• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.313-318
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• 2013

$V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매의 질소산화물 환원반응에 있어서 $V_2O_5$ 함량이 NO 환원 및 $N_2O$ 생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 분말촉매를 사용한 미분반응기에서 실험 연구를 수행하였다. 고정된 비율의 $WO_3$와 $TiO_2$에 $V_2O_5$ 함량을 1에서 8 wt%까지 변화시킨 촉매에서 NO 환원반응과 암모니아 산화반응 특성이 조사되었다. $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매에서 NO 환원 반응은 $200^{\circ}C$ 이하에서도 상당량 진행되지만, $V_2O_5$ 함량을 1 wt% 촉매의 경우 700 ppm의 NO를 99.9%이상 전환시키는 최저 반응온도가 $340^{\circ}C$에서 아주 좁은 활성 온도창으로 일어났다. 그리고 이 활성온도는 촉매의 $V_2O_5$ 함량이 증가됨에 따라 점점 저온 쪽으로 이동하여, 6 wt% 촉매의 경우 $220{\sim}340^{\circ}C$에서 높은 활성을 보였다. $V_2O_5$ 함량이 8 wt% 촉매의 경우 전 온도 구간에서 6 wt% 촉매보다 낮은 NO 환원율을 보였다. 그러나 반응온도 $340^{\circ}C$ 이상에서는 촉매의 $V_2O_5$ 함량이 증가함에 따라 NO 전환율이 감소하였다. 이는 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매의 NO 환원을 위한 촉매 활성점 상당 크기 이상의 $V_2O_5$ 입자와 관계되는 것으로 판단되며 촉매 입자가 클수록 $320^{\circ}C$ 이상에서 암모니아 산화에 의해 발생되는 $N_2O$ 생성을 고려하여야 한다. $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매는 배기가스 중의 질소산화물 제거를 위하여 현재 통상적으로 $350{\sim}450^{\circ}C$의 영역에서 운전되고 있으나, 고온 영역에선 2차 오염물인 $N_2O$의 발생을 피할 수 없고 에너지 소비량이 많으므로, $250{\sim}320^{\circ}C$의 저온 영역에서 적합한 촉매로써 $V_2O_5$ 함량이 높은 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매의 사용이 권장되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권1호
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• pp.43-52
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• 2000

본 연구에서는 황토(montmorillonites)를 주성분으로 하는 토양탈취상 반응기에서 황화수소($H_2S$) 및 메틸메르캅탄 ($CH_3SH$) 의 황화합물 악취가스에 대한 황토의 물리화학적인 제거실험과 황토와 왕겨, 농축슬러지를 혼합 충진한 경우의 생물학적 제거특성 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. Batch test를 통하여 황토를 건조 및 습윤상태의 조건에서 황화합물의 제거율을 비교한 결과, 제거율비(wet/dry) 는 $H_2S$가 1.2, $CH_3SH$가 1.9로 나타나 토양입자의 단순 흡착보다는 수분을 함유하고 있는 경우에 제거율이 높아진다는 것을 확인하였다. SV와 유입부하를 상승시킬 경우 농축슬러지를 식종한 경우(Reactor-4) 에는 부하변동에 관계없이 평균 98% 이상의 안정되고 높은 제거율을 보였으나 그렇지 않은 경우 (Reactor-3)에는 제거율이 크게 감소하는 경향을 나타내었다. 정압변화의 경우 SV의 증가에 따라 정압도 약간씩 상승하였고 Reactor-4에서는 Reactor-3보다 다소 높은 편이었으나 비교적 안정적인 것으로 나타났다. pH와 $SO_4{^{2-}}$농도의 변화를 보면, SV $150h^{-1}$과 SV $200h^{-1}$의 조건에서 Reactor-4는 $SO_4{^{2-}}$가 1.138mg/L까지 증가했으나 pH는 5.8정도에서 안정을 유지하면서 98%이상의 높은 제거율을 보여 Reactor-3보다 훨씬 좋은 결과를 나타내었다. 위의 결과로부터 황화합물 악취가스를 황토 토양상에서 처리할 경우 pH를 안정시킬 수 있고 또한 혼합균이 다량 포함되어 있는 농축활성슬러지를 식종함으로써 높은 탈취효율을 얻을 수 있다는 것을 알았으며, LV를 8.3mm/sec로 상승시킨 구간에서 정압의 감소와 함께 제거율이 크게 감소하는 것으로 나타나 LV를 8mm/sec 이하로 운전한다든지 수분함량의 조절 및 다른 탈취재료들을 혼합하는 등의 개선방안을 강구한다면 국내에 기 설치된 토양탈취상이나 기타 쓰레기 매립장 등 다양한 악취 발생시설에 적용이 가능할 것으로 생각한다.

• 자원환경지질
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• 제50권3호
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• pp.215-224
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• 2017

비소는 독성이 매우 큰 물질로 지하수 환경에서 산출빈도가 높다. 지하수 내 비소는 환원환경에서 무기비소인 아비산염의 형태로 존재하며, 산화한경에서 비산염의 형태로 존재한다. 아비산염은 비산염보다 독성이 높으며, 금속(수)산화물의 표면에 흡착이 잘 되지 않아 이동성이 높다. 이러한 이유로 독성이 높은 아비산염을 비산염으로 산화시켜 독성을 저감시키는 공정에 대한 연구가 수행되어져 왔다. 특히 광산화 공정은 운전이 간단하면서 경제적이며 효율이 높다고 알려져 있다. 본 연구에서는 광산화공정에서 기존에 광촉매로 주로 사용되어온 $TiO_2$를 대신하여 자연 상에서 산출되는 침철석을 광촉매로 이용하여 지하수 내에서 아비산염을 비산염으로 산화시키는 공정의 효율에 영향을 미치는 다양한 인자들을 평가하였다. 연구결과, 용존 양이온의 종류보다는 총 농도가 아비산염의 광촉매 산화에 영향을 미치는 것을 확인하였으며, pH가 높은 환경에서 아비산염의 광촉매 산화효율이 더욱 높게 나타나는 것을 확인하였다. 아비산염과 비산염이 공존할 경우, 흡착에 의한 비소의 제거는 아비산염과 비산염의 침철석에 대한 친화도에 따라 약간의 영향을 미치는 것으로 보이나, 아비산염의 광촉매 산화에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그리고 휴믹산은 아비산염의 광촉매 산화 공정간 수산화라디칼과 슈퍼옥사이드 라디칼과 같은 활성산소종과 반응하여 아비산염의 광촉매 산화 효율을 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 아비산염의 광촉매 산화 공정간 전자 수용체로서 산소를 주입할시 가장 높게 효율이 증진되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 연구결과를 종합할 때, 공정의 최적화를 통하여 지하수 등의 수환경 내 존재하는 아비산염의 독성은 침철석을 이용한 광촉매 산화에 의하여 저감될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.367-377
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• 2017

본 연구는 수산물가공폐수 내 포함된 염분이 황 탈질조에 미치는 영향을 파악하고자 수행되었다. 황 탈질조의 탈질효율 검토결과, 유입 T-N 농도 20mg/L 이하에서는 EBCT 1hr, 30mg/L에서는 EBCT 2~3hr가 최적 EBCT로 조사되었다. 또한 그 이상의 T-N이 유입될 경우 생물학적 처리공정으로 반송을 통하여, 유입 T-N 농도를 30mg/L 이하로 유지해야 한다. 질소 부하에 따른 탈질효율 검토결과, 유입부하를 $0.496kg/m^3{\cdot}day $ 이내로 유지하였을 때 방류수질 기준을 만족하였지만, 현장 적용시 반응조 용적이 증가되는 문제점이 발생하기 때문에 탈질효율과 경제성을 고려하였을 때 유입부하를 $0.372kg/m^3{\cdot}day$이내로 운전해야 한다. 황 탈질 반응속도 상수를 산정한 결과, 유입부하 $0.248{\sim}0.628kg/m^3{\cdot}day$에서 k은 $0.0890{\sim}0.5032hr^{-1}$로 유기물 생분해도의 반응속도 상수보다 높게 조사되었다. $Cl^-$ 농도에 따른 회분식 실험 결과, 유입 질소농도 30.0mg/L 에서 염분농도 $7,000mgCl^-/L$ 이하에서는 탈질효율의 영향은 크지 않으나, $9,000mgCl^-/L$ 이상에서는 저해가 발생하는 것으로 조사되었다. 연속식 반응실험에서 $Cl^-$농도에 따른 반응속도 상수 산정결과, raw wastewater${\sim}5,000mgCl^-/L$에서의 반응속도 상수는 $0.1049{\sim}0.2324hr^{-1}$로 조사되었다. 그러나 $7,000mgCl^-/L$의 경우 k은 $0.1588hr^{-1}$로, $9,000mgCl^-/L$는 k은 $0.1049hr^{-1}$로 염분 농도가 증가할수록 반응속도 상수는 감소되었다.

• 대한교통학회지
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• 제22권6호
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• pp.133-144
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• 2004

안전측면에서 교통류를 효율적으로 운영${\cdot}$관리하기 위해서는 교통류의 위험정도를 명확하게 판단할 수 있는 기준 및 모형개발이 필요하다. 이를 위해, 본 연구에서는 불완전한 추종으로 인해 발생할 수 있는 교통류 위험을 후미추돌위험의 관점에서 파악하였다. 과거 사고 예측 및 도로위험도 평가모형의 경우 운전자 반응을 고려하지 않았기 때문에, 모형의 신뢰성에 다소 문제가 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 이러한 한계 및 문제점을 극복하기 위해 사고발생 가능성이라는 개념을 도입함으로써 위험과 사고 사이에 존재하는 운전자 반응을 모형에 반영하였다. 즉, 추종이론 및 안정성 이론을 바탕으로 후미추돌과 관련된 미시적 변수 즉, 운전자의 반응시간과 감속도를 반영하여 운전자를 고려한 모형을 개발하였다. 위험도를 대표할 수 있는 지표 개발을 위해 소음영향평가에서 사용되는 척도를 활용하였으며, 상대적인 위험도 우위를 평가하기 위해 위험강도 및 지속시간을 고려한 ‘등가위험도’를 개발하였다. 서울시 도시고속도로를 대상으로 직접 실험${\cdot}$조사를 수행하였으며, 미시적 교통류 자료수집을 위해 직접 실험차량을 제작하였다. 수집된 자료를 바탕으로 구간별, 차로별, 교통상황별 위험도를 도출하였다. 모형에 의해 도출된 위험도를 해당구간에서 수집된 차로별 사고자료와 비교하여 본 결과, 교통상황 및 사고자료 패턴과 일치하는 결과를 보여주었다. 본 연구에서 개발된 모형은 안전진단 및 도로설계에서부터 첨단안전차량 제어알고리즘의 안전성평가에 이르기가지 다양한 분야에서 활용될 수 있다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.173-179
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• 2019

심랭식 공기분리공정은 공기를 액화시켜 질소와 산소, 아르곤 등 다양한 산업가스를 생산하며, 가스생산조건(순도, 종류)에 따라 공정 또한 달라진다. 그 중 SNG 플랜트 공급용 공기분리공정은 99.5% 이상의 초고순도 산소 생산을 요구하기 때문에 공정의 효율이 타 공기분리공정에 비해 떨어지며, 공정효율을 낮추는 요인에는 공기압축에 의한 소모동력이 대표적이다. 본 연구에서는 SNG 플랜트에 적용하는 공기분리공정의 에너지 효율 향상을 위하여 소모동력과 관련된 공기 압축 설비의 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석을 위해 ASPEN PLUS를 이용해 공기분리공정을 모사하였다. 모사 결과, 99.5% 이상의 산소 18.21 kg/s를 생산하였으며, 33.26 MW의 동력이 소모되었다. 모사된 공정 중 공기압축설비는 주 압축기 1대와 2대의 재 압축기가 있으며, 2대의 재압축기에서의 공기압축비 변화에 따른 고압질소, 저압산소, 저압질소의 유량과 순도에 대한 영향과 공정 내 소모동력 변화에 대해 분석하였다. 분석 결과, 99.5% 산소, 99% 질소(고압), 90% 질소(저압)를 생산하기 위한 최적의 운전조건은 재압축비가 각각 0.48, 0.50가 되었으며, 재압축비 조정 후 $0.507kWh/O_2kg$에서 $0.473kWh/O_2kg$으로 소모동력도 약 7%가량 줄었음을 확인하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.209-213
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• 2019

최근 전력 계통에 사용되는 주파수 조정용(F/R) 에너지 저장장치에 대하여 높은 에너지 밀도와 장수명의 안정성에 대한 요구가 증대되고 있다. 이와 관련하여 슈퍼커패시터는 장수명과 급속 충방전 특성이 우수하므로 이러한 F/R 적용을 위한 에너지 저장장치로 적합하게 여겨지고 있다. 슈퍼커패시터는 단주기 F/R 영역의 보완 운전을 담당하고 전력계통에 설치된 ESS의 장주기 운영 수명을 연장함으로써 기존 용량을 담당하는 리튬 배터리의 설치 규모와 양을 획기적으로 줄일 수 있다. 하지만 낮은 에너지 밀도는 전력 계통과 같은 큰 시스템에서 적용에 한계가 있으며 여전히 배터리를 대체할 수 있는 높은 에너지 밀도 요구에 어려움을 겪고 있다. 그러나 최근에는 리튬이온 커패시터(Lithium ion capacitor; LIC) 구조가 3.8 V 이상의 전압 구간을 구현할 수 있기 때문에 전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor; EDLC) 구조보다 고에너지 밀도 구현을 위한 구조로 각광을 받고 있지만 여전히 상용화를 위해서는 여러가지 전기화학적 성능에 대한 구체적인 검증 및 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 LIC의 에너지 밀도와 관계되는 용량을 증대하기 위하여 새로운 전극사전-도핑 방법을 설계하였다. 양극 활물질은 0.1% 이하의 상대습도 분위기 드라이룸에서 기계적 강도와 음극 도핑을 안정되게 수행될 수 있도록 $100{\mu}m$의 두께로 제작되었다. 또한 접촉 저항을 최소화하기 위하여 제조된 전극은 상온에서 $65^{\circ}C$까지 열 압축공정을 실시하였다. 최종적으로 LIC 구조에 대한 다양한 사전-도핑법을 설계하고 그 메커니즘을 분석하여 용량과 전기화학적 안정성이 향상된 새로운 LIC 사전-도핑 방법을 제안하였다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.329-335
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• 2020

재생에너지로부터 수전해를 통하여 생산된 수소와 포집된 CO2를 활용하여 메탄올을 합성하는 power-to-methanol 기술이 재생에너지를 대용량으로 저장하는 방안으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 메탄올을 수소 및 전력 생산에 활용함에 있어 더욱 효율적인 방법으로 연료전지 내부에서 메탄올 수증기개질 반응이 일어나는 내부개질형 용융탄산염 연료전지에 대해 성능 분석을 실시하였다. 용융탄산염 연료전지의 연료극으로 사용되는 다공성 Ni-10 wt%Cr을 촉매로 메탄올 수증기개질 반응을 수행한 결과 연료전지 운전 조건에서 연료극은 메탄올 수증기개질 반응에 충분한 활성을 나타내었다. 메탄올 수용액을 직접 용융탄산염 연료전지의 연료극으로 공급한 결과 연료전지의 성능은 외부 개질기를 통하여 생산된 개질가스를 공급하는 경우에 비해 다소 성능이 낮게 나타났으며, 메탄올 공급유량이 비교적 낮은 경우 고 전류밀도에서 불안정한 성능을 나타내었다. 연료극으로부터 생성된 가스를 재순환시킴으로써 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있었으며, 메탄올 전환율도 90% 이상 얻을 수 있었다. 물질수지를 통하여 연료극에서 일어나는 반응을 분석한 결과 전류밀도 및 가스 재순환 유량이 증가함에 따라 메탄올 수증기개질 반응속도가 증가함을 확인하였다. 이상의 결과로부터 별도의 촉매층을 설치할 필요 없이 연료극 만으로도 용융탄산염 연료전지 내에서 메탄올 수증기개질 반응이 가능하며, 메탄올 내부개질형 용융탄산염 연료전지를 통하여 전력과 합성가스를 동시에 생산할 수 있음을 확인하였다.

• 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.529-538
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• 2020

본 연구는 국내 실정에 맞고 임상에 적용 가능한 한국형 일상생활활동훈련치료 콘텐츠를 개발하고자 하였다. 콘텐츠 개발을 위해 전문가 13명을 대상으로 델파이 연구를 시행하였다. 1차 델파이 조사에서는 선행연구를 기반으로 일상생활활동훈련 133개 항목을 도출한 후 전문가 집단에 의뢰해, 도출해 낸 항목이 실제 국내 임상적용에 적합한가에 대해 답하도록 하였다. 2차 델파이 조사에서는 1차 조사 결과를 토대로 내용타당도 지수가 낮은 항목은 제외하였고, 기타 의견 중 콘텐츠로 도출할 수 있는 항목을 추가하여 118개로 항목을 재구성하였다. 3차 델파이 조사에서는 2차 델파이 조사 항목을 그대로 제시하면서, 자신의 2차 응답과 다른 전문가 패널의 2차 평균 점수를 동시에 제시하여 자신의 의견을 수정할 수 있는 기회를 제공하였고, 추가로 적합도와 중요도를 함께 평가하도록 하였다. 본 연구에서 자료는 평균과 표준 편차, 사분위수 범위, 내용타당도 지수, 수렴도, 합의도를 구하는 것으로 분석하였다. 연구 결과 3차 델파이에서 CVR 0.54 이상이 105개 항목, 수렴도 0.50 이하가 111개 항목, 합의도 0.75 이상이 70개 항목으로 나타나 최종적으로 총 69개의 항목이 선정되고, 49개의 항목이 삭제되었다. 성적 활동, 타인 돌보기, 반려동물 돌보기, 아이양육은 사회문화적으로 적용하기 힘들고, 운전 및 지역사회 이동은 치료실 내에서 수행할 수 없으며, 집안관리 및 유지는 성별에 따라 역할이 다를 수 있고, 종교적·영적 활동과 표현은 개인적인 것이므로 등과 같은 이유로 중요도 혹은 적합도가 낮은 항목으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 한국형 일상생활활동훈련의 콘텐츠는 앞으로 임상이나 지역사회에서 일상생활활 동훈련의 지표로 유용하게 활용이 가능할 것이다.