• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.338-338
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• 2022

2050년까지 탄소중립 사회구현을 위한 방안을 모색하기 위한 논의가 활발히 이루어지고 있으며, 이에 수소도시 실현을 통한 화석연료와 탄소배출을 줄이는 방법들이 주목받고 있다. 그린수소가스의 생산 및 운송, 저장과 가스형태의 수소를 액화 수소로 압축시키는데 드는 막대한 에너지가 소비되는 문제점에 대한 대안책으로 암모니아를 캐리어로 이용하여 운송 및 저장하고 수소를 생산하는 방식이 널리 이용되고 있으며, 효율 향상을 위한 추가 연구들이 진행되고 있다. 또한, 중국에 대한 우리나라의 요소수 수입 의존도가 높음에 따라 요소수 주요성분인 암모니아와 탄산가스를 합성한 요소수 생산 방식에 대한 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 현재 산업계에서 석탄과 같은 석유자원에서부터 암모니아를 추출하는 방식이 가장 널리 적용되고 있다. 이와 같은 암모니아 생산에 대한 석유자원 의존도를 낮추기 위한 방안에 대한 도출 및 연구가 필요한 실정이다. 이와 같은 상황에 맞춰 본 연구에서는 생활하수로부터 암모니아를 추출하는 방법으로서 통합형 막증류 시스템에 연구하고자 한다. 분뇨, 음식물 폐기물 침출수 등 유기성 폐기물의 수집, 운송 및 처리에서 발생되는 생활하수에는 암모니아성 질소 및 탄소가 다량 포함되어 있어 이를 추출하여 순수한 암모니아 생산에 대해 석유자원을 대체할 수 있는 대안으로서의 효용성을 갖고 있다. 하지만, 이와같은 생활하수는 암모니아성 질소 이외 성분들이 고농도로 포함되어 있어 암모니아 생산에 대한 원료만을 선택적으로 분리하는데 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 생활하수에서 암모니아를 선택적으로 분리하는 방법으로서 막증류(Membrane Distillation, MD) 기반의 통합 암모니아 분리기술을 개발하고 이에 대한 적용 가능성과 효율 향상에 대해 평가 하였다. 또한, 암모니아와 탄산가스 합성을 통한 요소수 생산 방법에 대한 연구를 진행하였다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.11 no.2
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• pp.5-11
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• 2007

액화천연가스(LNG : Liquified Natural Gas)는 연료로 사용하기 위하여 기화하는 과정을 거치게 되는데 기화하는 방식에는 해수에 의한 기화와 공기에 의한 기화의 두 가지 방식으로 나뉘게 된다. 해수에 의한 기화는 LNG 인수기지에서 대량의 LNG를 NG로 기화하기 위하여 사용하며, 공기에 의한 기화는 LNG 위성기지에서 사용처에 적합한 온도를 얻기 위해서 일반적으로 많이 사용하고 있는 공기식 기화기를 이용하여 기화를 하는 방식을 취하고 있다. LNG가 NG로 기화하는 과정에서 1kg당 200kcal의 냉열을 외부로 방출하고 있으며, 이러한 냉열의 방출로 인하여 공기식 기화기의 표면에 결빙현상을 발생시킨다. 또한 현재 사용하고 있는 기화기는 $2{\sim}3$개의 기화기를 연결하여 사용하고 있어 그 비용의 손실이 크다고 할 수 있다. 그리하여 본 연구는 최근 사용빈도가 증가하고 있는 공기식 기화기에 관한 것으로 작동유체는 실제 LNG와 특성이 비슷한 초저온 액화가스인 $LN_2$를 사용하였다. 이번 연구에 사용된 변수는 다음과 같다. 첫째, 각각의 기화기의 길이를 4000mm, 6000mm, 8000mm으로 하였고 핀의 type을 finless, 4fin, 8fin으로 하여 적용하였다. 두 번째는 봄, 여름, 가을, 겨울철에 따른 기화기의 성능을 알고자 각각의 계절별 온도와 습도를 적용하였다. 마지막으로 계절별 풍속과 실험을 하는 시간 동안의 유량을 알고자 압력을 1 bar로 적용하였다. 그리하여 이번 연구의 목적으로는 각각의 변수를 통하여 실험을 진행 한 후 vaporizer type과 길이에 대한 최적의 성능을 가지는 기화기에 대한 자료를 제시하고자 한다.기성분은 균주에 따른 약간의 차이가 있었으나 경향은 비슷하게 나타났다. 이상의 결과 알코올 발효 균주에 따른 참다래 와인의 이화학적 품질특성에는 큰 차이가 없었으나 고급알코올함량을 비교하였을 때 Sacch. cerevisiae Wine 3이 와인제조에 가장 적합한 것으로 평가되었다.장 낮은 값을 나타내었으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다. b값은 CSB가 가장 낮은 값을 나타내었으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다. 물성측정 결과 경도와 응집성은 각 시료들 간의 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 탄력성과 부서짐성은 CSB가 가장 낮았으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 증가하였다. 점착성은 SDB1이 가장 낮았으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 증가하였다. 관능검사 결과 기공의 균일성은 SDB1이 가장 균일한 것으로 나타났으며, 색은 홍국의 함유량이 증가할수록 높게 나타났다. 경도, 탄력성, 단맛 및 신맛 등은 홍국 함유량이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 이취는 SDB1이 가장 적게 나는 것으로 나타났으며, 전반적인 기호도는 SDB1이 가장 높았다. 따라서 홍국을 10% 첨가한 sourdough starter를 3일 동안 발효한 후 반죽에 첨가하여 sourdough bread를 제조할 때 품질이 가장 우수한 제품을 얻을 수 있었다.생수와 여러 물질의 혼합용액의 온도가 장에 끼치는 자극에 차이가 있지 않나 추측되며 이에 관한 추후 연구가 요망된다. 총대장통과시간의 단축은 결장 분절 모두에서 줄어들어 나타났으나 좌측결장 통과시간의 감소 및 이로 인한 이 부위의 통과시간 비율의 저하가 가장 주요하였다. 이러한 결과는 차가운 생수 섭취가 주로 결장 근위부를 자극하는 효과를 발휘하는 것이 아닌가

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.2 no.4
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• pp.25-33
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• 1998

The characteristics of evaporation heat transfer for the utilization of LNG cold energy was investigated experimentally using liquified nitrogen and a solution of ethylene-glycol and water under horizontal two-phase conditions in the small-scale equipment of a cryogenic heat exchange system. The inner tubes in the double pipe heat exchanger with 8 mm and 15 mm inner diameter and 6 m length were adopted as a smooth test tubes and enhanced tubes by means of wire-coil inserts. Heat transfer coefficients and Nusselt number for the test tube were calculated from measurements of temperatures, flowrates and pressures. The correlations in a power-law relationship of the Nusselt number, the Reynolds number and Prandtl number for heat transfer were proposed which can be available for design of cryogenic heat exchangers. The correlations showed heat transfer coefficients for the wire-coil inserts were much higher than those for the smooth tubes, increased by more than 2.5 ${\~}$ 5.5 times depending upon the equivalent Reynolds number. Form and length of cryogenic double pipe heat exchanger were proposed for applicable to the utilization of LNG cold energy.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.59 no.3
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• pp.345-358
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• 2021

This study focuses on the development of the liquid air production process that uses LNG (liquefied natural gas) cold energy which usually wasted during the regasification stage. The liquid air can be transported to the LNG exporter, and it can be utilized as the cold source to replace certain amount of refrigerant for the natural gas liquefaction. Therefore, the condition of the liquid air has to satisfy the available pressure of LNG storage tank. To satisfy pressure constraint of the membrane type LNG tank, proposed process is designed to produce liquid air at 1.3bar. In proposed process, the air is precooled by heat exchange with LNG and subcooled by nitrogen refrigeration cycle. When the amount of transported liquid air is as large as the capacity of the LNG carrier, it could be economical in terms of the transportation cost. In addition, larger liquid air can give more cold energy that can be used in natural gas liquefaction plant. To analyze the effect of the liquid air production amount, under the same LNG supply condition, the proposed process is simulated under 3 different air flow rate: 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s, correspond to Case1, Case2, and Case3, respectively. Each case was analyzed thermodynamically and economically. It shows a tendency that the more liquid air production, the more energy demanded per same mass of product as Case3 is 0.18kWh higher than Base case. In consequence the production cost per 1 kg liquid air in Case3 was $0.0172 higher. However, as liquid air production increases, the transportation cost per 1 kg liquid air has reduced by $0.0395. In terms of overall cost, Case 3 confirmed that liquid air can be produced and transported with $0.0223 less per kilogram than Base case.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.24 no.4
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• pp.56-61
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• 2020

For the hydrogen liquefaction, the large amount of energy is consumed, due to precooling, liquefaction and o-p conversion processes. The aim of this work is to improve the performance of hydrogen liquefaction process by introducing the new energy saving processes, that are the liquid nitrogen precooling process by using LNG cold energy, and the new design of cold box insulation using cold air circulation. The results show that the indirect use of LNG cold energy in precooling process enables not only to get energy saving, but to make safer operation of liquefaction plant. In new cold box, the energy loss of equipments could be reduced by nearly 35%~50% compared to the present perlite insulation, if insulation structure is organised as 3mm steel wall/20cm PUF/5cm air/20cm PUF/equipment. Additionally the equipments installed in cold box can get cooling effect, if the temperature is higher than the temperature of cold air. The application of this results can gives to increase the liquid yield of about 50% substantially in industrial hydrogen liquefaction plant.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.20 no.10
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• pp.679-688
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• 2008

Air-heating vaporizer usually is used to regasify LNG at satellite areas because of the small demand of natural gas there. The common type of air heating vaporizer which exists in the market is the longitudinally finned type with 8 fins, 55 mm fin length and 2mm fin thickness. To contribute in developing an efficient air-heating vaporizer, experiment on finned type air-heating vaporizer using 8 fins, 50mm(fin length) with 2 mm(fin thickness) which exist in the market and 4 fins, 75 mm(fin length) with 2 mm(fin thickness), which is proposed, were conducted. Then, both types of vaporizers are compared. The experiments were conducted in one hour by varying the ambient condition and the length of the vaporizer. The ambient air was controlled so that it has the same temperature, humidity and air velocity with air condition in every season available and the length was varied 4000 mm, 6000 mm and 8000 mm for each type of vaporizer. Additional experiment with longer duration, i.e. In this experiment, the main aspects in analyzing the characteristics of the air heating vaporizer the inlet-outlet enthalpy difference and the outlet temperature of the working fluid. $LN_2$ is used to substitute LNG because of safety reason. The results show that the characteristics of the finned type 4fin75le vaporizer are comparable to finned type 8fin50le vaporizer.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.105-113
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• 1994

The amount of nitrogen gas adsorbed by Spherocarb and Sucrose Char was measured as a function of the relative pressure with temperature being kept constant at 77 to 184K. Isotherms at different temperatures were obtained by keeping the adsorbent at a constant temperature using liquid nitrogen, iso-pentane, n-pentane, ethyl alcohol, and iso-propyl alcohol slush baths. The objective for this study is to provide information on the specific surface area and pore volume by analyzing the experimental data using adsorption models such as the Brunauer-Emmett-Teller and Dubinin-Radushkevich models.

• 기계와재료
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• v.23 no.3
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• pp.156-163
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• 2011

쥴톰순 냉동기는 스터링 냉동기, GM 냉동기, 스터링형 및 GM형 맥동관 냉동기 등 기계적 극저온냉동기에 비해 단순한 구조, 수 초의 급속한 냉각특성을 장점으로 중대형의 가스액화사이클 뿐만 아니라 적외선검출기의 급속냉각, 저온수술 등 다양한 분야에서 널리 사용되어지고 있다. 일반적으로 100K 이하의 작동온도 및 수 초 수준의 빠른 냉각을 요구하는 적외선검출기의 냉각을 위해서는 수 백기압 이상 고압의 질소 및 아르곤 가스를 사용하는 쥴톰슨 냉동기가 주로 사용되고 있다. 쥴톰슨 냉동기는 핀-관(fin-tube) 형태의 열교환기와 열교환기의 구조적 기반을 제공하는 멘드렐(mandrel), 쥴톰슨 노즐 등으로 구성되며, 열교환기의 열전달 성능 및 유량조절기구의 특성은 냉동기 저온부의 냉각온도, 냉각시간 및 운전시간에 큰 영향을 미친다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2003.06a
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• pp.83-86
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• 2003

SKD11은 자이로 펌프의 로타와 붓싱 재질로 사용되는데, 자이로펌프는 임펠러의 회전이 없고 원판의 기울기 운동으로 흡입과 토출을 반복하는 고압용적식 펌프이다. 이 펌프의 내구성을 향상시키기 위하여 우수한 내압성과 내마모성을 갖는 재질선정이 요구한다. 따라서 현재 가장 널리 사용되고있는 SKD11에 심냉처리를 통하여 미세조직의 개선을 수행하였고, 가스질화처리에 의한 표면경화로 내압성과 내마모성을 증가시키고자 하였다. SKD11의 미세조직 변화를 조사하기 위하여 광학현미경과 X-선 회절기를 사용하여 미세조직 관찰과 상변화를 조사하였으며, Rockwell 경도기틀 사용하여 각 변수에 따른 경도변화를 조사하였다. 연구 결과 기지조직은 모두 마르텐사이트로 나타났으며, 이 이외에 각각의 조건에 따라 크롬탄화물, PFZ, 잔류오스테나이트가 확인되었다. SKD11을 액화질소로 냉각한 후 500℃에서의 템퍼링으로 가장 큰 경도값을 얻을 수 있었다. 또한 가스질화처리에 의하여 표면경도를 크게 증가시킬 수 있었다.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.8 no.1
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• pp.67-72
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• 2005

To investigate the feasibility of a new concept of storing Liquefied Natural Gas (LNG) in a lined hard rock cavern, and to develop essential technologies for constructing underground LNG storage facilities, a small pilot plant storing liquid nitrogen (LN2) has been constructed at the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM). The LN2 stored in the cavern will subject the host rock around the cavern to very low temperatures, which is expected to cause the development of an ice ring and the change of ground condition around the storage cavern. To investigate and monitor changes in ground conditions at this pilot plant site, geophysical, hydrogeological, and rock mechanical investigations were carried out. In particular, geophysical methods including borehole radar and three-dimensional (3D) resistivity surveys were used to identify and monitor the development of an ice ring, and other possible changes in ground conditions resulting from the very low temperature of LN2 in the storage tank. We acquired 3D resistivity data before and after storing the LN2, and the results were compared. From the 3D images obtained during the three phases of the resistivity monitoring survey, we delineated zones of distinct resistivity changes that are closely related to the storage of LN2. In these results, we observed a decrease in resistivity at the eastern part of the storage cavern. Comparing the hydrogeological data and Joint patterns around the storage cavern, we interpret this change in resistivity to result from changes in the groundwater flow pattern. Freezing of the host rock by the very low temperature of LN2 causes a drastic change in the hydrogeological conditions and groundwater flow patterns in this pilot plant.