.109-114
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• 2022

This paper reports the development of an oil flushing system combined with a microbubble generator. Oil flushing plays a crucial role in regulating the lubricant's performance during the lubricant replacement process. Moreover, harmful contaminants, such as sludge, wear particles, and rust, from piping systems or lubrication system can be removed by oil flushing. Oil flushing aims to increase the system's efficiency using a dedicated flushing oil, increasing of the supply pressure and generating a vortex. In addition, it helps the mechanical system or equipment achieve peak performance and reduces the potential for premature failure. However, the contaminant-removal applications of existing oil flushing system are limited. In this research, we aim to improve the performance of oil flushing system by incorporating a microbubble generator, which uses the venture effect to generate microbubbles and mixes them with lubricant. The microbubbles in the blended lubricant remove contaminants from the lubrication system more effectively. Structural mechanics and fluid dynamics are analyzed through fluid-structure interaction (FSI) analysis, and the numerical analysis results are used for the designing the system. The magnitude of the maximum stress is investigated based on the pressure results obtained by the CFD analysis; through the CFD analysis, the mixing ratio of air (bubble) and lubricant is evaluated using the volume of fluid (VOF) model according to the working conditions.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.341-349
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• 2021

연소시설에서는 화석연료에 포함된 질소와 황이 산소와 반응하여 대기 오염물질인 질소산화물(NO_X)과 황산화물(SO_X)을 발생시킨다. 인체에 유해하고 환경 오염을 야기하는 NO_X, SO_X를 저감하기 위해 전세계적으로 환경규제를 시행 중이며, 규제를 충족하기 위해 다양한 기술들을 적용하고 있다. 상용화된 NO_X 및 SO_X 저감방식들로 SCR (selective catalytic reduction), SNCR (selective non-catalytic reduction), WFGD (wet flue gas desulfurization) 등이 있으나 이 방식들의 단점들 때문에 NO_X, SO_X를 동시제거하는 연구가 근래 많이 수행되고 있다. 그러나 NO_X, SO_X 동시 제거 방식에서도 산화제 및 흡수제로 인한 폐수 발생에 대한 문제점, 특정 산화제를 활성화 하기 위한 촉매 및 전기분해 사용에 따른 비용 발생, 마지막으로 기체 산화제들 자체 유해성의 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 NO_X, SO_X 동시처리 방식의 단점들을 보완하고자 고압분산기에서 생성된 마이크로버블과 환원제를 이용하여 비용절감 및 폐수처리 시 환경부하저감 가능성을 확인해 하고자 하였다. 분산기가 마이크로버블을 생성하는 것을 이미지 프로세싱과 ESR (electron spin resonance) 분석을 통해 확인하였으며, 마이크로버블만을 이용하여 온도에 따른 NO_X, SO_X 제거율 성능 테스트도 진행하였다. 뿐만 아니라 폐수를 저감하기 위해 환원제와 마이크로버블을 이용하여 습식으로 NO_X 제거율 약 75%, SO_X 제거율 99%를 달성하였다. 본 마이크로버블 시스템에 산화제를 함께 투여할 경우 NO_X, SO_X제거율 모두 99%이상을 달성 하였다. 이러한 연구 결과를 토대로 습식산화제거방식을 적용하는 시설의 단점이었던 비용 및 환경 문제를 해결함에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제16권1호
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• pp.1-6
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• 2019

The use of micro bubbles in industrial fields has been increasing in the recent years., particularly micro-bubble sterilization and water purification effects. Various methods have been developed for the generation of micro-bubbles. Depending on the method of generating bubbles, the micro-bubbles can be roughly classified into saturation molding, cavitation and rotation flow types. The objective of this study was to use ventilated tube type as a method of generating micro-bubbles in order to purify large amount of water quality such as lakes and reservoirs. This method shows a difference in efficiency in which micro-bubbles are generated depending on the contact ratio of gas to liquid. The study also investigated the optimal gas liquid contact ratio by applying various orifice methods and investigated the optimum condition of micro-bubble generation by gas Based on this, a technology to develop a micro-bubble generator with a venturi type nozzle shape that has a high water purification effect was developed.

• 열처리공학회지
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• 제35권1호
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• pp.27-32
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• 2022

Microbubble technology has been widely applied in various industrial fields. Recently, research on many types of microbubble application technology has been conducted experimentally, but there is a limit in deriving the optimal design and operating conditions. Therefore, if the computational fluid dynamics (CFD) analysis of multiphase flow is used to supplement these experimental studies, it is expected that the time and cost required for prototype production and evaluation tests will be minimized and optimal results will be derived. However, few studies have been conducted on multiphase flow CFD analysis to interpret fluid flow in microbubble generators using swirl flow. In this study, CFD simulation of multiphase flow was performed to analyze the air-water mixing process and fluid flow characteristics in a microbubble generator with a dual-chamber structure. Based on the simulation results, it was confirmed that a negative pressure was formed on the central axis of rotation due to the strong swirling flow. And it could be seen that the air inside the suction tube was introduced into the inner chamber of the microbubble generator. In addition, as the high-speed mixed fluid collided with external water sucked by the negative pressure near the outlet, a large amount of microbubbles was ejected due to the shear force between the two flows flowing in opposite directions.