• 청정기술
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• 제21권3호
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• pp.191-199
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• 2015

선박용 디젤엔진에서 배출되는 황산화물(SO_x)은 건강과 자연에 대해 악영향을 끼친다. 선박운항이 많은 지역별로 전 세계 곳곳에서는 황산화물 배출규제지역(SECA)을 설정하여 엄격한 배출규제를 설정하여 관리를 강화하고 있는 데 선박으로부터 배출되는 황산화물을 줄이기 위한 방법으로 습식스크러버(wet scrubber)의 적용이 확대되고 있다. 본 연구에서는 분무형 습식스크러버의 유동 내부에서 이루어지는 액체의 운동을 모사하기 위한 수치적 모델을 구성하여 전산유동역학적 방법을 이용하여 액적의 거동을 해석하였다. 실제 습식스크러버 적용 시 문제가 되는 액적의 캐리오버(carry over) 문제를 개선하기 위한 방법을 모색하는 것을 특별주제로 하여 스크러버의 배기부에 굽은 판형 액적제거기(wave plate mist eliminator)를 설치하여 액적의 캐리오버 감소효과를 검토하였다. 전산해석은 총 두 단계로 이루어졌는데, 1차적으로 액적제거기가 없는 기본 스크러버에 대해서 해석을 실시하여 스크러버에서 배출되는 기본적인 캐리오버 양을 확인하고, 다음으로 액적제거기를 부착하여 개선효과를 계산하고 비교하였다. 해석결과, 기본형상에서 비산되는 액적은 제안된 분포의 액적 양의 42.0%가 출구로 비산되었으며, 액적 제거기를 설치한 후에는 비산되는 액적은 제안된 분포의 액적 양의 3.4%로 감소함으로서 액적 제거기의 설치로 인해 비산되는 액적이 감소효과를 확인할 수 있었다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.397-398
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• 2003

대기 중 분진을 제거하는 방식으로 여과 이론을 적용할 수 있는 경우는 섬유 여과기, 입자상 여과기, 액적에 의한 습식 세정기 그리고 기포를 이용한 분진 제거 방법 등을 들 수 있다. 이러한 여과 원리를 이용한 집진 설비를 설계하는데 있어, 액적 또는 기포 주위의 유동장을 정확히 파악하는 것은 매우 중요하다. 특히, 포집구의 크기가 작아지고 화학적으로 반응성을 갖는 고온의 함진가스가 유입되는 경우 및 저압에서 운영되는 경우에 누드센수(Knudsen number)의 영향을 무시할 수 없는데 이러한 영역을 저 누드센 영역(low Kundsen number regime)이라고 한다(Lee et al., 1978). (중략)

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제13권4호
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• pp.151-158
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• 2017

실내 환경 및 산업체 배기가스중의 미세먼지를 제거하는 방법으로서 압력손실이 낮으면서도 집진효율이 높은 전기집진기가 널리 사용되어지고 있다. 그러나 전기집진기는 서브마이크로미터 크기의 먼지에 대한 제거효율이 낮기 때문에, 정전분무법으로 하전액적을 공급하여 먼지와의 충돌을 촉진시켜 하전효율을 높이는 방법이 대안으로 떠오르고 있다. 그러나 먼지의 하전효율은 정전분무된 액적의 크기 및 개수와 밀접한 관계가 있으나, 액적의 크기를 효과적으로 측정하는 방법이 확립되어 있지 않은 것이 현실이다. 본 연구에서는 손쉽게 이용할 수 있는 수돗물로 정전분무를 한 후, 분무된 액적을 다양한 방법으로 가시화하여 고속카메라로 촬영하였다. 그리고 Image J 프로그램으로 액적의 크기분포를 측정하여 가시화방법에 따른 액적의 크기를 상호 비교하였다. 결과적으로, 레이저로 가시화하여 고속카메라로 촬영하면 미세액적의 이미지화가 가능하기 때문에, 그 액적의 크기는 Xenon광으로 가시화하여 측정한 것보다 약 50 % 작음을 알 수 있었다. 또한 레이저로 가시화하여 측정한 액적의 크기가 $Fern{\acute{a}}ndez$ de la Mora and Loscertales (1994)의 예측치와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.58.2-58.2
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• 2010

FPD (Flat Panel Display) 제조 공정에서 사용되는 패턴은 수 ${\mu}m$ 수준까지 감소하였으며, FPD의 크기는 급격하게 대형화 되여 현재 8세대(2200mm*2500mm)에 이르고 있다. 이에 따라, $1\;{\mu}m$ 이상의 크기를 갖는 오염입자에 의한 수율 저하를 극복하기 위한 세정효율의 향상 및 다량의 초순수 사용에 따른 폐수 발생으로 인한 환경오염, 또한 장비의 크기에 따른 공간 효용성 감소와 이에 따른 공정 비용의 증가 등의 어려움에 직면하고 있다. 따라서, 현장에서는 고효율, 저비용의 세정 공정 기술 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 문제점들을 해결 하고자 이류체 노즐 세정 장치와, 화학액 린스를 위한 초순수 Spray, 건조 공정에 해당하는 Air-knife, Halogen lamp로 구성된 소형화 된 고속 FPD(Flat Panel Display) 세정기에 대한 연구를 진행 하였다. 이류체 노즐은 초순수와 $N_2$ 가스를 내부에서 혼합하여 액적(Droplet)을 형성하여 고압으로 분사시키는 장치로서 화학액을 사용하지 않고 물리적인 방법으로 오염입자를 제거한다. Spray는 유기 오염입자 제거를 위한 오존수의 린스 공정을 위해 설치 하였다. 세정 후 표면에 남아있는 기판의 액막(water film)은 고압의 가스를 분사하는 Air-knife를 통해 제거하였으며, 고속 공정시 발생할 수 있는 Air-knife에서 제거하지 못한 잔류 액막을 Halogen lamp를 사용하여 효과적으로 제거함으로써, 물반점(water mark) 없는 건조 공정을 얻을 수 있었다. 실험에는 미세 입자의 정량적인 측정을 위하여 유리 기판 대신에 6인치 실리콘 웨이퍼(P-type (100))를 사용하였으며, > $\;1{\mu}m$ 실리카 입자를 스핀방식을 사용하여 정량적으로 균일하게 오염하였으며, 오염물의 개수 및 분포는 파티클 스캐너 (Surfscan 6200, KLA-Tancor, USA)를 사용하여 분포 및 개수를 정량적으로 측정 하였다. 이류체 노즐은 $N_2$ 가스의 압력과 초순수의 압력을 변화시켜 측정하여, 각각 0.20 MPa, 0.01 MPa에서 최적의 세정 결과를 얻을 수 있었으며, 건조 효율은 Air-Knife의 입사 각도와 건조면 간격, 할로겐 램프의 온도를 조절 하여 최적의 조건을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제13권2호
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• pp.109-114
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• 2007

본 연구에서는 반도체 제조공정 내의 습식 대기공조 정화설비에 사용될 화학수용액의 선정과 이를 이용한 대기오염물 정화 모사시험을 수행하였다. 50 ppm의 $NH_3$, SOx, NOx의 제거에 있어서 0.5 M의 이산화망간($KMnO_4$) 수용액은 99% 이상의 제거율을 보였다. $O_3$의 제거율은 $22{\sim}30%$ 수준에서 머물러, 별도의 건식 제거 장치가 필요한 것으로 판단된다. 또한 모든 화학수용액들에 있어 NOx의 제거효율은 $O_3$가 공존할 경우, $NO_2$ 농도 증가로 인해 보다 증가될 수 있었다. 마지막으로 액상분사 시스템을 구성하여 화학수용액들이 공기압 분사식 노즐을 통해 $60\;{\mu}m$ 수준의 미세 액적 형태로 분사됨에 따라, 기-액상간의 반응면적이 증가되어 기상 오염물의 제거효율이 보다 향상될 수 있었다.

• 플랜트 저널
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• 제16권1호
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• pp.34-37
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• 2020

최근 한국의 미세 먼지 오염도가 급격히 증가함에 따라 배가스 내 미세먼지를 더욱 효과적으로 집진할 수 있는 기술에 대한 관심 또한 증가하였다. 본 연구에서는 습식 전기집진기와 사이클론 집진기에 정전분무 기술을 결합하여 집진 성능의 증대를 목표로 한다. 정전분무는 일반적으로 질량분석, 혹은 반도체 코팅에 이용되므로 그 유량이 매우 적다. 분무 액적과 미세먼지의 이온결합을 통하여 집진을 해야하는 본 연구의 특성상 기존 정전분무의 유량에 대비하여 매우 큰 유량을 사용하게 된다. 따라서 기존의 정전분무 시작 전압, 혹은 분무 형상과는 다른 형상을 보일 수 있다. 본 연구에서는 기존 정전분무와는 다른 유량 및 전압 범위를 사용함으로써 예상되는 다양한 형상 특성을 살펴보고자 한다.

• 플랜트 저널
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• 제18권1호
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• pp.50-54
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• 2022

미세먼지 배출 허용 기준이 강화됨에 따라 화력발전소, 제철소, 산업용 열병합 발전소 등 배가스 배출 시설의 미세먼지 제거를 위해 고효율 집진장치 수요가 급증하고 있다. 본 연구에서는 기존 전기집진기에 정전분무 기술을 도입하여 단점을 보완하고 성능을 향상시키는 연구를 진행 중이다. 정전분무는 매우 미세한 액적을 생성하는 목적으로 주로 사용되어왔지만, 집진을 목적으로 할 때는 그 유량이 10mL/min으로 65 ~ 200배에 달하는 고유량 조건이 필요하다. 고유량의 정전분무는 저유량과는 완전하게 다른 분무 형상이 나타나며 코로나 방전 사진 촬영, 그림자 촬영법 등 다양한 촬영을 통하여 이를 가시화하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.596-610
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• 2021

스토버 방식에 의한 구형 단분산 입자와 에멀젼 액적을 미세 반응기로 활용하여 합성한 주름진 표면을 갖는 실리카 입자 및 거대 기공을 갖는 다공질 실리카 입자를 커플링제로 표면 개질하여 흡착제로 활용하였다. 아민기를 포함하는 실란 또는 타이타네이트 커플링제를 활용하여 기존의 실리카 재료로는 흡착이 어려웠었던 중금속과 음이온성 염료에 대한 흡착력이 향상된 것을 관찰할 수 있었다. 음이온 염료에 대한 흡착에서는 APTES로 표면 개질한 다공질 실리카가 흡착 효율이 가장 높은 결과를 나타내었고, 중금속 구리에 대한 흡착 결과는 AAPTS로 표면 개질한 다양한 실리카 분말에서 모두 100%에 가까운 흡착 효율을 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.611-618
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• 2007

아민기로 코팅된 단분산 폴리스티렌 입자를 제조한 뒤 톨루엔-물로 구성된 유중수 액적(oil-in-water emulsion) 내부에서 입자를 자기 조립(self-assembly)시켜 다양한 다면체(polyhedra) 구조의 콜로이드 클러스터(colloidal cluster)를 제조하였다. 콜로이드 클러스터의 표면에서 솔-젤(sol-gel) 반응을 유발한 뒤 표면이 실리카로 코팅된 복합(composite) 콜로이드 클러스터를 제조할 수 있었고 이를 주형(template)으로 활용하여 고온 소성에 의해 내부의 폴리스티렌 입자를 제거하고 마이크로미터 크기의 다양한 구조의 비구형상 공동 입자(hollow particle)를 제조하였다. 밀도구배원심분리법 (density gradient centrifugation)에 의해 폴리스티렌 구성 입자의 수와 구조가 균일한 콜로이드 클러스터를 제조할 수 있었으며 표면 솔-젤 반응에 의해 비구형상 구조의 공동 입자를 제조하였다.