• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권5호
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• pp.79-87
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• 2006

본 논문은 매끄럽거나 거친 단일 균열에서의 용질 이동을 모의하기 위해 개발된 수치모형을 통해 용질 입자의 확산에 수치적 연구를 수행한 것이다. 단일 균열의 조도는 프랙탈 방법을 통해 표현되었으며, 본 연구에서 사용된 3차원 이동 모형은 random walk 기법에 근거하여 개발하였다. 모의실험 결과 단일 균열내에서의 용질 입자의 확산은 균열의 조도와 입자의 크기에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국식품과학회지
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• 제27권3호
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• pp.387-393
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• 1995

삼투건조시 물질이동 특성을 알아보기 위하여 수분과 용질의 이동을 확산식으로 평가하여 침지온도와 농도에 따른 영향을 조사하였으며 또한 품질변화 정도는 carotene 함량을 지표로 하여 반응속도식으로 구명하고자 하였으며 삼투공정시 수분의 이동을 기존의 건조모델로 표현하고자 적합도를 알아보았다. 수분손실이나 용질의 증가는 온도와 농도가 증가함에 따라 높은값을 보였으며 농도보다는 온도의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 확산계수 또한 고온과 고농도에서 높은 값을 가져 확산이 빠르게 일어남을 알 수 있었다. 고온에서는 수분 손실이 용질의 증가보다 높아 용질의 확산계수가 수분의 확산계수보다 높았으며, 품질변화를 나타내는 반응속도상수는 온도의 증가보다 농도의 증가에 따라 더 큰 값을 가져 고농도에서 파괴가 많이 일어남을 알 수 있었다. 확산계수와 품질변화 속도상수에 대한 온도의 영향을 알아보고자 Arrhenius 식에 적합시켜 본 결과 낮은 농도인 $20^{\circ}Brix$에서 확산에 많은 활성화에너지가 필요하고 고농도인 $60^{\circ}Brix$에서는 상대적으로 낮은 활성에너지로도 용질의 확산이 일어난다는 것을 알 수 있었고 활성화 에너지의 크기로 보아 수분의 이동은 $40^{\circ}Brix$에서, 용질의 이동은 $60^{\circ}Brix$에서 이동이 효과적으로 일어남을 알 수 있었다. 침지온도와 농도를 독립변수로 하여 확산계수와 반응속도상수를 예측하고자 각 독립 변수의 최적함수를 구하여 수립한 최적 함수 모델식과 polynomial 형태로 모델화 하였을 경우 수분이나 용질의 확산계수는 높은 적합도를 결정계수를 가지나 품질변화를 나타내는 반응속도강수는 다소 낮아 온도와 농도의 함수로 예측하기에는 미흡한 것으로 나타났다. 삼투건조 공정 중 수분의 이동을 시간의 함수로 표현하기 위한 가장 적합한 모델은 quadratic 모델의 $R^{2}$값이 침지온도와 농도에 관계없이 전반적으로 0.99 이상으로 나타나 다른 모델보다 더 높은 적용 가능성을 보였다. 따라서 quadratic 모델을 이용하여 삼투건조공정에서의 시간에 따른 수분함량을 예측할 수 있으며 확산계수와 아울러 물질이동 특성을 나타낼 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국항행학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.657-664
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• 2012

용질분자를 용매를 통하여 전달시키는 기법중의 하나는 확산에 의한 것이다. 이러한 기전은 각개 용질분자의 열운동에 의한 것이다. 유체는 정지해 있는 상태로서 용질 전달의 핵심기전은 농도차에 의하여 결정된다. 인체 내에서 각종 하전 이온을 포함한 입자나 분자들은 체내의 농도차에 의해서 또는 외부 전계에 의해서 영향을 받아 고농도에서 저농도쪽으로 확산되어간다. 이러한 현상은 픽이 제안한 확산에 관한 제1법칙과 제2법칙에 의하여 정량적으로 전개할 수 있다. 본 논문에서는 체내의 물질이 확산되는 과정을 픽의 법칙을 이용하여 해석하고 그것을 실례를 통하여 구현하였다. 각 시간별 공간상의 확산현상에서 확산계수가 클 때는 시간이 경과함에 따라 발생지점의 농도는 현저히 낮아지고 그 농도가 주위로 급속히 확산되어감을 알 수 있었다. 그러나 어느 정도의 시간이 경과되면 그 농도의 감소는 매우 약해진다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.49-55
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• 2001

본 논문에서는 서해안 폐기물 매립지 하부의 점성토와 고화차수재를 재료로 수행된 확산시험 결과와 현장 조건을 적용하여 오염물이동성에 대한 수치해석을 수행하였다. 무기화합물이 하부 차수재와 원지반퇴적층으로 이동되는 일차원 이동 특성을 대상으로 하였으며 일차원 용질이동해석 프로그램 CDFD(convection-dispersion finite difference)를 현장의 비균질한 지층에 이용할 수 있도록 수정하여 적용하였다. 그 결과 원지반점성토를 통한 용질이동 메카니즘에 확산이 기여하는 정도가 50%로 매우 큰 영향을 갖고 있음을 보여주며 원지반 투수계수가 클수록 인공차수층의 필요성이 증대됨을 알 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제34권4호
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• pp.377-383
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• 1990

용매 존재하에서 2-hydroxyethylmethacrylate와 acrylamide, N, N-dimethylamide 및 methylmethacrylate를 함량에 따라 3종류의 공중합체 수화겔막을 제조한 다음 이들 막에 알코올용질의 투과 및 분배계수를 측정하였으며, 이 측정값들을 이용하여 용질의 투과 메카니즘을 논의하였다. 수화겔막에서 유기용질의 투과계수는 그 분자의 크기에 주로 의존하였다. 그러나 수화겔막 내에 존재하는 물의 함량이 낮아지면 막에 대한 용질의 용해도가 점차 중요해짐을 또한 알 수 있었다. 분배계수의 측정 결과에 의하면 수화겔막에서의 용질의 분배는 주로 막과 용질사이에 존재하는 소수성 상호작용에 의해 조절되었다. 그리고 수화겔막에 유기용질의 확산은 전적으로 빈자리에 의존하며, 물분자와 용질 사이에 극성-편극성 및 수소결합도 부분적으로 영향을 미치나 그 정도가 아주 미약함을 확인하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제25권5호
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• pp.824-830
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• 1996

삼투건조의 여러 가지 가공변수 중 설탕용액의 농도를 달리하고 침지시간, 침지온도를 달리하여 삼투건조를 행하여 물질이동을 나타내는 Solid Gain(SG), Weight Reduction(WR), Moisture Loss(ML) 등을 조사하여 물질이동특성을 알아 보고자 하였다. 온도와 농도 시간에 따른 수분의 이동과 용질의 이동을 확산식으로 평가하였다. 색차의 변화((equation omitted)E)는 $60^{\circ}C에서만$ 높은 값을 보여 갈변이 심해짐을 확인할 수 있었으며, 높은 온도에서는 낮은 농도에서 처리가 더 큰 (equation omitted)E값을 나타내었고, 낮은 온도에서는 농도에 따라서 큰차이를 나타내지 않았다. SG은 농도가 증가할수록 설탕의 흡수가 많아져 증가하였으며, WR 또한 고농도에서 무게감소가 많이 이루어지고 저농도에서는 낮은 값을 보여 설탕농도가 높아질수록 많은 양의 무게감소가 이루어짐을 알 수 있었다. ML는 저농도 보다는 고농도에서 빠른 증가가 일어나 건조가 빠르게 진행됨을 알 수 있었으며 수분 함량은 삼투농도가 높을수록 수분 함량이 점차 낮아져 삼투처리로 건조가 이루어짐을 화인할 수 있었다. 수분의 이동에 따른 확산계수는 같은 온도, 같은 농도에서 각각 농도나 온도의 증가시 높은 값을 가져 확산이 빠르게 일어남을 알 수 있었다. 용질의 이동에 따른 확산계수는 온도의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 농도의 영향에 있어서는 $20^{\circ}C에서는$ 농도의 증가에 따라 증가함을 보였으나 $40^{\circ}C와$ $60^{\circ}C에서는$ 감소하는 경향을 보였다. 확산계수에 대한 온도의 영향을 Arrhenius 식에 적합시켜 본 결과, 5% 유의 수준에서 수분의 이동은 60 。Brix, 용질의 경우는 40。Brix의 농도에서만 적합하다고 할 수 있었다. 수분과 용질의 확산에 있어서 낮은 농도인 20。Brix에서는 높은 활성화 에너지를 보였으며 상대적으로 고농도인 40 Brix와 60 。Brix에서는 낮은 활성화 에너지를 보여 확산이 쉽게 일어남을 알 수 있었다.

• 환경영향평가
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• 제11권3호
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• pp.173-187
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• 2002

토양 속에서 발생될 수 있는 용질과 용매의 복합 수송시스템을 대상으로 한 연구 중 회석상태로부터 포화상태에 이르기까지의 넓은 농도분포를 가지는 토양 용액에 적용될 수 있는 물리 화학적 이론에 입각한 지배방정식을 발표한 연구는 전무한 실정이다. 본 연구는 용매와 토양기체간 그리고 용질과 결정간의 상변화를 고려한 연립물질수지방정식을 제시하고, 여기에 타율적 대류를 포함하는 상호확산 분산수송방정식을 도입하여 대류와 확산에 관한 프럭스를 분리, 결정하는 것을 목적으로 한다. 대류 플럭스의 결정은 타율적으로 이루어지는 것이 이론적으로 타당하며, 이러한 타율적 대류 플럭스가 제공된다면 본 연구에서 제시된 지배방정식을 이용해서 토양용액의 복합수송 시스템을 범용적으로 해석, 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.5-14
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• 2009

본 연구에서는 유효수직응력의 영향을 받고 있으며, 공간적으로 상관된 간극분포를 포함하고 있는 단일 균열 내에서의 용질이동에 대한 공간적 거동을 수치적으로 분석하였다. 분석결과 단일 균열에서의 용질이동은 간극분포의 공간적 상관정도와 적용된 유효수직응력에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 공간적 상관길이가 증가함에 따라 용질입자의 평균이동시간은 감소하였으며, 또한 용질이동에 대한 굴곡도와 Peclet 수(유체흐름에 의한 용질의 이송율과 분자확산율과의 관계를 나타내는 무차원 수)가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 공간적 상관길이가 증가할수록 단일 균열 내의 간극분포가 용질입자의 이동에 유리하다는 것을 의미한다. 그러나 유효수직응력이 증가할수록 용질입자의 평균이동시간과 굴곡도는 증가하는 경향을 나타냈으며, Peclet 수는 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 유효수직응력이 증가할수록 접촉면의 증가로 인해 한 두 개의 상대적으로 큰 국부유량을 가지는 유로를 따라 이동하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 용질이동에 대한 모의된 결과에 근거하여 공간적 상관길이에 따른 유효수직응력과 용질의 평균이동시간과의 관계를 나타내는 지수형태의 상관식을 제안하였다.

• 한국식품영양학회지
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• 제10권4호
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• pp.462-467
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• 1997

최근 건조 및 탈수공정으로 사용되고 있는 침지(soaking)에 의한 방법인 DIS 공정(dewatering and impregnation soaking process)은 상온에서 침지용액에 식품시료를 담금으로서 시료내의 수분이 탈수되는 현상을 이용한 공정으로서 이 때 용액 속의 용질들이 시료 속의 세포 내로 침투하는 확산현상도 동시에 발생한다. 따라서 영양분의 손실과 관능적 품질저하를 억제할 수 있으며, 건조시의 에너지를 절감하는 등의 특성을 갖는다. DIS 공정에서는 용질의 크기에 따라 원형질막 분리현상과 세포벽 붕괴현상이 발생하며, 시료의 조직상태와 운전조건에 의하여 그 탈수 정도는 차이가 나타난다. DIS 공정을 제어하기 위한 모형화는 주로 비정상상태에서의 Fick의 법칙과 물질수지를 기초로 한 여러 가지 모델들이 제안되어 등온상태에서 시간에 따른 탈수량과 용질 침투량을 정확히 예측하고자 하고 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.99-103
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• 2010

다공성 매질상에서 유체와 용질의 이동은 Mobile zone과 Immobile zone으로 분리해서 분석하는 Mobile-Immobile Zone Model을 이용하여 쉽게 현상을 구현할 수 있었으나 본 연구에서는 2차원 4각형태의 pore 상에서 확산주도영역(Immobile zone)으로 들어가고 나오는 용질의 확산에 관한 새로운 Analytic solution을 유도하여 기존 MIM Zone model과 비교 분석하였다. 새롭게 유도된 Analytic solution은 기존의 MIM model 과 비교했을때 충분히 오랜시간이 경과한 후에는 해의 일치를 보이지만 MIM model의 경우 초기 농도값이 주입된 실제 농도보다 약 20 % 낮게 나타난다. Mass-transfer 계수, $\alpha$는 일반적으로 시간의 흐름에 따라 감소하게 되는데 일정 시간이 경과하게 되면 안정화 되고 일정함을 유지하며 그 시간은 무차원으로 약 ${\tau}_0=0.15$이다. 또한 $\alpha$는 분자확산과 비례하며 Immobile 영역의 깊이와 반비례하는 반면 작은 시간이 경과한 후에는 시간에 종속되어진다.