• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.108.1-108.1
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• 2010

분류층 가스화기는 석탄과 산소(공기) 및 수증기가 반응하여 $1200{\sim}1600^{\circ}C$의 고온, 20~60기압의 고압에서 작동되어 합성가스를 생성하며 합성가스에 포함된 입자 및 황화합물 등을 정제설비를 통하여 정제 후 발전 및 화학원료로 사용한다. 석탄가스화 중 석탄에 포함된 대부분의 회분은 용융슬래그 형태로 가스화기 벽면을 따라 흘러 내려 가스화기 하부의 냉각수조에서 급랭되어 배출된다. 이때 용융슬래그의 원활한 배출을 위해서는 일정범위의 점도를 유지하는 것이 필요하다. 슬래그의 점도는 가스화기 온도 및 Ash의 조성에 따라 크게 변하며 가스화기 설계 및 운전 시 매우 중요한 변수이다. 따라서 최적의 설계 및 운전을 위해서는 Ash의 점도예측이 중요하며, 분류층 가스화기내부에서 Ash 점도 예측을 위한 DooVisco 프로그램을 개발하였다. DooVisco는 가스화기 내부에서 슬래그 용융온도 및 온도별 점도, 가스화기 최소 운전온도 및 석회석 투입 효과 분석뿐만 아니라 석탄의 혼합 사용 시의 특성 예측도 가능하도록 개발되었다. DooVisco는 슬래그 주요 4성분인 SiO2, Al2O3, CaO, FeO 성분에 대한 Phase Diagram을 이용하여 1차적으로 슬래그용융온도(Liquidus Temperature)를 예측하고, 주요 4 성분 외에 Na2O, MgO, K2O, TiO2 등을 고려한 Kalmanovich Model을 이용하여 점도를 예측한다. 최종적으로 슬래그 용융온도와 점도를 활용하여 분류층 가스화기 운전가능 온도범위를 예측한다. 개발된 DooVisco를 활용하여 300MW급 실증 IGCC 플랜트에 사용가능성이 있는 석탄을 대상으로 슬래그의 용융온도 및 점도 등을 예측하였으며 최적 운전을 위한 슬form점도 조절용 Flux인 석회석 투입량 등을 평가하였다. 평가 결과 슬래그 용융온도가 $1700^{\circ}C$ 이상으로 석회석 투입이 필요하다고 판단되었다. 약 가스화기 내부 온도를 $1500^{\circ}C$ 정도에서 원활한 운전을 위해서는 석탄 대비 약 10% 내외의 석회석 투입이 필요할 것으로 평가되었다. DooVisco는 분류층 가스화기 설 계시 가스화기 최적 운전 온도 설정 및 Flux 투입필요성, 종류, 투입량 선정에 활용될 수 있을 뿐만 아니라 플랜트 운전시 석탄의 탄종 적합성 등을 판단하는데 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.8 no.2
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• pp.179-190
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• 1997

To study the effects of chemical composition on the fusion temperatures of coal ashes, the chemical composition, mineral matter, and fusion temperature were studied with 54 kinds of coal ash samples including Korean anthracite coals. CaO, MgO and $Fe_2O_3$ were observed to be major fluxing elements in reducing and oxidizing atmosphere. The fluxing effect of $Fe_2O_3$ was increased more in reducing atmosphere. In a base/acid ratio, the fusion temperature decreased with increasing amounts of basic components. Nevertheless, the correlation between a fusion temperature and base/acid ratio was not shown well in a higher ratio of $Fe_2O_3/CaO$. The differences of fusion temperatures between oxidizing and reducing atmosphere showed close relationship with $SiO_2/Al_2O_3$ ratio rather than with $Fe_2O_3$ contents. Multiple regression was used to predict the fusion temperature of coal ashes, and it was established that the major predictors in oxidizing atmosphere were Base/Acid, $Fe_2O_3/CaO$, $SiO_2/Al_2O_3$, and $(SiO_2/A1_2O_3){\cdot}(Base/Acid)$ and Base/Acid, $Fe_2O_3/CaO$, $SiO_2$, and $TiO_2$ were major ones in reducing atmosphere.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.3
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• pp.372-378
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• 1995

분류층 석탄가스 반응온도에서 slag의 배출 조건을 원활하게 유지하기 위하여 CaCO3를 flux로 사용한 용융특성을 파악하였다. 첨가에 의한 용융온도는 flux 주입량에 따라 감소하다가 증가하였다. 최저 용융온도의 범위는 ash중 CaO 농도기준 30-40%의 범위에서 나타났으며, Base/Acid ratio에 따라 최소 용융온도는 ash중 무기물간의 eutetic effect가 작용함을 알 수 있었다. 고온에서의 slag 조성은 ash의 조성과 비교시 알카리 산화물의 휘발화와 SO2의 감소를 보여주고 있으며, salg중 환원성 가스가 증가함에 따라 금속 산화물의 환원에 의해 SiO2 조성은 증가하였다. CaCO3를 혼합한 시료를 질소분위기하에서 조제하여 점도를 측정한 결과, low silica ash의 경우 낮은 점도치를 보여주나, 250 poise 이하의 범위에서 고화되는 현상이 발생하였다. high silica ash에서는 CaCO3 투입에 의해 slag 점도는 감소하였는데, slag 분석 결과 CaO가 산소 제공물질(oxide doner)로 작용하여 silicate의 응집현상을 억제하는 것으로 나타났다.

• Solar Energy
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• v.12 no.1
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• pp.48-58
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• 1992

In the present investigation, experimental analysis was performed to research heat transfer phenomena generated by means of conduction and natural convection at a succession of tube-inclimations relative to the vertical tube during inward melting process of a phase change material. The phase change material used in the experiments is 99 percent pure n-docosane paraffin($C_{22}H_{46}$). When the tube is vertical, the dominant mode of energy transfer between the tube wall and the melting interface is natural convection. On the other hand, when the tube is inclined to the vertical, the melting solid is brought into direct contact with the tube wall by the action of gravity. In the experimental results, direct contact gave rise to substantial enhancements in the amount of melted mass, relative to those for natural-convection-dominated melting.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.223-227
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• 1993

최근 생산성 향상을 위해 용접 자동화가 실용 분야, 특히 GMAW 공정에서 활발히 진행되고있다. 그러 나, 현 수준의 용접 자동화는 완전 자동화에는 이르지 못하고 단지 주어진 용접 조건과 용접 경로로 용 접을 실행하는 로보트 시스템의 채용으로 인간의 작업을 대체하는 정도이다. 이와 같은 로보트 시스템 을 이용한 자동화에 있어서는 예기치못한 공정의 변동에 대처하기 위한 공정 중 용접질 모니터링이 더욱 중요해지고 있다. 본 연구에서는 이 목적으로 표면의 다점 온도를 측정하여 이 중 한점의 온도와 이점 이점 부근의 온도 구배로써 용융지 크기 추정 지수를 구성하였다. 이 지수는 온도 변수들과 대응 용융지 크기 간에 다중 회귀 방법을 이용하여 최소 추정 오차가 발생하도록 설정된 수학적 모델이다. 제안된 지 수의 추정 성능을 평가하기 위해 용접 열전도 모델로 부터 얻은 용융지 크기와 표면 온도분포 data를 이용 하여 일련의 시뮬레이션 연구를 실시하였다. 이 과정에서 지수 구성 온도 변수들의 차수가 추정 성능에 미치는 영향과 온도 측정 위치에 따른 추정 성능의 민감도를 추정 오차와 오차 분산을 통해 분석하고, 지수를 사용하였을 때의 추정성능을 한점 온도를 이용하는 경우와 비교 평가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.2
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• pp.233-239
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• 2014

The slagging which generated from ash deposition on furnace wall and tube in boiler reduces the heat transfer efficiency and damages to safety of boiler. The slag flow behavior in boiler is affected by melting temperature which is related to ash compositions. In this study, the behavior of slag is researched by using ash fusibility test, called TMA (Thermo-Mechanical Analysis). The technique measures the percentage shrinkage as the function of temperature, T25%, T50%, T75%, T90%. These temperatures indicate different stages of melting. Then, the effect of ash chemical compositions measured from XRF (X-ray Fluorescence Spectrometer) to ash fusion temperatures is discussed. Among the chemical compositions, refractory and fluxing influence on ash fusibility is described. High levels of refractory component and limited amount of fluxing components ($Fe_2O_3$, $K_2O$, CaO) increase overall melting temperatures. High $SiO_2/Al_2O_3$ ratio decrease high melting temperatures (T75%, T90%). Meanwhile, the presence of reasonable levels of fluxing components reduces overall melting temperature. A presence of fluxing component such as $K_2O$ and CaO is found to decrease the T25% values significantly. From this research, it is possible to make a reasonable explanation and prediction of ash fusion characteristic from analysis of TMA results and ash chemical compositions.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.14 no.2
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• pp.68-72
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• 2004

Sm-doped YBCO high $T_c$ superconductor was directionally grown by zone melt growth process in air atmosphere. Cylindrical green rods of $(Sm/Y)_{1.8}Ba_{2.4}Cu_{3.4}O_{7-x}$[(Sm/Y)1.8] oxides were fabricated by cold isostatic pressing (CIP) method using rubber mold. Based on the variation of melting temperature and growth rate, the microstructure and superconducting properties were systematically measured by using optical micrographs, TEM and SQUID magnetometer. In this study optimum melting temperature and growth rate were $1085^{\circ}C$ and 3.5 mm/hr respectively. Nonsuperconducting $(Sm/Y)_2BaCuO_5$ inclusions of (Sm/Y)1.8 superconductor were uniformly distributed within the superconducting (Sm/Y) $Ba_2Cu_3O^{7-x}$ matrix. The directionally melt-textured (Sm/Y)1.8 superconductor showed an onset $T_c$ $\geq$ 90K and sharp superconducting transition.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.701-706
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• 1997

원자로 압력용기 대형 냉각재상실사고에 기인하는 노심용융물사고의 영향을 검토하기 위하여 기초적인 건전성평가를 수행하였다. 먼저 유한요소해석을 통해 노심용융물양과 경계조건 변화에 따른 원자로 압력용기의 온도 및 응력 분포를 결정하였으며, 결정된 온도와 응력 분포와 Larson-Miller 곡선과 손상 법칙을 이용하여 원자로 압력용기의 손상 정도와 파손 시간을 계산하였다. 이때 재료물성치는 기존 문헌에 제시된 온도 의존적인 값을 선정하여 사용하였으며, 노심용융물양과 경계조건이 원자로 압력용기의 건전성에 미치는 영향을 비교 고찰하여 향후 연구방향을 도출하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05b
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• pp.707-712
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• 1996

중대사고시 원자로 압력용기내 또는 원자로 공동(cavity) 내에서의 노심용융물은 주입되는 물로 인하여 물과 접촉하는 표면이 냉각되면서 피막층(crust)이 형성된다. 이러한 피막층의 형성은 노심용융물과 냉각수 사이의 열전달 현상에 영향을 미치며 중대사고 발생시 사고 진행에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 이러한 용융물의 피막층 형성의 해석모델을 수립하기 위해 전이현상과 전도와 대류를 포함하는 2차원 열전달과 상변화를 수반하는 문제를 포함하는 운동량방정식과 에너지방정식을 2차원으로 구성하였으며 에너지방정식은 엔탈피의 함수로 나타내었다. 그리고 이러한 2차원 지배방정식을 해석하기 위해 유한차분법 및 SIMPIER 알고리즘을 이용하였다. 비교대상으로는 한국원자력연구소에서 수행한 냉각수의 비등과 기체주입 효과가 고려되지 않은 실험을 대상으로 하였다. 계산결과 용융물의 피막층은 파동(wave) 형태로 형성되었으며 일정시간이 경과하면 변화가 없는 안정한 상태가 되었다. 용융물 내에서의 온도분포는 액체상태일 경우에는 하부가열면과 상변화가 일어나는 경계면부근을 제외하고는 거의 일정한 온도분포를 나타내고 있으며 용융물이 고화된 피막층에서는 급격한 온도변화를 보여주고 있다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.8 no.6
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• pp.985-993
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• 1997

The effects of CaO and MgO fluxes on the fusibility of fly-ashes were investigated for two different fly-ashes. A fusion temperature of mixtures of selected fly-ashes and fluxes were measured by the ASTM test method(D1857) and the differential thermal analysis. IDT of these samples added CaO and MgO as a fluxing agent dropped in the range of 114 to $294^{\circ}C$ and 80 to $224^{\circ}C$, respectively. Compared with ash fusion temperature to Base/Acid ratio, the lowest ash fusion temperature were measured in the range of 0.7 to 0.8 for CaO-fly ash mixtures and 0.3 to 0.4 for MgO-fly ash mixtures. As a result, MgO in small addition acted as a more effective flux than CaO. A conventional Base/Acid ratio and liquidus point of ternary diagram did not show a good correlation with ash fusion temperature for these samples. In pure fusion temperature of fly ash-mixtures, DTA was better method than ASTM test method.