• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.190.1-190.1
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• 2016

봉공처리법은 다공성 알루미나를 제조 후에 내마모성의 증가, 침지된 염료의 봉인 등을 필요로 하여 이용하는 후처리 공정 중 하나이다. 상업적으로는 물 봉공처리나 니켈-아세트산 용액을 이용한 봉공처리를 주로 이용하지만 고온을 필요로 하거나 인체에 유독한 용액을 사용, 혹은 추가적인 봉공처리를 해주어야 한다는 단점들을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 독성이 적고 상온에서도 다공성 알루미나와 쉽게 반응할 수 있는 알루미늄 음이온 용액을 봉공처리에 이용하였다. 알루미늄 음이온 용액을 이용한 봉공처리는 알루미늄의 양극 산화를 진행한 이후에 알루미늄 음이온을 포함한 봉공처리제를 제조 후, 침지 처리하는 방식으로 봉공처리하였다. 봉공처리제의 pH 변화, 온도 변화, 침지 시간 등의 변수 요소에 따라서 최적화를 진행하였으며, 이 용액으로 봉공처리가 가능한지 주사 전자 현미경 분석을 통해 평가하였다. 이후 최적화된 조건과 기존에 상업적으로 사용하던 봉공처리법을 거친 후에 경도, 부식전위 검사, 내화학성 검사를 통해 성능의 변화를 확인하였으며 광전자 분광기를 통해 성분과 메카니즘을 예측하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.4
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• pp.542-549
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• 2023

Since the growing interest in surrogate modeling, there has been continuous research aimed at simulating nonlinear chemical processes using data-driven machine learning. However, the opaque nature of machine learning models, which limits their interpretability, poses a challenge for their practical application in industry. Therefore, this study aims to analyze chemical processes using Explainable Artificial Intelligence (XAI), a concept that improves interpretability while ensuring model accuracy. While conventional sensitivity analysis of chemical processes has been limited to calculating and ranking the sensitivity indices of variables, we propose a methodology that utilizes XAI to not only perform global and local sensitivity analysis, but also examine the interactions among variables to gain physical insights from the data. For the ammonia synthesis process, which is the target process of the case study, we set the temperature of the preheater leading to the first reactor and the split ratio of the cold shot to the three reactors as process variables. By integrating Matlab and Aspen Plus, we obtained data on ammonia production and the maximum temperatures of the three reactors while systematically varying the process variables. We then trained tree-based models and performed sensitivity analysis using the SHAP technique, one of the XAI methods, on the most accurate model. The global sensitivity analysis showed that the preheater temperature had the greatest effect, and the local sensitivity analysis provided insights for defining the ranges of process variables to improve productivity and prevent overheating. By constructing alternative models for chemical processes and using XAI for sensitivity analysis, this work contributes to providing both quantitative and qualitative feedback for process optimization.

• Resources Recycling
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• v.30 no.5
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• pp.38-48
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• 2021

In this study, we determine the optimal process conditions for selectively recovering Si from a solar cell surface by removal of impurities (Al, Zn, Ag, etc.). To selectively recover Si from solar cells, leaching is performed using HCl solution and an ultrasonic cleaner. After leaching, the solar cells are washed using distilled water and dried in an oven. Decompression filtration is performed on the HCl solution, and ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission spectroscopy) full scan analysis is performed on the filtered solution. Furthermore, XRD (X-ray powder diffraction), XRF (X-ray fluorescence), and ICP-OES are performed on the dried solar cells after crushing, and the purity and recovery rate of Si are obtained. In this experiment, the concentration of acid solution, reaction temperature, reaction time, and ultrasonic intensity are considered as variables. The results show that the optimal process conditions for the selective recovery of Si from the solar cells are as follows: the concentration of acid solution = 3 M HCl, reaction temperature = 60℃, reaction time = 120 min, and ultrasonic intensity = 150 W. Further, the Si purity and recovery rate are 99.85 and 99.24%, respectively.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.10
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• pp.7061-7070
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• 2015

Multi-Response Surface Optimization aims at finding the optimal setting of input variables considering multiple responses simultaneously. The Weighted Mean Squared Error (WMSE) minimization approach, which imposes a different weight on the two components of mean squared error, squared bias and variance, first obtains WMSE for each response and then minimizes all the WMSEs at once. Most of the methods proposed for the WMSE minimization approach to date are classified into the prior preference articulation approach, which requires that a decision maker (DM) provides his/her preference information a priori. However, it is quite difficult for the DM to provide such information in advance, because he/she cannot experience the relationships or conflicts among the responses. To overcome this limitation, this paper proposes a posterior preference articulation method to the WMSE minimization approach. The proposed method first generates all (or most) of the nondominated solutions without the DM's preference information. Then, the DM selects the best one from the set of nondominated solutions a posteriori. Its advantage is that it provides an opportunity for the DM to understand the tradeoffs in the entire set of nondominated solutions and effectively obtains the most preferred solution suitable for his/her preference structure.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.20 no.5
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• pp.66-74
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• 2016

The objective of this study is the investigation of the influence of carbonation on the penetration of chloride ions in reinforced concrete sections for different mix proportions and environmental conditions. A comprehensive numerical model based on the change of the pore structure and the chemical equilibrium was used for this combined action of carbonation and chloride ingress. The empirical formulae of some parameters in this model are estimated according to numerous experimental data. And, a set of data analysis is carried out to simplify the estimation of model variables to reduce the computational cost. A coupled simulation of the transports of carbon dioxide, chloride ions, heat and moisture is carried out. Then, the parametric analysis is given and the numerical results show that the effect of carbonation of the free chloride ingress is significant and depends on the binder types and concrete mix proportion.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.11 no.1
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• pp.1-10
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• 2007

Three dimensional structures of detonation waves propagating in a square tube were investigated using a high resolution CFD code coupled with a conservation equation of reaction progress variable and an one-step irreversible reaction. The code were parallelized based on domain decomposition technique using MPI library. The computations were carried on an in-house Windows cluster with AMD processors. Three-dimensional unsteady analysis results in the smoked-foil records caused by the instabilities of the detonation waves, which showed the rectangular and diagonal modes of detonation instabilities depending on the initial condition of disturbances and the spinning detonation for case of small reaction constant.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.26 no.4
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• pp.150-154
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• 2016

Method for synthesizing a $K_2Ti_6O_{13}$ whisker is a solid-state method, hydrothermal synthesis method, calcination method, flux method, slow-cooling method, melting method, kneading-drying-calcination method, sol-gel method etc. $K_2Ti_6O_{13}$ whisker have been synthesized by a flux method. The average size and distribution of the synthesized $K_2Ti_6O_{13}$ whisker can be controlled by a kind of potassium precursors and reaction temperature and time. The average size of the synthesized $K_2Ti_6O_{13}$ whisker was about in the size range of 500 nm to $2{\mu}m$. The effect of synthesis parameters, such as the molar ratio of KOH to $TiO_2$, pH, reaction temperature and time, are discussed. The synthesized $K_2Ti_6O_{13}$ whisker were characterized by x-ray diffraction analysis (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1641-1645
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• 2006

수문순환과 수질오염과정의 제반 기작들이 완벽하게 규명되지 않은 상황에서 인위적 또는 자연적 조건에 따른 수질의 평가는 수질모형으로서 추정하는 것이 유일한 대안이며, 다양한 관리대안에 따른 수질환경변화를 예측함으로서 합리적인 관리방안을 도출하는데 유용한 수단이 되고 있다. 현재 시행 중인 수질오염총량관리제에서 또한 수질모형은 핵심적인 역할을 담당하고 있으며, 보다 구체적으로는 단위유역의 목표수질을 결정하는 것에서부터 기본계획 또는 시행계획에 따른 오염부하량 등 환경요인의 변화와 이에 따른 목표수질 설정지점의 수질 변화 등을 모의하는데 이용되고 있다. 그러나 모형에 사용되는 입력 매개변수의 불확실성과 이에 관련된 수질 모형 자체의 불확실성은 수질오염총량관리제와 같이 많은 이해당사자가 관여된 정책의 결정 시에는 공학적으로 많은 부담으로 작용하고 있는 것 또한 현실이다. 실제로 미국의 오염총량관리제의 경우를 살펴보면 모형의 불확실성 분석이 전체 과정의 진행에서 가장 핵심적인 지위를 차지하고 있다고 볼 수 있다. 많은 연구들이 수질모형에 있어서의 불확실성을 정량화하기 위하여 수행되어 왔으며, 특히 미국의 오염총량관리계획의 수립 시에는 이러한 불확실성 분석을 토대로 하여 안전율을 산정하도록 되어있다. 그러나 이러한 연구들의 대부분은 수질모형의 매개변수 중 수질기작에 관련된 매개변수들(예를 들어, DO, BOD, N, P 등에 대한 반응계수)에 대한 연구에 집중되어 있다. 하천의 수질을 적절하게 모델링하기 위해서는 이러한 수질에 직접적으로 관련한 매개변수들 이외에 하천의 수리특성에 관한 올바른 이해를 바탕으로 그와 관련된 수리학적 매개변수들에 대한 연구가 뒷받침되어야 한다. 그동안 수행되어온 수질 모델링의 적용 사례를 살펴본 바에 따르면 하천을 모델링하기 위해서는 현장 특성 자료의 중요성, 특히 하천수리특성에 관련된 기초 자료의 가용성 여부가 모형의 성패에 매우 중요한 역할을 함을 알 수 있다. 이는 유량, 유속 및 폭과 깊이로 대변되는 하천 지형은 물질 이송에 대한 주요 외력 함수이며, 다른 모든 예측치들은 이들에 의존적일 수밖에 없기 때문이다. 따라서 이들의 정확한 표현은 올바른 수질 예측에 있어서 필수적일 수밖에 없다. 많은 모형매개변수들이 유속과 깊이에 의존적이나, 이들에 관한 정보는 종종 현장관측에서 조차 무시되는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 수질모형의 매개변수 중 특히 수리특성에 관련된 매개변수들이 수질에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 적용된 수질모형은 QualKo를 사용하였으며, 대상 하천은 낙동강 본류 경남구간 시점 부근인 회천 합류 전부터 낙동강 본류 경남구간 종점 부근인 밀양강 합류 전까지의 경남 오염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2008.04a
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• pp.69-75
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• 2008

기포반응도는 월성발전소를 비롯한 CANDU형 원자로의 주된 안전성 쟁점사안으로 끊임없이 논의되어 왔다. 이는 설계기준사고가 노심에서 열에너지 불균형이 원인이 되어 기준이상의 핵연료 파손과 방사성물질 누출로 발전할 위험이 있는 사건들로 정의될 때, 사건 진행 과정에 기포반응도 증가는 조기에 운전중단을 실패할 경우 출력폭주로 이어지므로 사건의 결말이 중대사고로 전환될 위험이 크기 때문이다. 본 연구는 공개된 최신 핵자료인 ENDF/B-VII.0를 NJOY.99로 처리한 연속에너지 반응단면적 라이브러리를 구축하고 MCNP-4C에 접속하여 37봉 천연우라늄 핵연료다발의 표준노심격자에 대한 기포반응도를 시뮬레이션하여, 지금까지 각종문헌에 제시된 값들과 비교, 종합하므로 내제된 불확실성을 추정하는 내용이다. ENDF/B-VII.0 기반 MCNP-4C의 CANDU 노심격자 모델은 동일한 핵자료와 핵종농도를 사용한 WIMS-IAEA 모델과 비교할 때, 초기 노심의 임계도 오차 약 3.51mk가 연소 진행에 따라 $7.5\times10^{-4}mk$/MWD/teU의 비율로 감소하는 것으로 나타났다. 또한 MCNP-4C 예측기포반응도는 초기노심에서 기포율 50% 및 100%에 대해 각각 8.38 및 15.96mk, 평형노심에서 7.68 및 14.72mk로 계산된다. 이는 월성 2, 3, 4 FSAR의 초기노심 및 평형노심에서 100% 기포상태에 대한 값, 약15.0 및 10.6mk와 비교할 때, 초기노심은 약 1.0mk 평형노심은 약4, 1mk 보수적이지만, 다른 연구결과들과는 최대오차 ${\pm}1{\sim}2mk$ 이내에서 잘 일치하는 것으로 평가되었다. 본 연구는 CANDU 노심의 기포반응도 불확실성 요인의 규명 및 영향평가를 위한 노력의 일부로서 앞으로 감속재의 붕산농도 변화, 감속재 및 냉각재의 중수 순도 변화, 기기노화에 의한 격자 구조 및 물성 변화, 중성자속 및 출력 분포 불균형, 반응도조절장치의 위치, 등 주요 설계변수의 변화에 대한 반응도영향 분석연구를 계속할 계획이다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.44 no.4
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• pp.333-342
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• 2016

Liquid rocket propulsion is a system that produces required thrust for satellites and space launch vehicles by using chemical reactions of a liquid fuel and a liquid oxidizer. Monomethylhydrazine/dinitrogen tetroxide, liquid hydrogen/liquid oxygen and RP-1/liquid oxygen are typical combinations of liquid propellants commonly used for the liquid rocket propulsion system. The objective of the present study is to investigate useful design and performance data of liquid rocket engine by conducting a numerical analysis of thermochemical reactions of liquid rocket propellants. For this, final products and chemical compositions of three liquid propellant combinations are calculated using equilibrium constants of major elementary equilibrium reactions when reactants remain in chemical equilibrium state after combustion process. In addition, flame temperature and specific impulse are estimated.