• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.143-147
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• 2007

케로신과 디젤은 단일 구성물이 아닌 여러 가지 탄화수소 연료로 이루어진 혼합연료이며 화학반응 메커니즘에 대한 모델링이 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 Dagaut가 개발한 298 화학종, 2352 화학반응 단계를 이용하였으며 완전혼합반응기 연소모델을 적용하여 농후 연소 비평형 화학 반응을 계산하였다. 또한 Frenklach의 soot 모델을 적용하여 soot 생성 연구를 수행하였으며 Dagaut의 화학반응 모델에 Appel이 제안한 화학 반응 단계를 추가하여 케로신과 디젤 연료에 대한 soot 모사를 가능하게 하였으며 수정된 모델은 간단한 soot 반응 메커니즘을 사용하였음에도 불구하고 soot 생성 예측이 가능하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1465-1472
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• 2009

완전혼합 반응기에서 외부로의 열손실이 $CH_4/air$예혼합화염의 NOx 생성특성에 미치는 영향을 수치해석으로 검토하였다. 주요 결과로서, 단열조건에서 NOx는 체류시간에 따라 급격히 증가하는 반면에, 열손실이 고려될 때 열전 달 상수와 체류시간의 증가에 따라 NOx 저감현상이 뚜렷하게 발생하였다. 민감도 해석을 통해 열손실율이 증가함에 따라 Thermal NO 기구와 Re-burning NO 기구는 NOx 저감에 크게 기여하는 반면, Prompt NO 기구와 $N_2O$-경유 NO 기구는 오히려 NOx 증가에 기여함을 확인하였다. NOx 생성기구는 열전달 상수 및 체류시간의 변화에 따라 매우 복합한 특성을 갖지만, NOx 농도는 독립된 Thermal NO 기구에 의해 표현될 수 있었다. 이를 통해 실용 $CH_4/air$예혼합 연소기에서 NOx 농도를 예측할 수 있는 열손실율과 체류시간을 조합한 새로운 NOx 상관식이 도출되었다.

• 한국양식학회지
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• 제7권4호
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• pp.239-249
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• 1994

본 연구는 수질관리를 위한 양식장 순환수 처리를 위하여 유동층공법을 이용할 시, 수리학적 모델인자를 결정하기 위하여 반응기의 혼합특성과 산소전달 특성을 파악하는 연구이다. 삼상유동층 반응기의 dye test에서 얻은 결과 분산$(\sigma^2)$, 분산수 $(D/{\mu}L)$를 살펴보면 분산은 0.47이상이고 분산수는$0.35\~\infty$로 높은분산상태를 나타내는 이상적인 완전혼합반응기로 판단된다. 총괄산소전달계수 값을 측정한 결과 공기주입율이 클수록, 메디아농도가 작을수록, 메디아 입경크기가 작을수록 큰 값을 나타내었다. 총괄산소전달계수$(K_{La})$가 반응조 직경과 draft tube 직경비, 공기주입율, 메디아 농도, 메디아 입경크기에 따른 의존성을 파악하면 아래와 같이 표현된다. $$K_{La}\;=\;44.9(D_i/D_c)^{-0.4611}\;A_f^{0.8622}\;C_m^{-0.0746}\;d_p^{-0.4302}$$

• 대한토목학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.45-53
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• 1987

본(本) 연구(硏究)의 목적(目的)은 충전상(充塡床) 호기성(好氣性) 생물막공법(生物膜工法)의 반응속도론(反應速度論)을 구명(究明)하는 것으로서, 폭기(曝氣)되는 충전상(充塡床) 반응조(反應槽)에 합성폐수(合成廢水)를 주입(注入)함으로써 실험(實驗)이 수행(遂行)되었다. 유리구슬을 매질(媒質)로 채운 반응조(反應槽)의 공칭체류시간(公稱滯留時間)은 5시간(時間)이었으며, 반응조내(反應槽內)에서의 흐름형태는 소금용액을 사용한 추적자(追跡子) 실험(實驗) 결과(結果) 완전혼합형(完全混合形)이었음이 알려졌다. 연구결과(硏究結果)에 따르면 유기물(有機物) 용적부하(容積負荷)가 증가함에 따라 미생물막(微生物膜)의 성장(成長)에 의하여 반응구내(反應構內)에서의 미생물량(微生物量)이 증가함으로 F/M는 거의 일정(一定)한 값으로 유지(維持)되었다. 또한 충전상(充塡床) 호기성(好氣性) 생물막공법(生物膜工法)이 슬러지반송(返送)이 있는 완전혼합(完全混合) 활성(活性)슬러지 공법(工法)의 반응속도론(反應速度論)에 의하여 해석될 수 있음이 구명(究明)되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.17-17
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• 1997

극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.90-96
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• 2018

기성 유동상 반응기(AFBR)의 수리학적 특성을 고찰하기 위해 "무담체 모드"와 "담체 충진 모드"의 두 가지 모드에서 추적자 실험을 수행하였다. 각 모드에서 동일한 실험조건으로 실험을 수행하여 수리학적 수치들이 유도되었고 실제 반응기의 수리학적 특성파악에 필요한 데이터를 얻어 해석하였다. 두 가지모드에서의 수리학적 해석을 위해 담체는 비 반응성이고 분산계수가 상수라는 가정으로 비 반응성 추적자의 일차원-비 정상상태 농도분포의 분산모델을 사용하였다. 실험결과 담체는 반응기 내부에서의 혼합효과를 크게 증가시켰다. 담체를 충진하지 않은 경우 충진한 경우에 비해 분산계수는 최소 1자리 수 이상 작게 나타났다. 담체가 없는 경우 실험영역(Pe⦤0.83cm/s)에서 이류흐름이 지배적 흐름이었고 반응기의 흐름형태는 마개흐름형 반응기(PFR)에 근접하였다. 이 때 분산계수는 0.83cm/s까지 겉보기유속에 비례적으로 증가하였다. 그러나 담체가 충진된 경우, 흐름형태는 마개흐름형 반응기 (PFR)과 완전혼합형 반응기(CMFR)사이에 있음을 나타내었으며 분산계수는 겉보기유속이 0.41cm/s에서 거의 최대치에 도달한 후 0.82cm/s까지 유사한 수치를 나타내었다. 본 실험조건에서 분산계수는 액체 레이놀즈수(Re) 또는 입자 레이놀즈수(Rep)에 비례하였다.

• KSBB Journal
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• 제5권1호
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• pp.59-67
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• 1990

생성물의 분리 및 효소의 회수를 위하여 수평흐름 한외여과장치를 부착한 기포탑에서 섬유소의 연속적인 효소 가수분해 반응을 연구하였다. 기포탑을 효소 가수분해 반응 공정에 이용할 경우 기체유속의 범위는 1-3cm / sec로 기포의 합체현상이 발생하지 않는 dispersed bubble flow 영역이 적합하며 혼합도 거의 완전하게 이루어짐을 확인하였다. 효소 회수장치에 한계분자량이 $10^4$인 여과막을 사용하였을 경우 효소의 활성이 저하되지 않은 채 대부분이 회수되었고 glucose 및 cellobiose의 배제율은 0이었다. 따라서 수평흐름 한외 여과장치는 효소의 연속회수장치로 작합하였으며 반응생성물이 연속적인 분리로 섬유소의 당화율을 증가시켰다. 화분식 반응의 경우 반응시간이 8시간이내에서 실험치는 성능식에 잘 부합되었으나 반연속식 및 연속식 반응의 경우에는 이론값과 차이가 있었다. 이는 반응기 내에서의 효소의 변성에 기인된다. 반연속식 및 연속식 반응의 경우 희석율을 증가시킴에 따라 전환율은 증가하나 반응액중의 환원당의 농도는 낮아진다. 따라서 적정한 기질 공급속도 및 희석율은 효소의 회수비용, 생성물의 농축비용 및 기질의 공급비용등의 경제적 요소를 고려하여 판단하여야 한다. 이상의 결과로부터 수평흐름 한외여과장치를 효소 회수장치로 기포탑에 응용할 경우, 효소의 재사용이 가능할 뿐 아니라 당화율을 증가시킴으로서 연속반응기로 효과적이라고 판단되었다.

• 환경위생공학
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• 제15권3호
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• pp.88-93
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• 2000

VOCs의 촉매산화 공정에서 다성분 VOCs 혼합물의 간섭효과와 독성저감에 고나해 연구를 수행하였다. VOCs로는 benzene, toluene, styrene을 선정하였고, 0.5% $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$를 촉매로 사용하였다. 각 VOCs의 반응성은 치환기의 종류에 따라 결합력이 다르기 때문에 benzene > toluene > styrene의 순으로 완전산화 반응이 잘 진행되었다. VOCs의 혼합물의 경우 각 VOCs는 서로 억제제로 작용하여 오나전산화 전환율을 감소시켰는데 이는 촉매표면에 각각의 VOCs가 경쟁 흡착하기 때문으로 styrene > toluene > benzene의 순으로 간섭효과가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이성분계 혼합 VOCs의 경우 혼합비에 따른 완전산화 전환율은 간섭효과가 작은 VOCs의 경우 상대 VOCs의 농도가 작을수록 전환율이 크게 나타났으며, 간섭효과가 큰 VOCs의 경우에는 상대 VOCs의 농도에 관계없이 자신의 부분농도에 반비레하는 현상을 보였다. 따라서 VOCs의 독성저감 기술로 촉매산화공정을 추천할 수 있으며, 실제공정과 같은 혼합물의 경우에도 단일성분의 전환특성과 혼합물의 간섭효과로부터 공정조건을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1149-1158
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• 2000

염색폐수를 생물학적으로 처리하여 방류하는 연속으로 연결되어있는 6개의 단으로 구성된 폐수처리시설에서 폐수 유동을 관찰하고 처리공정에 영향을 줄 수 있는 요인들을 찾기 위해 동위원소를 이용한 추적자 실험을 수행하였다. 추적자로 약 20mCi의 $^{131}I$를 첫 번째 단의 폐수 유입부에 투입하고 각 단에 방사선 검출기를 설치하여 시간에 따른 추적자 농도변화를 측정하였다. 측정된 데이터를 Perfect Mixers in Series Model을 이용한 분석을 통하여 평균체재시간과 시스템에서의 유동 특성 파라미터들을 계산하였다. 시스템의 평균체재시간은 설계치인 22.3시간의 76%인 17시간으로 계산되었다. 시스템을 구성하고 있는 6개의 단 중에서 제1단은 완전혼합기(perfect mixer)로서의 특성을 보이지 않았으나, 나머지 5개의 단은 완전혼합기와 같이 작동하였다. 제1단의 출력은 상호 교환이 일어나는 탱크를 가진 완전혼합기 모델로 모사한 출력과 좋은 일치를 보였다. 이 교환되는 탱크의 크기는 전체의 약 4분의 1인 것으로 분석되었다. 체재시간분포 실험의 결과는 유입 폐수의 방사선 전처리를 위해 설치된 전자선가속기의 가동조건 변경 후 그 영향에 대한 연구를 위한 적정 시료채취시간 산정에 사용되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권10호
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• pp.1039-1046
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• 2008

수중에 존재할 수 있는 항생제물질 중 cefaclor를 제거하기 위하여 UV/H$_2$O$_2$ 공정을 적용하였다. 기존 회분식반응기의 경우 시료를 채취하면 시료가 감소하여 UV램프와 제거대상물질의 유효접촉면적이 감소하는 것을 보완하기 위해 외부에 혼합조를 설치하여 실험을 실시하였다. UV반응기 내부는 완전혼합을 위해 4개의 baffle을 설치하였으며 광자의 방출을 방지하기 위해 반응조 외부를 알루미늄 호일로 감쌌다. OH radical의 생성은 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)를 이용하여 간접적으로 측정하였으며, 의사일차반응식(pseudo-frist order reaction)을 이용하여 반응속도상수를 구하였다. 본 연구의 최적 OH radical 생성조건은 pH 3, 과산화수소 주입량은 5 mmol/L 그리고 펌프순환유량은 400 mL/min로 나타났으며, 반응속도상수는 0.1051 min$^{-1}$이었다. 최적의 OH radical 생성조건에서 cefaclor는 40 min안에 완전히 제거되었으며 반응속도상수는 0.093 min$^{-1}$이었다. 초기 cefaclor의 농도가 낮을 수록 빠르게 제거되었으며, OH radical에 의해 분해되어 중간생성물질(intermediates)인 chloride(Cl$^-$), nitrate(NO$_3{^{2-}}$), sulfite(SO$_4{^{2-}}$) 그리고 acetic acid(CH$_3$COO$^-$) 등의 음이온과 phenylglycine을 생성하였다. 반응시간 6 hr 이후 TOC의 77% 감소, phenylglycine의 소멸 그리고 acetic acid가 감소하는 것으로 보아 cefaclor는 UV/H$_2$O$_2$ 공정에 의해 빠르게 분해될 뿐만 아니라 CO$_2$와 H$_2$O의 형태로 무해화(mineralization)되는 것으로 보인다.