• 한국전산유체공학회지
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• 제18권3호
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• pp.1-7
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• 2013

A pure oxygen combustion technology is crucial in Carbon Capture and Storage (CCS) technology especially in capturing of $CO_2$, where CCS will reduce 9 $GtCO_2$ by 2050, which is 19% of the total $CO_2$ reduction amount. To make pure oxygen combustion feasible, a regenerative system is required to enhance the efficiency of pure oxygen combustion system. However, an existing air combustion technology is not directly applicable due to the absence of nitrogen that occupies the 78% of air. This study, therefore, investigates the heat and fluid flow in a regenerative system for pure oxygen combustion by using commercial CFD software, FLUENT. Our regenerative system is composed of aluminium packed spheres. The effect of the amount of packed spheres in regenerator and the effect of presence or absence of a bypass of exhaust gas are investigated. The more thermal mass in regenerator makes the steady-state time longer and temperature variation between heating and regenerating cycle smaller. In the case of absence of bypass, the regenerator saturates because of enthalpy imbalance between exhaust gas and oxygen. We find that 40% of exhaust gas is to be bypassed to prevent the saturation of regenerator.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.198.2-198.2
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• 2010

Three dimensional numerical analysis of the oxygen and air were performed to investigate the combustion characteristics in a Corner-type pulverized coal boiler. With the actual operation data of the power plant, the distribution of velocity, gas temperature, $O^2$, $CO_2$, $H_2O$, $N_2$ as well as the particle tracking in the boiler were investigated. The predicted values at the outlet of furnace for the gas temperature and major species concentrations gave a good agreement with the designed values. The present analysis on combustion characteristics in a boiler would provide the useful information for the stable boiler operation and in trouble shooting boiler problem.

• 대한환경공학회지
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• 제29권6호
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• pp.647-653
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• 2007

본 연구의 목적은 기존의 산업용 보일러에서 이산화탄소 배출저감을 위하여 연소가스 재순환에 의한 고온 순산소 연소기술을 개발하는데 있다. 이를 위해 실험실 규모의 LNG 연소기에서 연소 화염특성을 평가하기 위한 조직적인 수치해석 연구가 일차적으로 수행되었다. 특히 본 연구에서 고려한 중요한 변수는 산소부화환경에서 계산된 연소가스의 재순환 정도이다. 배기가스 재순환이 없는 100% 순산소 연소환경에서 화염은 고온의 길고 가는 층류형상의 화염을 보였다. 이는 산화제 중에서 질소성분이 감소함으로써 약화된 난류혼합효과와 $N_2$ 가스에 의한 현열손실의 감소에 기인하는 것으로 판단하였으며 문헌에 발표된 실험과 일치된 결과를 보였다. $O_2/CO_2$ 혼합가스에서 $CO_2$ 가스의 재순환율이 증가될수록 산화제의 유량 증가에 따른 강화된 난류혼합으로 인해 최고 화염온도가 버너 근처로 이동한 반면 전반적인 연소가스 온도는 $N_2$에 비해 $CO_2$의 높은 비열로 인해 낮아지는 현상을 보였다. 결국 80% 이상 $CO_2$ 가스를 재순환한 경우 연소가스의 온도가 급격하게 떨어지는 화염소멸 현상을 보여주었다. 그러나 30% $O_2/70%$ $CO_2$의 혼합 연소조건에서는 기존의 공기연소와 유사한 가스온도를 나타내었다. 이외에도 공기연소와 동일한 유량조건에서 난류강도와 열수지 측면에서 화염특성 변화를 평가하기 위한 면밀한 연구가 수행되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.318-318
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• 2011

자연수를 가압(4~5기압)하면서 물과 공기의 비를 4:1~3:1로 혼합하면 수체 내 초미세기포(Diameter $3{\sim}10{\mu}m$)가 발생하는데 이를 산소용해수라 하며 수질정화시설 또는 양식장 등에 널리 사용되고 있다. 산소용해수의 특징은 기포의 비표면적이 넓고 10시간 이상 포화 농도를 유지하여 수체에 잔류하는 시간이 길기 때문에, 일반 산기석을 활용한 포기나 순산소 용해 등의 타 방법과 구별된다. 산소용해수의 산소전달효율은 기존 방법과 큰 차이를 보이기 때문에 실제 적용시에는 대상수를 이용하여 산소전달계수($K_{L}a$)를 사전에 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 한국건설기술 연구원의 안동 수자원 환경실험센터 내 실외형 콘크리트 사각반응수조에 산소용해장치 및 확산장치를 결합한 일체형 시스템을 적용시켜 2010년 9월~2011년 1월의 5개월간 결과를 분석, 본 장치의 $K_{L}a$를 산정 후 수질정화의 활용 면에서 검토하였다. $K_{L}a$의 산정에는 다양한 방법이 이용되나 용존 산소 농도의 제어에 한계가 있는 실외 대형실험장에 적합한 Lewis and Whitman의 Two-film 이론에 근거한 정상포기법을 적용하였다. 체적 $80m^3$의 수조 내에서 현장 유지용수를 대상으로 실험한 결과 산소전달계수는 $0.324\pm0.050$/min, 포화농도는 8.64 mg $O_2$/L, 도달시간은 11 /min이 산정되었으며, 이는 기존 산기석 포기의 산소전달계수 범위인 $0.105\pm0.019$ /min보다 약 3.1배 높은 결과를 보였다. 또한, 확산장치의 수류 순환 방향 및 정도를 검토하기 위하여 실험수조에서 1m단위로 격자를 구성한 후 초음파 유속계로 실측한 결과 0.0~2.5 m/s 의 평면적 유속범위를 도출하였다. 그리고 전체 순환을 고려했을 때 용존산소는 약 8시간 후 8.64 mg $O_2$/L 값에 도달하여 안정화 되었으며, 강한 수류순환과 산소용해수에 의해 하상에 존재하는 퇴적물들의 이송 및 산화촉진을 유도하였다. 이를 근거로 실험수조의 체적과 기준 가동시간인 8시간을 적용시켰을 때, 실험구 수질은 대조구와 비교하여 COD, T-N, T-P가 모두 25~35% 개선되었다. 이 결과는 여과공정 없이 단순 순환만을 고려한 물리적 수질정화 방법의 단독 활용 가능성을 나타내며, 기존 연구에서 나타난 SOD (Sediment oxygen demand) 저감 능력을 감안할 때 향후 폐쇄성 수역의 수질관리에도 효율적으로 활용할 수 있음을 시사한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.275-284
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• 1992

활성(活性)슬러지법(法)에 의하여 고농도(高濃度) 유기성(有機性) 폐수(廢水)를 처리(處理)할 경우에 발생(發生)되는 문제점(問題點)은 폭기조내(曝氣槽內)의 미생물농도(微生物濃度)와 산소전달능력(酸素傳達能力)이 제한(制限)받고 있는 점이다. 이러한 문제점(問題點)을 극복(克服)하기 위하여 높은 산소전달능력(酸素傳達能力)을 나타내는 심층폭기(深層曝氣) 활성(活性)슬러지법이(法) 폐수처리현장(廢水處理現場)에 적용(適用)되고 있다. 따라서 본(本) 연구(研究)는 심층폭기(深層爆氣) 활성(活性)슬러지법(法)의 액체순환특성(液體循環特性)과 산소전달특성(酸素傳達特性) 및 제지폐수(製紙廢水)의 유기물(有機物) 제거특성(除去特性)에 대하여 연구(研究)하게 되었다. 연구결과(研究結果), 심층폭기장치(深層曝氣裝置)는 일반(一般) 산기식(散氣式) 폭기장치(曝氣裝置)에 비하여 산소전달능력(酸素傳達能力)이 매우 높고 순산소(純酸素) 폭기법(曝氣法)과 거의 같은 산소전달특성(酸素傳達特性)을 나타낸다. 또 폭기조내(曝氣槽內) 미생물농도(微生物濃度)와 유기물부하(有機物負荷)를 높게 유지할 수 있어 고농도(高濃度) 유기성(有機性) 폐수(廢水)를 처리(處理)할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.82-88
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• 2015

가열용 공업로는 설치 후에는 기본적인 로의 크기 및 열용량의 수정이 어려우므로 설계, 제작 설치 전 정확한 기본사양의 산출을 위한 통합적 설계 프로그램의 개발이 필요하다. 설계를 위한 프로그램을 개발하기에 앞서, 본 연구에서는 만족할 수 있는 연속식 가열로의 효율을 결정하기 위하여 로의 기본 사양에 의한 각 부의 손실열량을 계산하는 산술적 모듈을 제작하여 산소용 공업로에 적용하였다. 이를 통해 로의 설계 조건인 사용 연료 종류, 연소방식, 배기가스 재순환 유무에 따라 생산량이 110Ton/hour인 공업로의 효율 변화를 확인하였다. 순 산소 연소 조건에서는 공기 연소 조건보다 효율이 15% 이상 높아진 것을 확인하였다. COG(Coke Oven Gas)를 사용하였을 시, 천연가스를 연료로 할 때보다 상대적으로 효율이 상대적으로 높아졌다. 공기 연소에서는 예열 공기를 사용하였을 시 냉 공기보다 효율이 33% 정도 증가하였으나, 순 산소 조건에서는 배기가스 양이 감소하여 효율이 7% 상승하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2006년도 에너지.가스.기후변화학회 연합춘계학술대회 및 특별심포지움
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• pp.412-419
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• 2006

지구온난화의 주원인인 이산화탄소 배출 규제에 대응하기 위한 온실가스 감축 기술개발의 노력이 전 세계적으로 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 배기가스 중에 $CO_{2}$를 고효율 저비용으로 회수할 수 있는 회수처리기술의 일환으로 효율성과 경제성에 맞추어, 산화제로 공기대신 순산소를 사용하는 $CO_{2}$ 재순환 산소연소 가열로시스템에 관한 실험을 수행하였다. 가재 가열용 연소로 시뮬레이터 및 화염 가변형 버너를 이용하여 $CO_{2}$ 재순환에 따른 로내 온도특성, 압력변화 그리고 배기가스특성을 비교 파악하였다. 실험결과, 배기가스의 대부분은 $CO_{2}$와 $H_{2}O$로 구성되었고, 반복재순환시 배기가스 중의 $H_{2}O$를 응축 분리시켜 고농도($90{\sim}95%$)의 $CO_{2}$를 얻을 수 있었다. 또한 온도를 제어할 수 있는 가능성을 보였고 NOx 배출도 100PPM 이하로 감소시킬 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권1호
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• pp.23-30
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• 2007

본 연구의 목적은 산업용 보일러에서 적용할 수 있는 실질적인 산소부화 연소기술을 개발하는데 있다. 일차적으로 실험실 규모의 연소기에서 연소용 산화제를 공기에서 산소로 대체할 경우 화염특성 및 배출 오염물질의 특성변화를 수치해석을 통해 조직적으로 연구하였다. 첫 번째로 증가된 산소부화량의 결과로 나타나는 화염은 길고 가는 층류형상의 화염모양을 보여주고 있는데 이것은 산화제 중에서 질소성분이 감소함으로써 약화된 난류혼합효과에 기인하는 것으로 판단하였으며 문헌에 발표된 실험결과와 그 경향이 일치하였다. 그리고 산소부화효과는 $N_2$ 가스에 의한 현열손실과 희석효과를 감소시키므로 연소로 내 화염온도를 실질적으로 크게 증가시키고 또한 $CO_2$와 $H_2O$ 농도분율을 증가시킨다. 그러나 100% 순산소 연소가 아닌 경우 산소부화량 증가에 의한 화염온도의 증가는 thermal $NO_x$ 발생을 크게 증가시키는 결과를 초래하였다. 이러한 산소부화에 따른 고온 특성에 의한 질소산화물의 생성문제와 산화제의 유량 감소에 따른 화염의 안정성 문제를 해결하기 위해서는 발생한 이산화탄소를 적절하게 재순환시키는 문제와 기타 운전 조건의 조절에 의한 방법이 필요할 것으로 판단되었다. 예를 들어 화염의 버너선회와 형상변화가 연소특성에 미치는 영향을 고려하기 위하여 버너의 선회각을 변화하여 수치해석을 수행한 결과 $30\sim45^{\circ}$의 버너 선회는 LNG 연료의 연소효율을 증가시키고 동시에 $NO_x$ 발생량을 저감시켰다.상이었다. 5. 총당함량(總糖含量)은 담금기간(期間)에는 각(各) 시험구간(試驗區間)에 큰 차이가 없었으나 성숙후기(成熟後期)에는 조미료(調味料)로서 간장을 첨가(添加)한 제국식(製麴式) 고추장에서 높았다.etection을 통하여 항진균 물질의 분자량은 약 2.4 kDa 정도이며, 항세균 물질의 분자량은 약 4.5 kDa으로_ 확인되었다. 따라서 B. subtilis MJP1은 항진균 활성과 항세균 활성을 가진 bacteriocin-like substances를 생산함을 알 수 있고 이와 같은 새로운 항미생물 물질은 천연 식품보존제 및 사료보존제 뿐만 아니라 항생제 대체 의약품으로도 활용이 기대되며, 이를 위하여 향후 이 물질들의 보다 정확한 구조 및 특성 규명 등의 연구가 필요하다.성도는 1시간째에 최저로 떨어지다가(대조치의 89%, p<0.05)이후 회복하기 시작하여 24시간째에 약간 대조치 이상으로 회복되었다. 5-HT의 turnover rate는 MAO활성도 변화와 거의 같은 변화를 보였다. 2) 만성투여시 (하루 2번, 14일간 투여)는 5-HT 함량, 5-HIAA 함량, MAO 활성도 및 5-HT turnover rate 모두가 중등도로 감소되었다. (각각 대조치의 87%, 69%, 80%, 79%). 3) MAO 활성도와 5-HT turnover rate 사이에는 높은 상관관계가 있었다. (r=0.866, p<0.001, N=94). 4) MAO 활성도의 역동학 실험에서는 대조치에 비해 투여군에서 Km 값은 의미가 있는 증가가 있었으나 $V_{max}$값은 큰 변동이 없었다. 5) d-amphetamine을

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.245-255
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• 2019

가압순산소 연소는 발전 공정의 온실가스 포집 기술의 하나로서, $CO_2$의 압축 전 단계에 FGC (Flue gas condensor)를 통해 배가스 내 수분의 잠열을 회수하여 효율을 높일 수 있다. 또한 FGC는 가스의 용해도를 이용하여 $SO_x$ 및 $NO_x$를 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다. 이 연구에서는 FGC의 방식 중 하나로서 직접 접촉식 응축기를 고안하여 $SO_x$ 및 $NO_x$의 저감율을 평가하였다. 특히 가스가 물에 직접 통과할 때 용해를 통한 저감효율을 측정하기 위해 단독가스와 혼합가스로 분리하여 상압에서 10 bar까지의 압력조건을 변수로 실험을 진행하였다. 단독 가스 실험결과 $NO_x$는 상압에서 저감율이 약 20%, 10 bar 압력조건에서 약 76%로 크게 증가하였다. 또한 $SO_2$는 높은 용해도로 전량이 용해하여 초기 저감율에 큰 차이가 나타나지 않았으나, 압력이 증가할수록 최고 저감율이 유지되는 시간이 증가하였다. 동시저감 실험 결과 상압에서 $NO_x$의 저감율은 13%이나, 압력이 상승할수록 헨리법칙에 의한 용해도 증가에 따라 20 bar에서 56%로 증가하였다. $SO_2$는 초기에 다량 용해된 후 다시 배출 농도가 증가하는 폭이 상압에서는 1,219 ppm, 20 bar에서는 165 ppm으로 감소하였다. 결론적으로 $NO_x$ 및 $SO_x$ 모두 압력이 높아질수록 저감율이 증가하였으나, 단독가스 실험과 비교하면 저감율이 감소함을 확인하였다. 이는 혼합가스 투입으로 인해 반응기 내부에 채운 물의 산성화가 빠르게 이루어졌기 때문이다.