• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.702-708
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• 2018

휘발성 유기 화합물(VOCs: volatile organic compounds)은 대기 오염 물질 중 하나로 주로 화석연료 연소, 도료를 사용하는 건축물 자재 등에서 발생한다. VOCs를 흡입하면 두통, 메스꺼움, 구토 등을 발생시켜 인체에 유해하며 심한 경우에는 기억상실을 유발하고, 백혈병의 발병율을 증가시킨다. 따라서 대기 중의 VOCs를 저감하기 위한 방법의 하나로 우리는 전기방사를 이용하여 폴리아크릴로니트릴과 플라이 애쉬 (PAN/FA: polyacrylonitrile/fly ash) 나노복합재를 성공적으로 제조하였다. 또한 이 복합재의 VOCs에 대한 흡착능력을 관찰하기 위해서 주사형 전자현미경(FE-SEM)을 통해 PAN/FA 나노 매트들의 형태학적 구조 관찰과 클로로폼, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 (chloroform, benzene, toluene and xylene) 등 VOCs 성분에 대한 흡착력 실험을 수행한 후 정성 및 정량 (chromatography/mass spectrometry: GC/MS)적으로 분석하였다. 그 결과 40wt%의 FA가 들어있는 PAN 나노섬유가 가장 작은 섬유 지름을 가지고 있었으며, 그 크기는 약 283nm인 것을 확인할 수 있었고, 다른 복합 멤브레인들과 비교하여 VOCs에 대한 흡착력이 우수하다는 것을 실험적으로 규명하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.663-668
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• 2017

염색 산업에서 발생하는 염색폐수는 적절한 처리가 필요한 유해 폐수로 분류된다. 파이롯트 규모의 선택적 무촉매 환원반응 (SNCR) 실험 장치에서 염색폐수를 연소 배가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감할 수 있는 첨가제로 사용하는 연구를 수행하였다. 염색 산업에서 배출되는 염색폐수는 환원제의 첨가제로 사용되기 위해서는 표준화된 제제 형태이어야 하며 이를 위해 여러 단계의 정제과정을 거쳤다. 엄격하게 처리되어야 할 염색폐수는 적어도 유용성 면에서 약 87%의 NO 저감 효율을 보일 정도로 만족할 만한 효율을 보이나, CO 제거에서는 거의 효과가 없는 것으로 나타났다. 첨가제 첨가효과는 $750-1150^{\circ}C$ 구간에서 처음에는 온도가 증가함에 NO 제거 효율이 증가하다가 그 다음에는 감소하는 형태를 보인다. 최적의 온도조건에서 최대의 NO 제거 효율은 87% 이었다. 염색폐수에 포함된 약 1000ppm의 Na 화합물의 영향으로 NO 저감 효율 면에서 약 10%의 효율 향상이 있었으며, 이와 더불어 첨가제를 첨가하지 않은 경우에 비해 $N_2O$ 저감 효율과 SNCR 반응의 반응온도 확장 면에서 뚜렷한 효율 증진을 얻을 수 있었다.

• 한국산림과학회지
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• 제95권4호
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• pp.405-414
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• 2006

우리나라는 제2차 공약기간(2013~2017년)부터 온실가스 의무감축국에 포함될 것으로 전망된다. 본 연구에서는 향후 협상에 대비하여 현재 국제적으로 진행되고 있는 목제품 탄소계정 논의 동향 및 방법별 특정을 살펴보고, 이에 따른 국내 탄소 배출량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 목제품 탄소계정 방법의 가장 큰 특정은 현행 IPCC 기본 접근법을 제외하고 목재 무역 규모에 따라 탄소 배출량에 큰 차이가 발생한다는 것이다. 축적변화 접근법은 국내에 존재하는 모든 목제품이 탄소축적 변화량으로 계정되기 때문에 순 목재수입국에 유리한 방법이다. 생산 접근법은 국내에서 생산된 목제품만을 대상으로 탄소축적 변화량을 평가하고 수입 목제품은 계정되지 않는다. 대기유출입 접근법은 목제품의 사용으로 인해 최종적으로 분해 연소가 발생하는 장소가 탄소 배출지로 평가되기 때문에 순 목재 수출국에 유리한 방법이다. 한편, 우리나라의 목제품 탄소축적 변화량을 추정한 결과, 2004년 현재 축적변화 접근법이 1.567 Tg C, 생산 접근법이 0.581 Tg C, 대기유출입 접근법이 -1.425 Tg C로, 순 목재수입국인 우리나라는 축적변화 접근법이 국내 탄소배출량 감소에 가장 유리한 방법인 반면, 대기유출입 접근법이 가장 불리한 방법이었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.804-815
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• 2019

화석연료의 고갈 및 지구 온난화 등 환경문제에 대응하기 위해 세계는 화석연료를 대신할 에너지에 대한 연구를 진행하였고, 그중 바이오매스가 대체에너지로써 주목받고 있다. 바이오매스는 재생 가능하고 탄소 중립(carbon neutral)적인 특성이 있으나 수분함량이 많고 낮은 에너지밀도를 가지므로 에너지 생산 시스템에 이용하기 위해서는 열화학적 변환 공정이 필요하다. 그중 하나인 가스화는 바이오매스로부터 수소, 일산화탄소, 메탄 등으로 구성된 합성가스(syngas)를 생성시켜 연료로써 이용할 수 있도록 해준다. 그러나 가스화 과정 중에 발생되는 타르와 입자상 물질은 배관, 연소 엔진, 발전 터빈 등에서 막힘 현상을 일으켜 공정 효율을 감소시키는 문제를 야기하므로 제거가 필요하다. 본 연구에서는 가스화 공정에서 발생되는 타르를 비롯한 입자물질에 대해 제거 효율이 뛰어난 필터를 사용하였으며, 타르로부터 필터 눈 막힘 현상을 방지하기 위해 pre-coating 기술을 적용하였다. pre-coating에 사용된 물질로써는 소석회와 활성탄(wood char)을 사용하였으며, 타르 및 입자에 대한 제거효율이 소석회 코팅의 경우 86 %, 활성탄(wood char)의 경우 80 %로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.558-567
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• 2020

본 연구는 항공기 운용 중 발생하는 구조 결함의 원인을 분석하기 위해 연료흐름분배기 장착 구조물의 결함특성을 확인하고자 한다. 일반적으로 항공기 운용 중 발생하는 체계 진동과 구성품 단일 진동에 의해 구조 결함이 야기된다. 결함을 정의하고 설계 및 운용 분석으로 이어지는 과정을 통해 원인 규명 방법을 제시하고자 한다. 연료흐름분배기는 급격한 유량의 증가로 인한 압력의 변화로 발생되는 진동에 의해 지지구조의 결함이 발생되었다. 지지구조에 발생하는 하중 특성 및 파단면 분석을 통해 초기 균열이 반복하중으로 인해 피로균열이 발생하였다. 연료흐름분배기 지지구조 결함은 항공기 운용분석 결과 기종별 기동 및 비행시간은 균열과 직접적인 상관관계가 적고, 후기연소(A/B) 사용과 관련이 있다. 결함에 대한 개선을 위해 연료흐름분배기 하부 장착 Bracket의 균열 부위에 정적 및 수명해석을 통해 구조 보강형상을 확정하였다. 보강에 대한 분석 결과 구조 강도 최소 마진이 +0.15로 구조 건전성을 확인하였고, 구조 수명 분석결과 해당 부위에 응력이 15Ksi 이하로 작용하였으며 피로 수명이 7,700 Cycle 이상임을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.1-9
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• 2008

이산화탄소는 다른 어떤 가스계 소화약제보다도 화재를 안전하게 진압하는 소화약제로서 다양한 방호구역과 화재에 대하여 널리 사용되고 있다. 성능위주설계 개념에 따라 이산화탄소 소화설비는 설계 단계에서 해당 방호구역의 발생 가능한 화재시나리오에 따라 소화성능을 확인할 필요가 있다. 본 연구에서는 $100m^3$의 체적을 갖는 기계실의 석유 유출(설계)화재시 개구부의 크기가 $CO_2$ 소화설비의 소화성능과 유동장의 유동특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. 소화완료 시간은 개구부의 면적 크기에 비례하여 증가하였고, 3가지 화재모델의 소화완료 시간 모두 $CO_2$ 소화설비의 성능기준에 부합하였다. 개구부의 질량 유동율은 화재 열방출과 $CO_2$ 소화약제 분사의 복합적인 작용에 의해 영향을 받았다. $CO_2$ 소화약제 분사 완료 후 방호구역의 산소농도는 화재모델 모두 연소한계산소농도 보다 적었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권6호
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• pp.52-57
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• 2014

본 연구는 건축 구조물의 방화 등으로 인해서 발생한 가연물의 연소현상을 분석하여 화재발생 시점을 예측하기 위한 기초 방안을 제시하였다. 이를 위해서 계단실 화재사고 사례로부터 가연물을 인터폰 개별현관기(이하 '인터폰'으로 표시)로 선정하고 룸코너시험기(room corner test equipment)에서 화재실험을 실시하여 시간 변화에 따른 발열량을 산출하였으며, 화재시뮬레이션 프로그램인 fire dynamics simulator (FDS)를 사용하여 화재성상 변화에 따라서 발화지점 하층부로 연기가 유입되는 시간을 비교하였다. 그 결과 가연물이 ABS 재질로 구성된 인터폰은 계단실 총 체적 공간 $291.3m^3$, 바닥면적 $23.3m^2$, 층간 높이 2.5 m인 경우 발화원의 열 유속 및 환경 조건에 따라서 최대 4.93배 정도 연기 유입 시간이 차이가 나는 것을 확인하였다. 본 연구는 가연물의 열화학적 특성 변화를 고려한 실험 자료를 해석모델에 적용하여 화재감식을 분석적으로 판단하는데 유용한 자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.75-85
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• 2018

2016년 6월 영국 그렌펠 타워 화재는 외단열에 의한 수직화재확산으로 인한 대표적인 피해사례이다. 외단열 공법에서 많이 사용되는 유기단열재는 단열성능이 좋은 반면 화재에 취약한 단점이 있다. 알루미늄 복합패널을 외벽 마감재로 사용하는 외단열 공법에서 알루미늄 내부에 사용되는 플라스틱은 수직 화재확산의 원인으로 지목되고 있다. 알루미늄복합패널을 외벽에 고정하기 위해 사용되는 철재 프레임 때문에 외벽과 외벽 마감재 사이에 중공층이 형성된다. 외벽에 화재가 발생하면 가연성외벽의 연소뿐만 아니라 단열재로부터 발생된 화염이 중공층을 통해 수직으로 급격히 확산되어 인명 및 재산피해가 발생할 수 있다. 국내의 경우 국토교통부고시 2015 - 744에 의한 소재단위 성능시험이 수행되고 있으며, 영국에서는 실제 규모의 화재시험으로 외벽의 수직화재확산 시간의 측정이 가능한 BS8414 시험이 시행되고 있다. 본 연구에서는 현행 국내 고시 기준으로 적합한 준불연 소재의 알루미늄복합패널을 대상으로 영국에서 시행되고 있는 실규모 외벽화재시험(BS 8414)을 수행하여 수직화재확산에 대한 거동 관찰과 현재 마감재료의 소재단위 평가의 한계를 확인하고자 하며, 실제 규모의 화재 시험을 통한 외벽화재 화재확산 방지를 위한 시스템 도입 필요성 확인하고자 한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.37-47
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• 1999

부유중인 분진의 화재 및 용기 또는 파이프의 미세한 균열에서 비산되는 가연성 액체의 분무화재의 위험성은 착화후의 고속 확산과 높은 열방출율로 인하여 매우 높은 것으로 알려졌다. 이에 대한 연구는 주로 실험적으로나 또는 거시적인 관점의 해석으로 제한되어 왔다. 본 연구는 미시적인 관점의 해석으로서 분진 및 분무를 가연성 미세 액적으로 가정하여 그의 증발과 착화에 대하여 연구하였다. 첫 단계로서 일열의 액적 배열을 계산영역으로 하여, 비정상 이차원 보존방정식들을 적용하였다. 수치해석은 일반화된 비직교 좌표계를 사용하였고, 화학반응은 Arrhenius의 법칙에 의하여 반응속도가 제어되는 일단계 반응을 고려하였다. 계산결과는 액적 주위의 온도와 반응물질의 농도분포를 시간에 따라 보여준다. 주위의 산소가 증발하는 액적의 연료와 섞이기 시작하고 착화 조건에 다다르면, 급격한 발열반응이 예혼합된 가스로부터 일어나기 시작한다. 최대온도 영역은 점차적으로 액적 표면으로 이동하며 최대온도는 착화이후 급격히 상승한다. 연료와 산소의 농도는 최대온도 영역 근처에서 최소값을 보인다. 따라서 착화순간에는 예혼합연소의 양상을 띠는 것으로 나타났다. 이후에는 예혼합 가스의 소멸로 확산연소의 양상을 띠게 된다. 액적간의 거리는 중요한 요소로서 멀리 떨어져 있는 경우부터 액적간의 거리가 가까워지면 착화지연 시간이 줄여들어 착화가 빨리 일어나는 것으로 관찰되었다. 또한 착화 후에는 최대온도 영역이 일열의 중심선으로부터 멀어지는 것으로 나타났는데 이것은 중심부근의 산소가 먼저 소모되고 외부로부터의 산소공급도 화염에 의해 차단되어 나타나는 현상이다. 이번 연구로 미세적인 착화현상에 대한 이해를 높이게 되었고 추후 복잡한 배열에 대한 연구도 가능할 것이다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.15-23
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• 2007

일반주택 화재시 가연성이 높은 폴리우레탄폼 소재의 소파가 연소될 때 다량의 독성가스가 포함된 연기가 발생한다. 이 경우 실내거주자는 고온의 연기와 독성가스로 인해 피난의 어려움을 겪고, 극단적인 경우 사망에 이르게 된다. 본 연구에서는 다세대주택 화재시 계단실 개구부의 개폐조건이 화재실과 계단실의 화재특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. 화재실험에서 얻어진 유동장의 온도, 일산화탄소 농도 및 연기가시거리의 자료를 분석하여 화재안전한계 기준값과 부분유효량에 근거한 화재위험평가를 하였다. 화재실의 경우, 온도와 일산화탄소 농도는 각각 최대 $290^{\circ}C$와 4,740 ppm이며, 온도에 의한 거주자의 불능상태 도달시간은 발화 후 약 144초이다. 계단실의 경우, 창문이 개방된 경우의 온도와 일산화탄소 농도는 화재안전한계 기준 값 이하로서 개방되지 알은 경우 보다 크게 감소되었다. 또 계단실의 연기가시거리는 개방된 경우가 개방되지 않은 경우보다 화재안전한계 기준 값에 더 빨리 도달되었다. 결론적으로 다세대주택 계단실의 개구부를 개방할 경우 거주자의 화재위험 가능성은 낮아진다.