• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.122-122
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• 2014

수중방전을 환경분야에 적용하기 위한 플라즈마 부상법이 개발되었다. 플라즈마 부상법은 물 속에서 발생시킨 플라즈마가 가지고 있는 주요특성 중 물리적 특징인 쇼크웨이브, UV조사, 버블생성 등과 화학적 특징인 OH라디칼 및 염소산화물 생성 등을 이용하여 물 속에 존재하는 용존성 및 입자성 물질을 부상분리 기법으로 제거하는 공법이다. 유기물을 제거하는 기작으로는 침전, 여과, 분해 등이 있고, 이를 구현하기 위한 공정으로 중력침강법, 부상분리법, 멤브레인법, 미생물법 등이 있다. 이 중에서 가압공기부상법은 침강법에 비해 부지면적을 적게 소모하고 처리시간이 50% 이상 감소되는 특징이 있다. 가압공기부상법은 물 속에 공기를 과포화시킨 후 노즐을 통해 재분사할 때 발생하는 압력차에 의해 미세기포가 발생함을 이용하여 유기물을 분리하는 공법이다. 그러나, 가압용 장비 및 반송수가 필요하고, 미생물분리는 불가능한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 미생물살균과 유기물 분리가 동시에 일어나는 플라즈마를 이용한 부상분리기법을 개발하였다. 본 연구에서는 난분해성 용존유기물인 휴믹산 100 mg/L의 플라즈마 공기부상법에 의한 제거능을 확인하였다. 용존성 휴믹산을 입자성 물질로 전환하여 플록을 형성시키고자 알루미늄설페이트(Al2(SO4) $3{\cdot}18H2O$)를 100 mg/L 주입하였고, 침출수와 같이 염도가 높은 물을 모사하고자 35 g/L의 염화나트륨을 첨가한 상태에서 방전을 실시하였다. 방전에 사용된 전원은 EESYS사에서 제작한 펄스형 고전압 전원장치를 사용하였고 최대 15 kW의 출력 중 6 kW의 전력을 인가하였다. 전극 한 개는 2 mm 텅스텐봉을 세라믹튜브로 감싼 구조로 총 사용전극은 28개이다. 전극 한 개당 대략 200 Watt의 전력이 소모되며 이 때 최대의 버블이 생성됨을 확인하였다. 전극 1개에서 생성되는 버블의 부피는 14 mL/min 로 측정되었다. 버블의 크기는 평균 70 um이고 가압공기부상법에서 최적공기크기로 제시하고 있는 40~80 um 의 버블은 약 80% 가량 생성된다. 본 연구에서 사용된 반응시스템에서의 물의 높이는 약 500 mm 이고 전체 40 L의 수조가 3개의 벽으로 분리되어 4개의 수조로 분리되었다. 각 수조는 하부에 7개의 전극을 포함하고 있다. 플라즈마 발생시 생성되는 기포는 약 1분 방전 후에 포화농도에 도달하며 방전종료 후 약 4분간 수체 내에 남아있게 된다. 이를 공정에 적용하여 1분 방전 및 4분 휴지의 순서로 플라즈마를 인가하였다. 휴믹산 용액의 유량을 2 lpm 으로 운전하였을 때 최종 처리율은 94% 이고 이때의 대장균 살균능은 99%이다.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.437-445
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• 2013

건식 이산화탄소 흡수제를 사용하는 연소 전 이산화탄소 포집용 회수증진수성가스화(sorption enhanced water gas shift, SEWGS) 시스템을 개발하기 위해 이산화탄소 흡수제의 수력학 특성을 측정 및 해석하였다. 기포유동층 조건에서 시스템을 조업하기 위해 이산화탄소 흡수제의 최소유동화속도를 측정하였으며 조업변수의 영향을 해석하였다. 최소유동화속도는 압력과 온도가 증가함에 따라 감소하였으며 층직경이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 연속적인 이산화탄소 흡수-재생 조업조건을 결정하기 위해 고체순환속도에 미치는 조업변수의 영향을 측정 및 해석하였다. 고체순환속도는 10~65 kg/h 범위에서 변화시킬 수 있었으며 고체분사노즐의 유속, 재생반응기의 유속 및 고체층 높이가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권8호
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• pp.3792-3799
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• 2012

본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 산업체에 널리 적용되고 있는 충격기류형 탈진시스템의 탈진 특성을 규명하고, 그 성능을 향상시키기 위해 탈진부 유니트(unit) 형상을 개조한 경우의 탈진 성능을 비교하였다. 탈진부 각 형상별로 탈진 공기량과 기류 분포, 유입속도 분포 등을 검토한 결과, 블로우 튜브에 노즐을 설치한 경우(Case 3)와 벤츄리에 이중 유입관을 설치한 경우(Case4, 5)가 현재 현장에서 널리 적용되고 있는 구조(Case 1)에 비해 탈진 공기량의 증폭 효과 및 기류 폭의 확장 현상이 우수한 것으로 예측되었다. 선정된 Case-5를 상용 백필터의 사양(직경 150 mm)에 적용하기 위해 벤츄리 제원을 결정한 결과, 내측 유입관의 직경 50 mm, 외측 유입관의 직경 90 mm의 제원을 적용하면 탈진 공기량을 최대로 유지할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.908-914
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• 2017

본 연구는 냉동공조용 열교환기 내 스케일 형성으로 열전달 과정에서 열저항으로 작용하여 냉동공조시스템의 냉각성능이 떨어져 이를 해결하기 위해 전기분해 원리를 이용하여 배관 내 스케일을 자동 제거하는 시스템을 개발하여 그 성능을 실험을 통해 확인하고자 한다. 이전까지는 배관 내 스케일을 2~3년에 한번씩 브러시나 분사 노즐에 의해 기계적으로 배관 내를 청소를 하거나 화학약품을 이용하여 세관하였다. 이러한 세관은 시간이 경과하면 또 관이 오염되어 전열성능이 떨어지고 냉각장치의 운전을 정지하여 반복해야 하는 여러 가지 문제점을 안고 있었다. 따라서 시스템의 정지없이 전기분해 원리를 이용하여 만들어진 처리수를 순환시킴으로서 스케일의 원인물질은 Ca, Mg, $SiO_2$를 고형물 형태로 석출시켜 배관계 외부로 배출시킴으로서 배관내 스케일 발생을 차단하고 기 형성된 스케일을 제거하여 배관의 전열 성능을 유지하고자 하는 것이다. 실험한 결과, 새 배관의 열전달율을 100으로 기준할 경우, 스케일이 형성된 배관의 열전달율은 86.66%이었으며, 스케일이 형성된 배관을 1개월 동안 처리수를 가동했을 경우 열전달율은 90.5%의 수준까지 회복되었으며, 2개월간 운전한 경우 97.86%의 수준까지, 3개월 운전했을 경우 98.72%까지 열전달율이 회복되었다. 비교적 짧은 실험기간이지만 배관내 형성된 스케일의 제거효과를 파악하였으며, 전열성능에도 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.365-373
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• 2017

본 연구에서는 오염된 자갈을 정화하기 위해서 새로운 방식의 건식세척장치를 제작하여 석유계총탄화수소(TPH) 및 산화철의 저감 성능을 알아보았다. 기존 연구에서는 회분식 처리 방식이 적용되었으나, 본 연구에서는 정화 성능 및 처리 효율 향상을 위하여 연속식 처리 방식을 적용하였다. 또한 오염자갈의 전처리를 위하여 건조기 및 선별기를 적용하였다. 본 실험에서는 총 12개의 노즐을 통해 약 $5-6kg/cm^2$의 압력으로 20-30분 동안 연마재를 자갈에 분사하여 석유계총탄화수소(TPH)와 산화철의 저감 성능을 확인하였다. 실험결과 석유계총탄화수소(TPH)와 산화철 모두 약 80-90%의 높은 처리효율을 나타냈다. 본 연구에서는 향후 추가 연구를 통해 정화효율을 높일 수 있는 방법을 제시하고자 한다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.39-46
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• 2021

4 HP, 80 LPM 급 초미세기포수 발생장치를 탑재한 도로 구조물 세척차량을 이용하여 도시 내 아파트 단지 주변 차량 통행이 많은 터널 내 콘크리트 표면과 타일 벽면을 세척하였다. 초미세기포 생성은 대기 중 공기를 2 ~ 3 LPM 으로 기액혼합 자흡펌프로 가압된 공기를 임펠러 회전력을 이용하여 마이크로 크기의 미세기포(fine-bubble)를 생성한다. 생성된 기포를 다단충돌판과 회전 노즐을 통과하면서 평균 직경 크기는 164.5 nm, 6.81 × 107 particles mL-1의 초미세기포(ultrafine bubble)를 생산하였다. 생산된 초미세기포를 함유한 세척수는 압력 150 bar, 토출량 30 LPM 으로 도로 구조물 표면에 흡착된 분진을 고압세척 분사하여 제거하였다. 분석실험은 세척 전과 후로 구분하여 표면에 흡착한 분진을 ISO 8502-3의 표면 오염 측정방법을 적용하였으며, 테이프 흡착으로 분진 입자를 채취하였다. 수집된 테이프는 중량법과 소프트웨어 ImageJ를 적용하여 분진의 무게와 입자 개수에 대한 제거율을 산정하였다. 실험 결과, 타일 벽면 표면에 흡착된 분진 입자 개수는 세척 전과 후로 각각 3,063 ± 218 particles mL-1, 20 ± 5 particles mL-1, 중량은 580 ± 82 mg, 13 ± 4 mg 으로 나타났다. 콘크리트 구조물 표면에서의 입자개수는 세척 전과 후로 각각 8,105 ± 1,738 particles mL-1, 39 ± 6 particles mL-1이었으며, 중량은 1,448 ± 190 mg, 118 ± 32 mg으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제34권2호
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• pp.134-138
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• 2015

본 연구에서는 기존 스크러버의 분사노즐과 충진층의 폐쇄 위험성 및 장치의 복잡함으로 인한 단점을 극복하고 화학사고 발생 시 현장에서 유해물질의 신속한 처리가 가능하도록 이동형 와류식 세정장치를 제작하였다. 제작된 장치의 성능을 확인하기 위하여 후드 입구에서 유입풍량 조절에 따른 송풍기 배출구에서의 풍속변화를 확인하였으며, 분무연기 및 25% 암모니아 용액을 이용하여 성능평가를 수행하였다. 제작된 장치의 후드 댐퍼 개방 각도를 변화시킴에 따라 유입풍속(유입유량)이 변하는 것을 확인하였으며, 이는 물질의 용해도 특성 및 농도에 따라 유입풍속을 증감시켜 세정기 내에서의 체류시간을 조절하는데 유용할 것으로 판단된다. 제작된 장치의 유해가스 제거성능을 확인하기 위하여 분무연기와 25% 암모니아 용액을 이용하여 실험을 수행하였다. 세정기 후드의 댐퍼를 완전 개방시킨 상태에서 분무연기를 노출시킨 결과, 높은 유입 유량으로 인해 연기 일부는 와류 내에서 체류하지 못하고 송풍기로 배출되었다. 그러므로 암모니아 용액을 이용한 실험에서는 댐퍼 개방 각도를 60도로 설정하여 후드에 노출시켰다. 암모니아 용액을 30분간 세정기에 흡입시킨 후 물의 pH를 측정한 결과 12 이상으로 나타나 염기성의 암모니아 가스가 물에 충분히 흡수된 것을 관찰하였다. 후드 입구 및 송풍기 배출구에서 암모니아 농도 비교시, 체류시간 5분일 때 제거효율 83%로 최대로 나타났으며(pH 10) 이후로 급격히 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 유해가스의 물에 대한 용해도외에도 체류시간이 세정액으로의 흡수 및 제거효율에 미치는 중요한 인자임을 나타낸다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권1호
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• pp.8-14
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• 2023

본 연구에서는 육묘장에서 인력 또는 관행 자동관수장치의 활용도 조사를 통해 관수장치의 문제점과 그 개선점을 파악하여 균일관수가 가능한 스마트 관수장치를 개발하고 그 성능을 분석하였다. 자동관수와 인력관수의 평균 관수량은 각각 28.7±4.4g과 14.2±4.3g으로 두 조건 모두 변동계수가 30% 이내로 균일관수로 판단할 수 있다. 그렇지만 변동계수가 30%인 인력관수에 비해 자동관수는 15%로 균일도가 높았다. 개발된 균일관수장치에 탑재된 분사각이 80°인 노즐은 이론상 600mm 높이에서 가장 균일한 것으로 분석되었고, 균일관수 장치를 이용한 관수시험 결과 중앙부의 관수 균일도는 평균 대비 20% 이내이지만 가장자리부는 중앙부에 비해 50% 이상 관수량이 적었다. 균일관수장치를 활용한 토마토 접목묘 재배시험 결과, 시험기간 10일간 중앙부는 초장이 평균 72mm 생장한 데 비해 가장자리부는 평균 28mm 생장하여 가장자리부에 대한 추가 관수가 필요한 것으로 나타났다. 가장자리부 추가 관수장치를 부착하여 관수할 경우 중앙부에 비해 가장자리부의 관수량은 50% 이상이었으며, 중앙부에서는 분사각의 겹침으로 인하여 관수량의 차이는 발생하였으나, 그 차이는 30% 이내였다. 가장자리 집중관수 시스템 활용 시 각 지점별 생장 차이는 있으나, 10일간 생육을 비교하면 양측 가장자리의 평균 생장률은 24%, 중앙부의 평균 생장률은 26%인 점을 고려하면 균일관수장치에 비해 생장 균일도가 높았다. 모종의 초장 균일도 향상을 위해서는 관수장치의 진행방향에 거리센서를 설치하여 작물의 생장에 따라 관수장치의 높이를 조절이 필요할 것으로 판단된다.