• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.541-549
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• 2022

This study investigates anti-icing design by conjugate heat transfer analysis in lab-scale printed circuit heat exchanger (PCHE) for supply of cryogenic high pressure liquid hydrogen. The conjugate heat transfer analysis by using computational dynamics (CFD) provided various temperature distributions at important locations in PCHE heat exchanger and predicted the possibility of freezing in hot channel. And, the effect of inlet temperature of glycol water was analyzed in order to resolve the freezing problem in PCHE.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.543-553
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• 2013

우리나라에서는 유역 특성별 비점오염물질 유출특성을 파악하고 최적관리방안을 도모하기 위해 2000년 이후 다양한 형태의 실험실 규모 또는 실증 규모 최적관리방안(Best Management Practices, BMP) 시설에 대해 연구가 진행되고 있으나 유역 특성상 자정작용의 기회가 주어지지 않는 연안지역에서의 비점오염물질 유출특성 및 관리방안에 대한 연구는 미비한 상태이다. 최근 연안지역 개발에 따른 불투수층 비율은 지속적으로 증가하고 있으나, 초기우수의 직접유출을 방지하기 위한 완충 시설 및 최적관리방안 시설은 전무한 상태이다. 본 논문에서는 충남 보령시 대천항 주차장을 중심으로 연안 지역의 비점오염물질 유출특성을 파악하고, 이를 저감하기 위한 최적관리방안을 설정하여 연안지역 비점오염원 관리에 대한 기초자료를 제공하였다. 연안지역은 지역특성상 해안과 접하고 있기 때문에 지하수위가 낮고 경사차가 크지 않은 평탄한 지형을 이루고 있다. 즉, 최적관리방안을 선정하는데 있어 유출입구의 수두확보문제와 굴착 깊이에 제한을 받으며, 인공습지 및 저류지와 같은 대규모 저류형 시설의 입지조건으로는 부적합하다. 또한, 연안지역은 강우유출 특성상 염분의 함량이 높기 때문에 식물 생장에 미치는 영향이 커 식생을 이용한 자연형 최적관리방안 시설을 적용하는데도 제약을 받는다. 연안지역 비점오염원 유출 특성과 연안지역 지리 지형적 조건을 고려하여 선정된 최적관리방안 시설의 주관평가 결과 시공시 굴착 깊이가 적고, 식생의 이용이 제한적인 침투수로 형태의 시설이 적합한 것으로 사료되며 유지관리 측면에서도 유리하다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권4호
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• pp.213-218
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• 2009

전해제련 공정은 악티늄족 원소를 동시에 회수하는 공정으로써, Pyroprocessing의 핵확산 저항성을 보장하는 중요한 공정이다. 공학규모의 전해제련 장치를 설계하기 위한 기본 도구를 개발하기 위해서 실험실 규모의 장치에 대한 열전달 해석을 수행하였다. 열전달 해석을 수치 해석적으로 계산하기 위해 ANSYS CXF 상용 코드를 사용하였다. 열전달 해석 결과, 가열부의 길이가 수직으로 용융염의 높이보다 약3배 이상이 되었을 때, 용융염의 온도를 일정하게 유지할 수 있었으며, 냉각부의 길이는 그 영향이 미비하였다. 전해조 덮개 아래의 아르곤 가스의 온도는 냉각 판의 개수에 따라 감소하였으며, 5개 이상 설치 할 경우 $250^{\circ}C$ 이하로 유지할 수 있음을 보였다. 이러한 계산 결과는 실제 실험 장치에서 측정된 장치 내부 온도 분포와 경향성이 일치하는 것을 볼 수 있었다. 본 연구에서 해석 된 전해제련 장치의 열 분포 특성은 공학규모 장치의 설계를 위해 중요한 자료로 사용 될 수 있을 것이다.

• 멤브레인
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• 제30권3호
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• pp.190-199
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• 2020

2018년 환경부에서 발표된 수도정비기본계획에 따라 다양한 수자원 활용의 중요성이 증가하고 있으며, 여러 수원을 혼합하여 원수 또는 생산수로 활용하는 워터 블렌딩 방식은 미국, 호주를 비롯한 여러 나라에서 시도되고 있다. 본 연구에서는 공업용수 공급 목적으로 100,000 ㎥/일 규모 해수담수화 사업이 추진되고 있는 충남 대산 지역을 대상으로, 해수와 호소수, 침전수, 폐수 방류수 등 타 수원을 블렌딩할 때 수종 및 혼합비율에 따른 영향을 분석하였다. 타 수원 혼합비율 10~50% 조건에서 혼합수 염분농도는 약 50%까지 감소하였지만, 탁질 및 유기물 농도는 1.6~2.0배 수준으로 증가하는 것을 확인하였다. 실험실 규모 역삼투 공정 성능평가 결과, 해수의 단독활용 대비 원수 혼합 시 막오염 경향이 증가하였으며 혼합비율 10~50%에서 평균 4.1배의 플럭스 저감률을 나타내었다. 성능모사를 통한 역삼투 공정 성능분석에 따르면 혼합비율 50% 조건에서 역삼투 공정 에너지 사용량이 평균 39% 절감될 수 있을 것으로 기대되나, 운영비용 등 혼합수 활용에 대한 전반적인 영향분석을 위해서는 모형플랜트 규모에서 장기간 성능평가가 필요하다.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.163-173
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• 2022

지구 온난화를 완화시키고 석유고갈 문제를 피할 수 있는 수단의 하나로서 바이오 연료에 대한 많은 연구 개발이 지금까지 30년 넘게 이루어졌다. 하지만 일부 1세대 및 2세대 바이오 연료의 제한적인 보급이 이루어졌을 뿐, 광범위한 바이오 연료의 보급은 아직도 요원하다. 비교적 최근에 연구가 시작된 해조류 바이오매스 유래 3세대 바이오는 경우 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 상업 규모의 해조류 바이오 리파이너리의 보급은 아직도 멀기만 하다. 이 총설에서는 광범위한 문헌조사와 10년 넘게 해조류 바이오 리파이너리의 타당성 연구를 수행한 저자의 경험을 토대로 해조류와 해조류의 양식부터 최종 제품인 바이오 연료 생산까지 가치사슬 전반에 걸쳐 해조류 바이오 리파이너리가 가진 장점과 단점을 살펴보고자 한다. 이 관점에서 문헌조사는 (1) 전 세계 해조류 생산 및 연구 개발 현황, (2) 실험실 규모 실험에 기초한 해조류로부터 바이오 연료 생산을 위한 전환 기술, 그리고 (3) 대규모 해조류 바이오 리파이너리 타당성 연구를 포함할 것이다. 그리고 해조류 바이오 연료 상업화에 예상되는 주요 문제점을 확인하고 마지막으로 현재의 해조류 바이오 리파이너리 기술 현황과 유망한 미래 전망에 대한 저자의 견해가 정리될 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권4호
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• pp.25-31
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• 2007

물질 간 상호작용이 위해도에 많은 영향을 미칠 수 있다는 것은 널리 알려져 있지만 이를 위해성평가에 적용할 수 있는 방안은 아직 미미한 실정이다. 본 연구에서는 p-xylene이 토양 내에 존재할 때, 대수층으로의 이동성이 극히 제한적인 benz[a]anthracene (BaA)의 지하수로의 이동성 증가를 확인하고 그 증가된 위해도를 산정하기 위하여, 지하 환경을 모사한 셀을 제작하여 실험을 수행하였으며, 이를 해석하는 간단한 물질이동 모델을 개발하였다. 셀 실험 결과 BaA의 이동성은, BaA와 p-xylene이 혼합물질로 동시에 존재하는 경우에, BaA만으로 오염되어 있는 경우보다 월등히 높았다. 후자의 경우는 강우에 의한 이동이 주요 이동기작이었으며 그 정도는 아주 미미하였다. Defined Time Steps (DTS)을 이용하여 개발된 오염물질 이동모델은 두 물질 모두 실험결과와 유사한 경향을 보이며 변하는 것을 확인하였으나, 더욱 정확한 예측을 위하여 모델의 수정, 보완작업이 계속되고 있으며 이는 다음 연구의 주제가 될 것이다. 실험실 규모의 셀 실험의 경우 모세관대가 물질이동에 중요한 역할을 하기 때문에 실험실 규모의 시뮬레이션에서는 모세관대 모듈을 적용하는 것이 보다 적합한 것으로 나타났다. 현장규모 오염에서의 모델링 결과를 토대로 위해도를 산정하고 비교한 결과, 지하수 섭취를 통한 BaA의 발암위해도는 NAPL이 존재할 때, 존재하지 않을 때보다, 약 15${\sim}$87배 크게 계산되었다. NAPL이 존재하지 않는 경우 BaA의 지중 이동속도는 매우 느리며, 실제 오염현장의 경우 이동 과정에서 물질분해가 일어나므로 NAPL의 존재 여부에 따른 실제 위해도 차이는 더 크게 발생할 것으로 예상된다.

• 청정기술
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• 제22권1호
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• pp.53-61
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• 2016

바이오매스 가스화 시 발생하는 타르의 개질 연구가 다양한 Ni 촉매를 이용하여 수행되었다. 바이오매스 타르의 주요 성분인 톨루엔을 이용하여 실험실 규모의 수증기개질을 수행하였다. 고정층 형태의 개질기를 이용하였고 반응온도 범위는 400-800 ℃로 변화시켰다. Ni 촉매에 증진제로 Ru (0.6 wt%)와 Mn 또는 K (1 wt%)를 적용하였다. Ni/Ru-K/Al₂O₃ 촉매가 Ni/Ru-Mn/Al₂O₃ 촉매보다 전반적으로 높은 톨루엔 개질 전환 성능을 보였으며, X-선 회절분석과 열중량분석을 통해 촉매의 안정성을 확인하였다. 실험실 규모 연구 결과를 바탕으로 모노리스와 펠렛 형태의 촉매를 제작하고 1 톤/일 규모의 바이오매스 가스화 시스템에 적용하였다. 모노리스 촉매의 경우 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 촉매가 고온에서 특히 우수한 성능을 보였으며, Ni/Ru-Mn/Al₂O₃ 촉매는 운전 시간 경과에 의한 활성저하가 관찰되었다. 펠렛 촉매의 경우 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 는 587 ℃에서 66.7%의 타르 전환율을 보였으며, 사용된 촉매의 재생 후 타르 개질 성능을 비교하였다. 본 연구에서 사용된 촉매 중 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 펠렛 촉매가 가장 우수한 촉매 활성과 안정성을 보였다.

• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.347-354
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• 2013

생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

• 청정기술
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• 제19권2호
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• pp.140-147
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• 2013

본 연구에서는 항유화제와 전기장을 이용하여 물/비튜멘 에멀전에서의 효과적인 물 분리 방법에 대한 실험을 진행하였다. 물/비튜멘 에멀전의 물 분리 효율을 측정하기위한 기초실험을 진행하였으며, 기초실험에서는 비튜멘의 모사를 위해 모터 오일(GS Caltex, Deluxe Gold V 7.5 W/30, Hyundai gear oil 85 W/140)을 사용하였다. 기초실험을 통해 높은 물 분리 효율을 갖는 항유화제를 선택하였으며, 선택된 항유화제를 사용해 아스팔트 및 비튜멘 에멀전에서의 분리실험을 진행하였다. 지용성 항유화제 중에서는 말레산무수물(maleic anhydride)과 e-카프로락탐(e-caprolactam)이 높은 분리 효율을 보였으며, 수용성 항유화제는 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate)와 아크릴산(acrylic acid)이 높은 분리 효율을 보여주었다. 앞선 기초실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 지용성 항유화제 2종, 수용성 항유화제 2종을 선택하여 아스팔트 에멀전에서의 분리실험을 진행하였다. 또한, 실험실규모의 전기장을 이용하여 오일처리기(oiltreater)를 설계, 제작하였으며 제작된 장치와 항유화제를 연계하여 에멀전의 분리효율을 실험하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권5호
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• pp.477-486
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• 2010

본 연구는 생물학적 폐수처리공정의 하나인 회전원판법(RBC)을 이용하여 질산화 반응을 향상 시키는 목적으로 수행되었다. 그 일환으로 회전원판법(RBC)에 의한 질산화반응의 향상을 평가하기 위해서 본 연구에서는 Modified Dephanox 공정에 회전원판법(RBC)를 적용하여 연구를 수행 하였다. 회전원판법(RBC)을 이용한 공정의 가장 두드러진 특징은 질산화 반응조 안으로 질산화반응에 방해인자로 작용하는 고농도의 부유성 고형물(suspended solid)이 유입되어도 질산화반응을 원활히 수행할 수 있다는 데 있다. 게다가 공정의 운영결과 TCOD 제거 효율은 유입 TCOD 부하율이 0.04~0.1 kg/$day{\cdot}m^3$ 일 때는 약 90%이상의 TCOD 제거효율이 나타났다. T-N 제거효율은 약 75% 정도로 실험실규모의 공정운영에도 불구하고 높은 제거효율이 관찰되었다. 또한 인 의 경우 ${PO_4}^{3-}$-P 및 T-P 제거효율은 유입 ${PO_4}^{3-}$-P 및 T-P 부하율이 증가할수록 제거효율은 증가하는 경향을 나타내고 있다. 결론적으로 Modified Dephanox 공정에서 독립질산화 반응을 수행하는 회전원판법(RBC)의 이용은 높은 질산화반응을 수행할 뿐만 아니라 유입되는 부유성 고형물(suspended solid)의 영향을 최소화하여 안정적인 처리효율을 나타내는 시스템이다.