• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권5호
• /
• pp.563-569
• /
• 2012

대용량 화력발전 보일러 과열기와 재열기 튜브는 과열에 취약하여 보일러 정지 시 튜브 내부의 산화 스케일 두께를 측정하여 과열상태를 평가한다. 산화스케일 두께측정에 의한 튜브 온도예측은 튜브의 발췌가 불가피하고 정확한 과열지점의 선정과 튜브의 초기운전온도가 확보되지 못하면 유의한 튜브온도예측결과를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한 해석적 방법에 의해 튜브 온도를 예측하는 경우 튜브 외부 연소가스에 대한 연소, 복사, 대류 및 난류유동에 대한 방대한 해석이 필요한 반면 순시적인 부하의 변동, 탄종의 변화 및 운전방법의 변화를 반영할 수 없으므로 지속적인 튜브의 온도를 예측할 수 없는 단점이 있다. 본 논문에서는 보일러 운전정보와 유로망 해석을 통해 튜브의 열유속을 계산하고 이를 이용하여 단시간에 튜브의 온도를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 기법을 Larson-Miller Parameter 법과 같은 실용적인 튜브 손상평가기법과 결합하면 유용한 고온손상감시의 수단으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제17권2호
• /
• pp.25-35
• /
• 1992

환경시료중의 삼중수소준위를 조사하기 위하여, 국내 12개 지역에서 채취한 생물시료(쌀, 채소, 솔잎)중의 삼중수소를 분석하였다. 생물시료중의 삼중수소는 동결건조법과 건조시료의 연소법에 의해 조직자유수 삼중수소 (TFWT: Tissue-Free Water Tritium)와 조직결합수 삼중수소 (TBT: Tissue-bound tritium)로 분류 추출하였으며, 액 체 섬광계수기(Liquid Scintillation Counter)를 이용하여 각 시료중의 삼중수소를 측정하였다. TFWT 농도는 쌀의 경우 $0.96{\sim}3.96Bq/l$, 배추는 $0.83{\sim}3.40 Bq/l$, 솔잎의 경우는 $1.02{\sim}3.01 Bq/l$ 범위의 값을 나타내었으며, TBT/TFWT의 평균 농도비는 쌀의 경우 0.94,배추는 1.71, 솔잎은 1.39의 결과를 나타내었다. TBT/TFWT 농도비가 1보다 높은 이유는 TBT가 TFWT보다 식물체 내에서의 체류기 간이 길기 때문인 것으로 추측되며, TBT/TFWT의 농도비는 식물의 종류, 삼중수소에 대한 식물체의 피폭시간, 기온, 습도 및 대기확산 인자에 의해 크게 좌우된다.

• 청정기술
• /
• 제27권3호
• /
• pp.269-274
• /
• 2021

바이오에너지는 탄소중립을 추구하는 방안 중 하나로 간주되고 있다. 그러나 수확된 식물 바이오매스를 연소하면 필연적으로 대기 중 이산화탄소는 일정기간 동안 화석을 연소할 때보다 더 많아진다. 본 논문에서는 이 탄소부채의 총량과 상환기간을 예측하고 최소화하는 방법을 제안한다. 사례연구로는 현재 사용되고 있는 화석연료를 바이오매스로 일시에 전환할 경우에 대한 탄소순환 영향평가를 수행한다. 이를 통해 탄소중립 개념의 근본적인 취약성을 지적한다. 바이오에너지의 지속가능성을 위한 실행방안으로는 숲 면적 감소분에 비례하는 추가식림 및 숲 질량 증가분에 비례하는 추가수확 공식을 제안하였다. 최적화 결과, 탄소부채 상환기간은 약 70년, 대기 중 이산화탄소는 최대 50% 이상, 정상상태에서 3% 증가가 예상된다. 이는 이론적으로 예측한 최상의 결과이며 실제로는 이보다 나쁠 것으로 추정된다. 따라서 바이오매스는 진정으로 탄소 중립적이지 않으며, 화석연료의 대체에너지원으로서 부적합하다. 본 연구에서 제안된 방법은 이미 사용 중인 바이오에너지의 현재 및 미래 탄소부채 최소화를 통해 탄소중립으로의 접근에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

• 공업화학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.373-380
• /
• 2022

본 연구에서는 화재 시 연기안전 등급 평가를 표준화하기 위해 Chung's equations 1, 2와 3을 확장하여 Chung's equations-V인 연기성능지수-V와 연기성장지수-V를 산정하였다. 5종류의 목재를 선별하여 ISO 5660-1의 규격에 의한 콘칼로리미터(cone calorimeter)법으로 연기지수들을 측정하였다. Chung's equation-VI에 따라 연기위험성지수-VI에 의한 연기위험성을 등급화 하였다. 연기위험성지수-VI는 PMMA(1) ≈ 단풍나무(1.01) < 물푸레나무(1.57) < 전나무(4.98) < 오동나무(46.15) < 적삼목(106.26)의 순서로 증가하였다. 단풍나무, 물푸레나무의 연기위험성이 가장 낮고, 오동나무, 적삼목이 가장 높은 것으로 예측되었다. 시험편 5종의 일산화탄소 평균생성속도는 0.0009~0.0024 g/s으로 나타났으며, 이들 목재는 기준 물질인 polymethyl methacrylate보다 불완전연소 물질임을 나타내었다. 선정된 목재들의 연기특성은 체적밀도가 높을수록 연기성능지수-V (SPI-V)이 증가하였고, 연기위험성지수-VI (SRI-VI)가 감소하였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.1074-1081
• /
• 2021

아산화질소(N₂O, Nitrous Oxide)는 6대 온실가스 중 하나로 대기 중에서 적외선을 흡수하여 온실효과를 유발하는 것으로 알려져 있다. 특히 지구온난화지수(GWP)는 CO₂에 비해 310배 높아 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 이슈화되고 있으며, 그에 따른 강력한 환경 규제 강화법들이 발의되고 있다. N₂O 저감 기술에는 물리적인 방식에 따라 농축회수, 촉매분해, 그리고 열분해로 구분할 수 있는데, 본 연구에서는 그 중 가장 효과적인 열분해 처리방식에 대해 논의하고자 일반적인 연소 조건 내 고온 열분해 방식을 이용하여 비용 저감과 함께 질소산화물을 저감시키는 온도 조건 및 반응 시간에 대한 정보를 제공하고자 한다. 열분해 조건으로 선정된 고온 영역은 1073 K부터 1373 K까지 100 K 간격을 두고 계산을 수행하였다. 1073 K과 1173 K의 온도조건에 경우, N₂O 저감율과 일산화질소 농도가 체류시간에 따라 비례관계를 이루는 것이 관측되었으며, 1273 K에 경우, 체류시간이 증가함에 따라 발생되는 역반응으로 인해 N₂O 저감율이 감소되는 것이 관측되었다. 특히 1373 K에 경우, 모든 체류시간에 대해 정반응과 역반응이 화학 평형상태에 도달하여 N₂O 저감에 대한 반응진행율이 오히려 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제5권7호
• /
• pp.835-841
• /
• 1995

Si$_3$N$_4$가 추진기관 연소조건 하에서 흑연의 산화와 마모를 효과적으로 방지하는 다층 코팅재료로 쓰일 수 있도록 하기 위하여 저압화학기상증착법(LPCVD)으로 Si$_3$N$_4$를 코팅할 때의 증착특성에 대해 연구하였다. 흑연 위에 pack cementation방법으로 SiC를 코팅하고 그 위에 저압화학기상증착법으로 Si$_3$N$_4$를 코팅 하였으며, 증착온도와 반응기체입력비를 변화시키면서 이에 따른 증착속도와 표면형상의 변화를 관찰하였다. 증착속도는 증착온도가 높아짐에 따라 처음에는 증가하다가 최대값을 나타낸 후 감소하는 경향을 나타냈으며, 그레인의 크기는 증착온도가 높아짐에 따라 작아지는 경향을 보였다. 한편, 반응기체의 입력비가 20$\leq$NH$_3$/SiH$_4$$\leq$40인 조건에서는 증착속도의 변화나 표면형상의 변화를 관찰할 수 없었다. 증착온도 800~130$0^{\circ}C$ 범위에서 증착된 Si$_3$N$_4$가 비정질상인 것을 XRD로 확인할 수 있었으며 130$0^{\circ}C$, 질소 분위기에서 2시간 동안 열처리하여 결정상인 Si$_3$N$_4$를 인을 수 있었다.

• 환경생물
• /
• 제34권3호
• /
• pp.216-221
• /
• 2016

다환방향족탄화수소류 (PAHs, Polycyclic aromatic hydrocarbons)는 열분해 또는 불완전연소 과정에서 발생하는 방향족 고리를 포함하고 있는 유기화합물질로서 생물 및 인간에 해를 입힐 수 있는 독성물질들로 알려져 있다. 이에 본 연구는 경기도 20곳 및 강원도 15곳에서 농업용수를 채취하여, 시료 중 PAHs 농도와 분포 특성을 규명하였다. 쉽고 간단하고 효과적인 케처스 추출법 및 d-SPE 정제법을 이용해 분석 시료를 준비한 후에 GC-MS/MS를 이용해 14종의 PAHs 분석하였다. 경기도 강원도 지역에서 채취한 모든 시료에서 Phenanthrene이 검출되었으며 경기도 지역의 phenanthrene 농도는 $0.82{\sim}2.56{\mu}g\;L^{-1}$였고 강원도 지역의 phenanthrene 농도는 $0.83{\sim}1.62{\mu}g\;L^{-1}$였다. 경기도 한 곳에서만 fluoranthene ($0.26{\mu}g\;L^{-1}$)이 검출되었다. 분석법의 효율과 신뢰성을 확신하기 위한 회수율 시험에서 60~110%의 회수율을 얻었다. 상대표준편차는 PAHs 14종 모두 20% 이하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권6호
• /
• pp.751-755
• /
• 2005

화석연료의 연소에 의해 발생하는 연소배가스에 포함된 이산화탄소는 대표적인 온실 가스로 알려졌으며 지구 온난화를 방지하기 위하여 다양한 제거 및 활용 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 연소배가스에서 분리된 이산화탄소를 마그네타이트 분말을 이용하여 재활용하기 위한 방안을 찾기 위한 노력의 일환으로 수행하였다. $FeSO_4{\cdot}7H_2O$와 NaOH 수용액을 혼합하여 알칼리도를 달리하고 산화제를 달리한 다음 합성온도를 50, 80, 90, $100^{\circ}C$로 하여 마그네타이트 분말을 제조하였으며 XRD와 SEM을 이용하여 분석하였다. 산성 영역보다 염기성 영역 그리고 합성온도가 높을수록 높은 결정성을 갖는 입방정(cubic) 형태의 스핀넬 타입 마그네타이트 분말이 합성되었다. TGA를 이용하여 합성된 분말의 수소에 의한 환원 및 이산화탄소 흡수에 의한 산화특성을 연구하였다. 그 결과, 낮은 합성온도와 산성영역에서는 입방정 형태를 갖는 분말이 생성되지 않았으며 대부분 무정형의 상만이 존재하였다. 그러나 합성온도가 높고 염기성 영역으로 갈수록 높은 결정성과 입방정 형태를 갖는 입자가 나타났다. 또한, 반응 시 산화제로 산소와 공기를 사용한 경우와 질소를 사용한 경우를 비교하였을 때, 산소 함량이 높을수록 우수한 결정성을 갖는 분말이 합성되었다. 합성된 분말을 사용하여 Redox 반응을 수행한 결과, $400^{\circ}C$ 이하에서는 수소에 의한 환원과 이산화탄소 흡수에 의한 산화 반응이 거의 일어나지 않았으나, $500^{\circ}C$에서는 환원 및 산화 반응이 잘 이루어졌다. 특히, 산소를 산화제로 사용하고 염기성영역(NaOH에 대한 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$의 몰랄농도비=2.0)에서 $100^{\circ}C$로 합성한 분말이 반응온도 $500^{\circ}C$에서 가장 높은 27.15 wt％의 환원량과 26.75 wt％의 산화량을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권2호
• /
• pp.365-370
• /
• 2012

국내 초임계 석탄화력발전소에 연소 후 $CO_2$ 포집공정을 설치하였을 경우에 예상되는 발전단가와 $CO_2$ 저감비용(Cost of $CO_2$ avoided)을 산출하였다. 본 연구에서 고려된 연소 후 $CO_2$ 포집기술은 이미 상업적으로 적용이 가능하고, 기존의 화력발전에 적용이 용이한 아민 화합물을 이용한 화학 흡수법을 기초로 하였으며, 경제성 평가를 위해 연간 발생하는 비용 및 발전량을 연간 균등화(Levelized)하여 발전단가를 산정하는 수명기간 중 발전단가 분석(LCCA: Life Cycle Cost Analysis) 방식을 활용하여 분석하였다. 경제성 평가에서 가장 중요한 항목 중 하나인 설비 투자비(건설비 등) 및 운영비 산출을 위해, 기존의 $CO_2$ 포집 설비가 없는 기준 석탄화력발전소의 건설비는 IEA(국제에너지기구)에서 제시하는 국내 초임계석탄화력 발전소(순출력 767 MW급)의 데이터를 활용하였으며, 석탄화력발전소에 $CO_2$ 포집설비가 추가된 경우에도 IEA에서 제시하는 기준 석탄화력발전소와 $CO_2$ 포집설비 설치 후의 OECD 평균 순공사비(Overnight cost) 증감분을 참조하여 계산하였다. 상기 데이터를 이용하여 기존 석탄화력발전소 및 $CO_2$ 포집 설비 설치 후의 발전단가 및 $CO_2$ 포집비용을 분석한 결과 $CO_2$ 포집설비 설치 후 발전 효율은 기존 초임계 석탄화력발전소의 발전효율 41%에서 31.6%로 약 9.4%가 저하되었으며, 발전단가는 기존의 45.5 USD/MWh에서 73.9 USD/MWh로 약 62%가 증가되었고 $CO_2$ 포집비용은 41.3 USD/$tCO_2$로 산출되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제47권5호
• /
• pp.572-579
• /
• 2009

본 연구에서는 분진폭발에 있어서 기초적 현상을 규명하고 분진의 화염구조와 메커니즘에 대하여 실험적으로 조사하였다. 실험장치는 길이 1.8 m, 단면이 0.15 m의 정방형인 수직연소관을 사용하였으며, 덕트 내를 전파하는 상방 분진층류화염과 화염면에 대하여 고속카메라를 사용하여 가시화하였다. 또한 슐리렌, 이온프로브, 열전대 등을 사용하여 예열대 및 반응대의 두께를 측정하였다. 석송자 분진화염의 예열대 두께는 4~13 mm로 탄화수소가스의 예혼합기 화염보다도 수배 크다. 입자화상유속법(PIV)에 의한 해석 결과, 예열대에서의 미연소 입자의 체류 시간은 입자의 열분해가스 생성에 필요하며, 체류시간은 화염전파속도, 입자속도 및 예열대 두께에 의존하는 것을 알았다.