• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.38-45
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• 2008

This study presents a numerical procedure to optimize the compressor design to increase the surge margin of compressor with response surface method (RSM). The Box-Behnken design method is used to reduce the number of calculation for fitting the second-order response surface. In order to consider the increase of surge margin during numerical optimization without any calculation at the surge point, the slope of compressor characteristic curve at the design point is suggested as an objective function in the present optimization problem. Mean line performance analysis method is used to get the design and off-design characteristic curves of centrifugal compressor. The impeller exit angle, impeller exit height and impeller radius are chosen as design variables. The optimum shapes show the increase of surge margin for the surge margin optimization and increase of efficiency for the efficiency optimization in comparison with an initial shape.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권1호
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• pp.63-69
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• 2013

Many researchers are trying to reduce the use of lubrication fluids in metal cutting to obtain safety, environmental and economical benefits. The aim of this study is to determine the optimization lubrication conditions in minimum quantity lubrication(MQL) turning of workpieces with taper angle. This study has been considered about various conditions of MQL. The objective functions are cutting force and surface roughness. Design factors are nozzle diameter, nozzle angle, MQL supply pressure, distance between tool and nozzle and length of supply line. The cutting force and surface roughness were statistically analyzed by the use of the Box-Behnken method. As a results, optimum lubrication conditions were suggested and verification experiment has been performed. The results of this study are expected to help the selection of lubrication conditions in MQL turning.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권1호
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• pp.99-107
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• 2008

There are being a lot of studies for achievement of high speed Dehydration, high-strength and Lightweight of washing machine in the latest washing machine business. It is essential that strength of mechanical press-Joining (MPJ) for spin drum is improved to attain that target. MPJ of spin drum is composed of seaming and caulking process. Because Seaming process of MPJ has various design factors such as thickness, bending radius, seaming width, caulking press width and the dynamic factor such as multistage plastic working, elastic recovery, residual stress, the optimum conditions can't be easily determined. Using a design of experiment (DOE) based on the FEM (Finite Element Method), which has several advantages such as less computing, high accuracy performance and usefulness, this study was performed investigating the interaction effect between the various design factor as well as the main effect of the each design factor during drum MPJ and proposed optimum condition using center composition method among response surface derived from regression equation of simulation-based DOE.

• 대한환경공학회지
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• 제28권9호
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• pp.917-925
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• 2006

[ $TiO_2/UV$ ] system에서 azo dye 중 반응성 염료의 광촉매 산화분해에 대한 연구를 수행하였다. 광촉매 산화공정은 다양한 인자에 의해 영향을 받으며 이런 인자들의 산화반응에서 효과 및 특성을 파악하고 예측식 모형을 추정하기란 매우 힘든 작업이다. 따라서 본 연구는 실험계획법 중 박스-벤켄법(Box-Behnken method)을 이용하여 2인자 3수준의 실험디자인으로 최적의 산화조건을 찾기 위한 실험을 수행한 결과는 다음과 같다. 본 실험에서 색도 제거율($Y_1$)의 반응모형에 가장 크게 영향을 끼치는 항은 주 효과(선형효과)와 교차항으로 나타났고 그 중 $x_2$(dye concentration)가 가장 민감하게 반응모형에 영향을 받는 것으로 확인되었다. $COD_{Cr}(Y_2)$의 반응모형의 경우 $Y_1$의 모형과 마찬가지로 주 효과(선형효과) 및 교차항이 모델의 생성에 가장 중요한 모수로 작용하였지만 $Y_1$와 달리 $x_1(TiO_2)$ 및 $x_2$(dye concentration) 모두 반응 모형에서 민감하게 서로 상호작용하며 영향을 주었다. 최적의 산화조건을 찾기 위해 정준분석 중 능선분석을 수행한 결과 $Y_1:(X_1,\;X_2)$=(1.11 g/L, 51.2 mg/L), $Y_2:(X_1,\;X_2)$=(1.42 g/L, 72.83 mg/L)의 결과를 얻을 수 있었고 모형의 검증결과 매우 높은 신뢰성을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.33-46
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• 2010

본 연구는 광분해 산화공정으로 난분해성 물질인 N-Nitrosodimethylamine (NDMA)인 제거 및 부산물 생성 특성을 파악하기 위한 3개의 독립변수 (자외선 강도($X_1:\;1.5{\sim}4.5\;mW/cm^2$, 초기 NDMA 농도($X_2:\;100{\sim}300\;uM$), pH(X3:3~9))와 4개의 종속변수(NDMA 제거율($Y_1$), dimethylamine (DMA) 생성농도($Y_2$), dimethylformamide (DMF) 생성농도($Y_3$) 및 $NO_2$-N 생성농도($Y_4$))로 구성된 박스-벤켄 설계를 이용한 실험계획을 적용시켜 예측 모델과 광분해 산화 최적조건을 수립하였다. 실험결과 2시간 광분해 후 NDMA는 거의 완전히 제거되었으며 DMA, DMF와 $NO_2$-N은 NDMA 광분해와 동시에 부산물로 생성되었다. 광분해 최적의 조건을 얻기 위해 정준분석을 수행하여 최적 점 (반응값, 독립변수 조건)과 예측반응모델을 수립한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다 ($Y_1=117+21X_1-0.3X_2-17.2X_3+{2.43X_1}^2+{0.001X_2}^2+{3.2X_3}^2-0.08X_1X_2-1.6X_1X_3-0.05X_2X_3$ ($R^2$ = 96%, Adjusted $R^2$ = 88%)와 99.3% ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;190\;uM$, $X_3:\;3.2$), $Y_2=-101+18.5X_1+0.4X_2+21X_3-{3.3X_1}^2-{0.01X_2}^2-{1.5X_3}^2-0.01X_1X_2-0.07X_1X_3-0.01X_2X_3$ ($R^2$= 99.4%, 수정 $R^2$ = 95.7%)와 35.2 uM ($X_1:\;3\;mW/cm^2$, $X_2:\;220\;uM$, $X_3:\;6.3$), $Y_3=-6.2+0.2X_1+0.02X_2+2X_3-{0.26X_1}^2-{0.01X_2}^2-{0.2X_3}^2-0.004X_1X_2+0.1X_1X_3-0.02X_2X_3$ ($R^2$= 98%, 수정 $R^2$ = 94.4%)와 3.7 uM ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;290\;uM$, $X_3:\;6.2$), $Y_4=-25+12.2X_1+0.15X_2+7.8X_3+{1.1X_1}^2+{0.001X_2}^2-{0.34X_3}^2+0.01X_1X_2+0.08X_1X_3-3.4X_2X_3$ ($R^2$= 98.5%, 수정 $R^2$ = 95.7%)와 74.5 uM ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;220\;uM$, $X_3:\;3.1$). 반응표면분석법 중 하나인 박스-벤켄법은 UV 광분해에 의한 NDMA 분해 및 부산물 생성에 대한 통계학적 및 수학적인 결과 및 최적의 운전조건을 제시하였다. 예측모델의 검정을 통하여 박스-벤켄법은 매우 높은 신뢰성을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.756-763
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• 2008

본 연구에서는 잉크젯용 전도성 금속 나노 잉크 개발을 목표로 통계적인 실험과 분석을 진행하여 재현성 있는 고품질의 은 나노 입자를 합성할 수 있는 기술을 개발하고자 하였다. 은 나노 입자는 상용 수계분산제 Daxad19를 이용한 용액 환원침전법을 통해 0.3 M의 고농도로 합성되었다. 합성에 주요한 영향을 주는 6개의 인자를 선정한 후 실험 계획법(Design-of-experiment)을 통해 실험을 수행하였다. 합성된 은 입자는 SEM, TEM, UV-Visible 등의 분석법을 이용하여 입자크기 및 분포와 분산도 등을 측정하였으며 통계 프로그램인 Minitab으로 이를 최적화하였다. 통계적인 실험계획 및 분석은 2차 부분요인분석법(2k-fractional factorial design)과 반응표면분석법인 박스-벤켄법(Box-Behnken design)으로 진행하였다. 이를 통한 합성 최적화로 평균입경 $30nm{\pm}10%$를 가진 구형의 은 나노 입자를 합성하였다. 또한 본 연구에서는 실험 결과 해석을 통해 환원침전법에서의 입자크기 및 형상 제어의 방식도 실험적으로 밝혀냈다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권6호
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• pp.642-652
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• 2008

본 연구는 축산폐수 중 COD$_{Cr}$을 응집공정 후 Photo-Fenton 공정에 의해 산화분해 최적조건 및 제거 예측식에 수립에 관한 연구이다. 본 연구는 축산폐수 중 COD$_{Cr}$에 대한 Photo-Fenton 산화반응을 이용하여 이들 분해특성을 2차원 반응모델로 추정하기 위해 중심합설계법 대안으로 많이 사용되고 있는 박스-벤켄법(Box-Behnken method)을 이용하였다. 최적조건 수립을 위한 입력변수, 즉 3가지 변수(Fe(II)(x$_1$), $H_2O_2(x_2)$, pH(x$_3$)) 등을 램덤화, 반복화 및 블록화 원리에 따라 실험설계하여 반응값에 대한 예측식을 수학적으로 산출하였다. 수학적 및 통계적으로 산출된 예측식은 Y = 79.3 + 15.61x$_1$ - 7.31x$_2$ - 4.26x$_3$ - 18x$_1{^2}$ - 10x$_2{^2}$ - 11.9x$_3{^2}$ + 2.49x$_1x_2$ - 4.4x$_2x_3$ - 1.65x$_1x_3$와 같이 얻을 수 있었고 COD$^{Cr}$ 제거율(%)의 실측치에 대한 예측치의 적합도(goodness of fit) 검증시 결정계수(coefficient of determination: R$^2$) 0.96으로 에측식을 충분히 설명할 수 있었다. 예측 모형에 대한 최소제곱추정법으로 적합된 반응표면에서 1차 선형항(linear term)은 Fe(II)(x$_1$), $H_2O_2(x_2)$, 그리고 pH(x$_3$)은 상승작용(synergistic effect)으로 반응모델에 유의한 차이를 보였으며(p < 0.001) 그러나 교호항(cross-product term)은 $H_2O_2$ $\times$ pH(x$_2x_3$)와 순수이차항(quadratic terms)의 Fe(II) $\times$ Fe(II)(x$_1{^2}$), $H_2O_2$ $\times$ H$_2O_2$(x$_2{^2}$) 그리고 pH $times$ pH(x$_3{^2}$) 등은 대립적인(감쇠)(antagonistic effect) 작용으로 반응모델에 유의한 차이를 보였다(p < 0.01). 반응 모델에 대한 예측식 수립 후 COD$_{Cr}$ 제거율(%)의 최적조건을 도출하기 위해 정준분석(canonical analysis)와 능선분석(ridge analysis)에 이용한 결과 반응값(결과값: Y)은 84 $\pm$ 0.95%, COD$_{Cr}$ 최적처리를 위한 변수들의 조건은 Fe(II)(X$_1$) = 0.0146 mM, $H_2O_2$(X$_2$) = 0.0867 mM 그리고 pH(X$_3$) = 4.704 등의 결과를 얻을 수 있었다. 또한 이들 최적조건을 이용하여 재현성을 통한 모델검증 결과 높은 신뢰성을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.130-137
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• 2013

본 연구는 실험계획법을 통하여 과산화수소로 발포된 석고 혼입 경량기포콘크리트로 통계적 분석을 실시하였다. 본 실험에서는 경량기포콘크리트를 구성하는 각 재료의 혼합비율을 실험인자로 설정하고, 실험을 통해 얻어진 반응변수에 대한 통계적 분석으로 역학적 특성을 평가 하였다. 실험인자는 석고혼입율, 물결합재비 및 발포제첨가비 이며, 반응변수는 겉보기밀도, 압축강도, 휨강도이다. 경량기포콘크리트의 배합은 반응표면설계의 Box-Behnken (B-B)계획법에 의해 총 15회의 실험점을 설정하였다. 본 연구결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 반응변수에 대한 각 설명인자 (석고혼입율, 물결합재비, 발포제첨가비)의 유의확률값은 유의수준 ${\alpha}$=0.05에서 유의한 것으로 추정되었다. 경량기포콘크리트의 겉보기밀도에 대한 반응표면 분석 결과, 물결합재비 와 발포제첨가비만 유의 (${\alpha}$=0.05)한 것으로 추정되었으며, 겉보기밀도와 기포량 및 함수율과의 관계는 반비례함을 확인 알 수 있었다. 경량기포콘크리트의 압축강도에 대한 반응표면 분석 결과, 물결합재비, 발포제첨가비 및 발포제첨가비의 제곱항이 유의 (${\alpha}$=0.05)한 것으로 추정되었다. 경량기포콘크리트의 휨강도에 대한 반응표면 분석 결과, 물결합재비 와 발포제첨가비만 유의 (${\alpha}$=0.05)한 것으로 추정되었다. 다중 반응 최적법을 통해 반응변수들의 목표값을 만족하는 최적조건 영역을 확인할 수 있었다.