• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.102.2-102.2
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• 2015

진공 시스템의 기저상태를 지배하는 것은 대부분의 경우 용기 내면에 수십 단원자 층 정도로 흡착되어 있는 물이다. 용기 압력이 10-9 mbar 대가 될 때까지는 잔류기체의 90% 이상이 수분이고 압력을 10분의 1로 떨어뜨리려면 10배의 시간이 더 필요하다는 소위 1/t 법칙은 광범위한 흡착에너지를 가지는 물분자의 표면방출 특성으로 잘 설명되어진다. 용기가열 등 적극적인 표면처리를 하지 않고 전형적인 압력변화 양상은 그대로 유지하면서 절대적인 시간을 줄이는 가장 직접적인 방법은 물 배기속도를 가능한 한 높이는 것이지만 대부분의 고진공 펌프들에서 물배기속도만 더 증가하도록 만드는 것은 쉽지 않다. 크라이오 워터펌프(CWP: cryo-water pump)는 바로 이런 고민을 제대로 해결할 수 있는 유일한 실용적인 방안이라고 말할 수 있다. 다른 기체분자들의 배기는 일단 염두에 두지 않고 물배기만을 열심히 해서 배기시간을 단축하고 도달 진공도를 낮추는 것을 목표로 하는 장치가 CWP이다. CWP는 모든 기체에 반응하는 정통적인 크라이오 펌프에 비해 훨씬 간단하고 저렴하게 만들 수 있으면서도 진공 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있지만 그동안은 물배기의 필요성에 대한 인식이 미흡하고, 또 부수적이고 추가적인 비용이 드는 것으로 생각되어 주목을 받지 못했지만 디스플레이와 반도체 산업을 필두로 물분압을 낮추고 생산수율을 높이는 것에 점점 더 관심이 높아지면서 CWP에 대한 수요도 높아지고 있다. CWP의 물배기는 아주 단순한 응축현상에 의존하므로 물리적으로 이해하고 성능을 예측하는 것이 직관적이지만 사용용도에 따라 물 이외의 기체분자들은 잘 통과시키면서 물배기는 최대화하는 최적설계가 요구되거나 터보분자펌프(TMP)와 같이 이질적인 고진공펌프와 조합하여 사용하는 경우 기체 온도 의존성을 고려해야 하는 등 까다로운 점이 있다. 본 보고에서는 CWP+TMP로 구성된 복합진공배기시스템을 설계하면서 CWP만의 물배기성능과 복합 시스템의 물 및 알곤 배기성능을 예측하고, 두 펌프의 상호관계에 대해 분석하며, 실제 만들어진 복합배기시스템을 사용하여 실험적으로 구한 물 및 알곤 배기속도 측정결과에 대해서도 간단하게 논의하려고 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1223-1230
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• 1989

본 연구에서는 이러한 관점으로부터, 개방식 연촉매치를 상정하여, 백금의 모노리스형 촉매를 이용한 메타놀예%%합형 촉매연소기의 정상운전의 실용성에 관한 실험 및 수치계산을 행하였다. 먼저 촉매연소기의 온도분포 및 배기가스 온도분포를 파악하고, 촉매연소기의 실용성을 평가하기 위하여 실내환경예측을 행하였다. 또한 실험만으로는 연소기의 여러가지 운전조건에 관한 전테이타를 얻는 것은 어렵다. 이 때문에 본 연구에서는, 이전의 연구에서 이용한 계산과 같이 메타놀이 완전연소하는 는 것으로 보고 중간산하물의 생성을 무시한 1차원 수치계산모델로 연소특성, 배기가 스의 배출특성등의 예측을 하였으며, 명종 운전 파라메타의 설정한계 등에 대하여 검토를 행하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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• 1999.10a
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• pp.176-180
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• 1999

미지 플랜트의 인식방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있으며, 하나는 연역적 방법으로서 대상 플랜트에 대한 열적·유체 역학적 법칙을 사용하여 물리적으로 모델을 수식화하는 방식이고, 다른 하나는 귀납적 방법으로서 측정된 입출력데이터에 의해 역으로 구조를 찾아가는 방식이다. 본 논문에서는 후자의 방법으로 가스터빈 발전소의 배기가스 온도계통 모델을 구하기 위해 현장에서 운전 데이터를 취득하였다. 그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 경험적으로 구현한 모델이 실제 운전데이터와 유사한 특성을 보임을 알 수 있었다. 이렇게 구현된 모델은 향후 발전소용 가스터빈 제어시스템을 새로이 구축하거나 튜닝하고자 할 때 배기가스 온도제어계통을 설계하는데 기초자료로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.148-148
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• 2013

스퍼터 이온펌프(Sputter Ion Pump)는 주로 화학흡착으로 동작하며 기계적 진동이 없고, 기름 등의 오염 물질을 배출하지 않으며, 수명이 길어 초고청정 진공이 요구되는 표면실험장치, 표면분석계, 입자가속기 등에서 널리 사용 되고 있다. 일정한 지름을 갖는 다수의 원통 양극과 그 양단에 두개의 음극판을 배치시킨 후, 양극과 음극 사이에 수 kV의 전압을 걸고 원통의 축방향으로 자장을 인가하면 페닝 방전이 발생한다. 냉음극에서 방출된 전자는 양극으로 비행하면서 가스를 이온화한다. 이온분자는 가스흡수성 게터재료로 된 음극에 충돌하여 스퍼터링을 일으키며 게터막를 주변에 증착시킨다. 이온 및 중성 가스는 게터 고체막 속에 주입 포획되는 형태로 배기된다. 스퍼터 이온펌프는 $10^{-5}$ Pa 부근에서 최대 배기속도를 가지며, 압력이 낮아질 수록, 특히 $10^{-10}$ Pa영역 이하에서는 그 배기속도가 급격히 저하되며, $10^{-10}$ Pa영역에서는 배기능력을 거의 상실한다. 따라서 스퍼터 이온펌프 단독으로 진공시스템을 배기할 때 도달압력은 $10^{-9}$ Pa 영역에 머무르게 되며, $10^{-10}$ Pa 이하의 극고진공을 얻기 위해서는, $10^{-8}$ Pa 이하의 압력에서 배기 속도가 압력과 무관한 흡착펌프(getter pump)와 이온펌프를 조합하여 사용한다. 본 실험에서는 $600^{\circ}C$ 이상의 온도로 진공로에서 탈개스시킨 진공용기를 배기속도 450, 60, 30, 20, 5, 3 l/s의 6종류의 이온펌프와 배기속도 400 l/s, 100 l/s의 non-evaporable getter (NEG) 펌프를 조합시켜 배기하여 그 배기 특성을 비교하였다. 도달 압력은 이온펌프의 배기속도가 클수록 낮아지는 경향을 보여주었다. 450 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG를 조합하여 배기시킬 때 도달 압력은 ~$2{\times}10^{-10}$ Pa을 기록하여 가장 낮았으며, 3 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG를 조합하였을 때는 $ 2{\sim}3{\times}10^{-8}$ Pa을 기록하였다. 450 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG를 조합한 경우 잔류가스의 대부분이 수소였으나, 3 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG의 조합한 경우에는 메탄의 잔류량이 수소 보다 많았다. 이 결과는 메탄을 배기하지 못하는 NEG의 배기 특성을 보완하기 위해서는 일정 배기속도 이상의 이온 펌프가 필요함을 보여준다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.12
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• pp.1121-1126
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• 2010

This study is to investigate the effects of aromatics and T90 for low cetane number (CN) fuels on combustion and exhaust emissions in low-temperature diesel combustion. We use a 1.9-L common rail direct injection diesel engine at 1500 rpm and 2.6 bar BMEP. Low temperature diesel combustion was achieved via a high external EGR rate and strategic injection control. The tested fuels four sets: the aromatic content was 20% (A20) or 45% (A45) and the T90 temperature was $270^{\circ}C$ (T270) or $340^{\circ}C$ (T340) with CN 30. Given the engine operating conditions, the T90 was the stronger factor on the ignition delay time, resulting in a longer ignition delay time for higher T90 fuels. All the fuels produced nearly zero PM because of the extension of the ignition delay time induced by the low cetane number. The aromatic content was the main factor that affected the NOx and the NOx increased with the aromatic content.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.4
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• pp.485-490
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• 2010

MILD (Moderate and Intense Low Oxygen Dilution) combustion is a technique which is able to reduce NOx formation and to uniform temperature distribution in the furnace by recirculating the exhaust gas to the fresh air and fuel. This study focuses on finding optimal condition of MILD combustor by changing equivalence ratio with fuel and air flow. The present experiment employs six thermocouple sensors in the furnace, and two concentration probes of NOx and CO at the exhaust exit pipe respectively. The MILD combustion phenomena have been observed at the condition of equivalent ratios of 0.71~0.73, and the temperature uniformity, NOx and CO concentration are also examined at the MILD combustion condition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.119.1-119.1
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• 2016

크라이오 워터펌프(CWP)는 크라이오 펌프(CP)와 달리 10 K 활성탄 어레이는 장착하지 않고 100 K 정도로 냉각시킨 배플만을 사용하여 물의 배기속도를 최적화 하는 데 초점을 맞춘 진공펌프다. 용기 압력이 10-9 mbar 대가 될 때까지는 잔류기체의 90% 이상이 수분이므로 다른 기체들의 배기 보다는 물을 잘 배기하는 것이 배기시간을 단축하고 도달 진공도를 낮추는 첩경이라는 아이디어에 근거를 두고 있다. CWP는 물 흡착확률을 거의 1에 가깝게 만들어서 오리피스 컨덕턴스에 육박하는 이상적인 펌프를 제작할 수 있지만 용도상 직부형(close type), 통과형(in-line type) 및 내장형(in-vessel type) 등 세 가지 다른 형태에 따라 성능도 약간씩 다르다. CWP는 모든 기체에 반응하는 정통적인 CP에 비해 훨씬 간단하고 저렴하게 만들 수 있으면서도 진공 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있지만 물 이외의 기체들을 배기할 펌프가 필요하다는 측면에서 활용에 제약이 있다. 만일 TMP를 이미 사용하고 있거나 작은 TMP를 추가로 달아서 충분히 작동이 가능한 시스템이면서 수분 발생이 많은 곳이나, 또 활성탄의 오염이나 산소 분위기 등 CP 투입이 꺼려지는 환경이라면 CWP 사용이 좋은 선택이 될 수 있다. CWP의 물 배기용량은 CP의 알곤이나 질소 배기용량에 준하는 크기로 0.5g/cm2 이상임이 실험적으로 입증되었다. 따라서 일반적인 상황에서 정상 작동시 대부분의 기체는 TMP로 배출하고 잔류 수분만 포집하므로 CP처럼 주기적인 재생이 필요 없다. 필요하다면 CWP는 금속 표면에 응축된 물을 드라이펌프 작동만으로 쉽게 제거할 수 있고 혹시 오염 물질이 붙어도 세척이 용이하다. 이런 사용상 융통성과 여러 가지 장점에도 불구하고 그동안 물배기에 대한 인식이 미흡하고, 또 부수적이고 추가적인 비용이 드는 것으로 생각되어 주목을 받지 못했지만 디스플레이와 반도체 산업을 필두로 물 분압을 낮추고 생산수율을 높이는 것에 점점 더 관심이 높아지면서 CWP에 대한 수요도 높아지고 있다. 본 보고에서는 20인치 통과형 CWP를 만들고 14인치 TMP에 얹어 복합 진공배기시스템을 구성한 후 물 배기속도와 알곤, 질소 및 수소 배기속도를 측정하고 예측치와 비교했다. 아울러 물 배기용량 측정 및 CWP의 온도제어와 펌프재생 특성 평가 결과도 정리했다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.32 no.8
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• pp.597-603
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• 2008

The catalyzed diesel particulate filter (CDPF) is widely used for collecting soot from the exhaust gas of diesel engine. However, the CDPF need being regenerated after the soot accumulation. It is important to know characteristics of regeneration for CDPF with variation of exhaust gas temperature and composition. This study presents characteristics of regeneration according to variable exhaust gas composition. Furthermore, the experiment were performed variable gas temperature of CDPF inlet gas at each exhaust gas composition. Test-rig is used to control at each in let gas temperature and composition during regeneration of CDPF. Reaction intensity($I_c$) is used to compare with each result. Experimental results indicated that increased concentration of $NO_x$ and $O_2$ lead to regenerate more greatly. Also, higher temperature of exhaust gas leads to make CDPF cleaner.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.21 no.3
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• pp.53-60
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• 2017

Various researches have been conducted for the reduction of NOx at the combustion furnace and exhaust gas recirculation method is commonly used technology for NOx reduction. The present research adopted coanda nozzles at the outside pipes of furnace to entrain the exhaust gas for the exhaust gas recirculation and the mixed gas was ejected to the tangential direction to cause the swirl flow in the furnace. The combustion flow characteristics in the exhaust gas recirculation burner with coanda nozzle has been elucidated by analyzing the swirl flow streamlines, temepraure and reaction rate distribution in the furnace. The exhaust gas entrained flow rate has been investigated by changing the excess air factor and coanda nozzle gap and the exhaust gas entrained flow rate increased with the increase of excess air factor and it decreased with the increase of coanda nozzle gap. The mean temperature at the exit plane of exhaust gas decreased with the excess air factor and it was little affected by the increase of coanda nozzle gap. The NOx mass fraction at the exhaust gas exit plane remarkably decreased with the excess air factor and it was also little affected by the increase of coanda nozzle gap.

• Clean Technology
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• v.28 no.2
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• pp.131-137
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• 2022

The semiconductor process currently emits various by-products and unused gases. Emissions containing pollutants are generally classified into categories such as organic, acid, alkali, thermal, and cabinet exhaust. They are discharged after treatment in an atmospheric prevention facility suitable for each exhaust type. The main components of organic exhaust are volatile organic compounds (VOC), which is a generic term for oxygen-containing hydrocarbons, sulfur-containing hydrocarbons, and volatile hydrocarbons, while the main components of alkali exhaust include ammonia and tetramethylammonium hydroxide. The purpose of this study was to determine the combustion characteristics and analyze the NO_X reduction rate by maintaining a direct combustion and temperature to process organic and alkaline exhaust gases simultaneously. Acetone, isopropyl alcohol (IPA), and propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) were used as VOCs and ammonia was used as an alkali exhaust material. Independent and VOC-ammonia mixture combustion tests were conducted for each material. The combustion tests for the VOCs confirmed that complete combustion occurred at an equivalence ratio of 1.4. In the ammonia combustion test, the NO_X concentration decreased at a lower equivalence ratio. In the co-combustion of VOC and ammonia, NO was dominant in the NO_X emission while NO₂ was detected at approximately 10 ppm. Overall, the concentration of nitrogen oxide decreased due to the activation of the oxidation reaction as the reaction temperature increased. On the other hand, the concentration of carbon dioxide increased. Flameless combustion with an electric heat source achieved successful combustion of VOC and ammonia. This technology is expected to have advantages in cost and compactness compared to existing organic and alkaline treatment systems applied separately.