• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.832-835
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• 2009

폐기물의 감량화 및 자원화 기술 중 가장 대표적인 기술로 폐기물의 가스화 용융 기술을 들 수 있다. 폐기물 가스화 용융 기술은 폐기물 내의 탄소 및 수소 성분은 가스화 하여 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환하고, 불연물은 용융하여 환경적으로 무해한 슬래그 또는 금속으로 회수하는 기술이다. 본 연구에서는 고발열량폐기물과 탈수슬러지 혼합가스화를 통하여 생산된 합성가스를 합성가스 압축기를 통하여 유용한 원료물질을 제조하는 공정인 수성가스 전환 반응(water gas shift reaction)과 가스화 반응기의 보조연료로 투입하기 위한 합성가스 압축, 이송 시스템의 운전 특성을 고찰하였다. 그 결과 고발열량폐기물과 탈수슬러지 혼합가스화에서 합성가스는 안정적으로 발생하였으며, 합성가스 압축, 이송시스템을 위한 정제설비에서의 분진제거는 99.07 %의 효율을 얻었고, 또한 합성가스 재순환 장치의 성능시험을 통하여 대기 중의 산소가 유입이 안 되는 기밀성을 확인하였다. 합성가스 압축, 이송 공급 유량 제어 실험 결과로는 합성가스 압축기 기동 시 합성가스 압축압력과 공급유량은 비례적으로 증감하는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.405-409
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• 2010

금속분말을 청정 에너지원으로 이용하기 위해 금속분말 소형 연소기의 구현이 필요하다. 이를 위한 선행연구로 연료 공급 시스템인 핀틀인젝터형(pintle injector type) 금속분말 공급장치의 중요 성능인 분사량을 실험적으로 측정하였다. 분사량 측정 시험에 앞서 간단한 금속분말 공급 시험으로 확인된 문제점을 장치의 변경을 통해 해결하였다. 측정 시험의 결과, 연료 공급 장치에 이송 가스 압력이 상승함에 따라 많은 질유량의 금속분말이 분사되었고 압력에 따른 정량적 분사량을 확인하였다. 이송 가스와 금속분말의 혼합 성능을 개선하여 균일한 분사를 하고자 이송 가스를 25 Hz로 가진 하여 공급하였고 가진이 없는 경우의 실험결과와 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.139-143
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• 2011

금속분말을 청정 에너지원으로 이용하기 위해 금속분말 소형 연소기의 구현이 필요하다. 이를 위한 기초 연구로서 점화성이 뛰어나면서도 경제적인 수십 마이크로 크기의 마그네슘(Mg) 분말을 대상으로 고온 증기(steam)와의 연소 현상 대해 연구하였다. 본 연구에서는 연소실 내 체류시간 및 혼합 효율을 증가시키기 위해 와류 유동을 연소기에 적용하였고 아르곤(Ar) 이송가스를 이용해 마그네슘 분말을 공급하였다. 안정한 화염을 유지시키기 위하여 이송가스의 유량을 변화시켜 공급되는 마그네슘의 양을 조절하였고, 고온 증기의 공급량은 니들 밸브의 개도를 조정하거나 우회시킨 관로로 증기의 일부를 배출함으로써 조절하였다. 고온의 점화원을 사용하여 증기 분위기 내 마그네슘 분말을 점화시켜, 대기압 환경에서 마그네슘/증기/아르곤의 지속적인 화염을 구현하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.4
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• pp.701-706
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• 2008

Nano-sized nickel powders were prepared by evaporating the bulk nickel metarial using transferred arc thermal plasma. Nitrogen gases are easily dissociated to atomic nitrogen in thermal plasma and they are quickly dissolved in molten nickel. Super-saturated atomic nitrogen in molten nickel is recombined to nitrogen gas because of the relatively low temperature of nickel surface. Generally, the recombine reaction of atomic nitrogen is exothermic, so bulk nickel is quickly evaporated to nickel vapor due to the thermal energy of recombine reaction. The particle size of nickel powder was controlled by $N_2$ used as the diluting gas. It was observed that as the diluting gas flow rate was increase, the particle size was decreased and the particle size distribution was narrowed. The average particle size at 250 l/min of the diluting gas was 202 nm analyzed by means of the particle size analyzer (PSA).

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.10
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• pp.1-7
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• 2018

Tin dioxide, $SnO_2$, is applied as an anode material in Li-ion batteries and a gas sensing materials, which shows changes in resistance in the presence of gas molecules, such as $H_2$, NO, $NO_2$ etc. Considerable research has been done on the synthesis of $SnO_2$ nanostructures. Nanomaterials exhibit a high surface to volume ratio, which means it has an advantage in sensing gas molecules and improving the specific capacity of Li-ion batteries. In this study, $SnO_2$ nanostructures were grown on a Si substrate using a thermal CVD process with the vapor transport method. The carrier gas was mixed with high purity Ar gas and oxygen gas. The crystalline phase of the as-grown tin oxide nanostructures was affected by the oxygen gas flow rate. The crystallographic property of the as-grown tin oxide nanostructures were investigated by Raman spectroscopy and XRD. The morphology of the as-grown tin oxide nanostructures was confirmed by scanning electron microscopy. As a result, the $SnO_2$ nanostructures were grown directly on Si wafers with moderate thickness and a nanodot surface morphology for a carrier gas mixture ratio of Ar gas 1000 SCCM : $O_2$ gas 10 SCCM.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.20 no.2
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• pp.58-65
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• 2016

Hydraulic analysis of the natural gas transmission pipeline is to determine whether adequate flow can be sustained throughout the design life of pipeline under all expected flow conditions. Many factors have to be considered in the hydraulic design of long-distance pipelines, including the nature, volume, temperature and pressure of fluid to be transported, the length and elevation of pipeline and the environment of terrain traversed. This study reviewed the available gas operation data provided by pipeline construction project in the arctic area and discussed the gas properties such as viscosity and compressibility factor that influence gas flow through a pipeline. Pipeline inside diameter was calculated using several flow equations and pipeline wall thickness was calculated from Barlow's equation applying a safety factor and including the yield strength of the pipe material. The AGA flow equation was used to calculate the pressure drop due to friction, gas temperature and pipeline elevation along the pipeline. The hydraulic design in this study was compared with the report of Alaska Pipeline Project.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.6
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• pp.676-679
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• 2010

Nano composite particles were synthesized from a bulk ZrVFe alloy ingot by transferred DC thermal plasma. Effects of plasma gas flow rate on the characteristics of the produced nano composite particles were investigated. The characteristics of the synthesized powder were analyzed by field scanning electron microscopy (FE-SEM), light scattering particle size analyzer (PSA), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray diffractometer (XRD), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analyzer. As the flow rate of plasma gas increased from 20 L/min to 40 L/min, the average particle size decreased from 91 nm to 55 nm, the particle size distribution became narrower, the surface area increased from $200\;m^2/g$ to $255\;m^2/g$, the particle composition was nearly unaffected, and the particle crystallinity was improved.

• Journal of Korea Soil Environment Society
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• v.2 no.1
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• pp.83-90
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• 1997

Aiming at the treatment of large volumes of gas with a low concentration of poorly water soluble VOC(Volatile Organic Compound), a new system is proposed: the combination absorption tower/bioreactor. In the scrubber part of the bioscrubbing system, the contaminating compounds are absorbed in a aqueous phase. The contaminated scrubbing liquid is transported to the bioreactor, where the compounds are biodegraded by aerobic microorganisms (mainly to carbon dioxide, water, and biomass). In this study, separation of a volatile organic compound(VOC) out of a waste gas stream has been carried out using a re-cyclable high boiling point extrant(HBE). The liquid stream containing a high boiling point entrant(HBE) scrubs the gas stream in a direct gas-liquid countercurrent contacting operation in a packed tower for the removal of said component from the gaseous stream. A packed-bed column using Pall Ring was set up in order to simulate practical conditions for the scrubbing tower. The liquid stream transported to the bioreactor is recovered and recycled to the scrubber. The model gas, which contained 400 mg/$\textrm{m}^3$ of toluene, at a rate of 100 L/min, flowed into the packed column where the scrubbing liquid trickled over the packing in countercurrent to the rising gas at 10~15L/min. The bioscrubber designed for large volume air streams containing VOCs showed removal efficiency up to 80% in an optimum operating conditions during the tests fer removing toluene from an air stream by scrubbing the air stream with HBE.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.1
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• pp.124-131
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• 2019

A design study of gas turbine engine simulation duct was conducted to investigate the operating characteristics and control gain tunning of the Altitude Engine Test Facility(AETF). The simulation duct design involved testing variable spike nozzle and ISO standard choking nozzle to verify the measurements such as mass flow rate and thrust. The simulation duct air flow area was designed to satisfy Ma 0.4 at the aerodynamic interface plane(AIP) at engine design condition. The test conditions for verifying the AETF controls and measurement devices were deduced from 1D analysis and CFD calculation results. The spike-cone driving part was designed to withstand the applied aero-load, and satisfy the axial traversing speed of 10 mm/s at whole operation envelops.