• 산업식품공학
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• 제14권2호
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• pp.85-91
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• 2010

식품 산업 가공 공정에 다양하게 적용되는 진동 선별기(twist screen)의 구조를 변경하고 그 효율을 분석하기 위하여 위와 같은 실험을 실시하였다. 시료 공급 시 스크린 외곽의 프레임을 따라 선별되지 못하고 빠지는 입자를 방지하기 위하여 스크린 프레임에 dam을 설치하였으며, 스크린 중앙에서 공급되는 시료가 진동에 의하여 중앙에서 외곽으로 빠르게 이동하며 입자층을 이루어 선별 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 스크린에 나선형 구조물을 설치하였다. 진동 선별기는 직경 1,200 mm와 직경 1,500 mm를 사용하였으며 스크린은 mesh 24이고 선경 0.12 mm인 표준망을 적용하였고 진동 모터는 60 Hz로 운전하였으며 자기진동 이송기는 주파수 게이지 8과 10으로 각각 실험한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. 진동 선별기 직경 1,200 mm인 경우 일반형은 처리 용량 24 kg/hr, 처리 분율은 4.72%이었고 스크린 프레임에 dam을 설치하고 스크린에 나선형 구조물을 설치한 경우에는 처리 용량이 22.8 kg/hr, 처리 분율 8.05%이었다. 구조물의 설치로 처리 용량은 다소 감소하였으나 처리 분율은 1.7배 증가하여 선별 효율이 상당히 높아졌다는 것을 알 수 있었다. 진동 선별기 직경 1,500 mm의 경우 일반형의 처리 용량은 43.32 kg/hr으로 직경 1,200 mm인 경우와 비교하여 처리용량은 1.8배 증가하였으나 처리 분율은 2.37%로 처리용량에 비하여 낮게 나타났다. 처리 1의 입도를 분석한 결과 스크린에 의하여 선별될 세립의 입자가 비선별 처리물에서 발견되고 있다. 스크린의 직경이 넓어져서 처리 용량이 증가하였으나 공급 속도를 높여 공급량이 많아지므로 입자들의 망 접촉 시간이 감소하고 입자의 층 현상이 심화되어 처리 효율이 감소하고 세립의 입자 선별이 완벽하게 이루어지지 않았다는 것을 알 수 있었다. 선별기 직경 1,500 mm에 screen frame dam을 설치한 경우 처리 용량 43.14 kg/hr로 일반형과 비슷하며 처리 분율은 3.25%로 매우 증가되었다. 입자들의 층현상이 심화된 ${\emptyset}$1500에서 스크린의 프레임에 dam을 설치함으로써 스크린 프레임으로 빠져나가 망에 체류 시간이 단축되는 것이 방지되며 프레임을 따라 입자층이 형성되어 스크린과 접촉이 불가능하였던 입자들이 dam에 의하여 스크린 안쪽에서 이동되므로 거의 동일한 처리 용량에서도 처리 효율 증가가 뚜렷하게 구분되었다고 할 수 있다. Screen frame dam과 나선형 구조물을 모두 설치한 경우 처리 용량은 39.04 kg/hr로 다소 감소되었으나 처리 분율은 6.77%로 직경 1,500 mm의 진동 스크린에서 일반형 구조시 보다 3배, frame dam만 설치된 경우보다 2배의 증가를 보였다. 비선별 처리물인 처리 1의 시료를 입도분석한 결과 선별 처리되지 못한 세립의 입자를 전혀 발견할 수 없었다. 이와 같은 결과는 frame dam을 설치하여도 입자들이 빠르게 휩쓸려 스크린의 외곽으로 이동하여 망과 접촉 시간이 단축되며 층을 이루어 입자간의 간섭에 의해 선별 효과가 감소되는 것을 나선형 구조물에 의하여 방지함으로써 체류시간을 증가시키고 입자층을 분산시켜 선별 효율을 증가시킬 수 있었다. 나선형 구조물 설치시 처리 용량은 다소 감소되는 경향을 보이나 처리 분율이 3배까지 차이를 나타나며 이는 공급 속도가 빠를수록 처리 용량이 많을수록 영향이 크다는 것을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제5권4호
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• pp.11-16
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• 1996

부유선별법에 의한 탈묵공정에서 잉크입자와 기포의 부착은 상호간의 충돌에 의한 것인데, 충돌의 가능성은 주로 수력학적 조건에 지배된다. 따라서, 부유선별법에서 미세입자의 제거효율이 낮은 이유는 수력학적 영향에 의해 입자가 기포주위의 수층유선을 따라 흘러내리는 경향이 있으므로 기포와의 충돌이 어렵기 때문이라고 해석되어 진다. 또한, 크고 무거운 잉크입자의 경우에는 기포에 의한 부상과정에서 중력과 점성력 등의 영향을 크게 받으므로 부유선별에 의한 제거가 어렵다고 간주되어 진다. 따라서, 부유선별의 실제공정에서는 계면화학적 측면에서의 조건선정 뿐만 아니라, 잉크입자와 기포의 크기를 조절하는 수력학적 관점에서의 조절이 또한 중요하다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.9-9
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• 2017

입자거동해석소프트웨어(EDEM)은 DEM(Discrete Element Method)기법을 이용한 입자 거동 전용 해석툴로 입자 유입량, 위치 등을 조절하여 입자거동과 관련된 제품 개발, 프로세스 최적화를 위한 비용 및 시간 절감에 활용도가 뛰어난 소프트웨어이다. EDEM을 활용하기 위해선 적용대상에 대한 물성치를 적용하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 EDEM를 이용하여 현재 연구개발 중인 카드클리너 방식의 고추 선별기의 성능을 분석을 수행하기 위해 고추 물성측정 실험을 수행 하였다. EDEM을 이용한 입자거동해석에 필요한 개인 물성치에는 포아송비, 전단탄성계수, 밀도가 있다. 또한 입자-입자, 입자-Geometry 간의 상호관계를 위한 물성치인 반발계수, 정지마찰계수, 구름마찰계수가 필요하다. 공시 시료인 고추는 광주광역시 남구 승촌동 소재의 개인농가 Plastic 온실로 재배된 '천상'품종을 사용하였다. 푸아송 비와, 전단 탄성계수를 측정하기 위한 인장시험기기로는 만능인장시험기(TA-XT2, Stable Micro, 영국)를 이용하였으며, 인장에 의한 고추의 변형량 축정은 초고속카메라(NX4-SI, IDT, 미국)을 이용하였다. 밀도는 비중병법에 기초하여 질량과 부피를 측정하여 밀도를 계산하였다. 반발계수는 고추의 충돌 실험을 통해 변화한 높이를 이용하여 계산하였고, 충동 실험을 통해 변화한 높이는 초고속카메라를 이용하여 측정하였다. 정지마찰계수와 구름마찰계수는 고추의 미끄러짐이 시작하는 각도와 등속도 운동으로 구르는 각도를 초고속카메라를 이용하여 측정 후 계산하였다. 모든 실험은 3번 반복을 통해 평균값을 시험 결과 값으로 이용하였다. 고추의 대한 물성치 실험결과 고추의 푸아송 비는 0.294(std : 0.2), 전단탄성계수 4.624E+06 Pa, 밀도 $600kg/m^3$로 나타났다. 또한 입자-입자 간의 물성치인 반발계수는 0.383, 정지마찰계수는 0.455, 구름마찰 계수는 0.043로 나타났다. 추후 본 연구에서 측정한 고추의 물성치를 적용한 EDEM 입자거동해석 시뮬레이션을 통해 카드클리너 방식의 고추 선별기의 성능에 대한 분석을 하고자 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권6호
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• pp.30-39
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• 2014

코로나 방전 정전선별기 내에서 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 분쇄 입자의 이동궤도를 전산 모사하였다. 여기서 PCB입자는 전자부품 분리된 기판을 파쇄한 것으로, 대부분 구리와 FR-4(Flame Retardant Level-4)로 이루어져있다. 우선 입자가 선별기내 회전전극으로부터 탈착 지점을 계산하였으며, 중력, 원심력, 정전기력의 평형으로부터 유도되었다. 한편 탈착 후 이동궤도는 입자의 운동방정식으로부터 구한 가속도를 시간 적분하여 계산하였다. 시뮬레이션 변수는 입자의 크기, 공급전압의 세기, 회전전극속도 및 유도전극 각도로 하였다. 입자 이동궤도에 미치는 영향은 구리 입자의 경우에는 회전속도가 주요 변수였으나, 반면 FR-4 입자의 경우에는 상기 모든 변수에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.181-187
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• 2016

실리카는 다양한 산업용 소재로 이용되고 있으며, 특히 불순물의 함량이 적은 고품위 실리카는 전자소재인 LCD 및 OLED 등의 원재료로 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 물리적 정제방법인 자력선별 방식에 의한 실리카의 고순도화 연구를 위해 세 가지 형태의 자력 선별기를 고려하여 $SiO_2$와 $Fe_2O_3$를 대상으로 전산모사를 실시하였다. 전산모사 결과, $Fe_2O_3$ 입자를 끌어당길 수 있는 유효면적이 자력선별의 매우 중요한 변수로 작용함을 확인하였으며, $SiO_2$ 입자의 손실율 및 $Fe_2O_3$ 입자의 제거율은 입자의 크기와 유속에 매우 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 입자크기 $10{\mu}m$, 유속 0.2 m/s의 조건에서 가장 우수한 분리효율의 확보가 가능하였으며, 자력선별기의 구성에 있어 입자의 크기, 유속, 자속 밀도가 매우 핵심적인 변수임을 증명하였다.

• 자원환경지질
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• 제52권1호
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• pp.1-12
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• 2019

금속 폐기물과 TPH(total petroleum hydrocarbon: 석유계 총탄화수소)로 복합 오염된 토양을 정화하기 위하여 자력선별법을 연계한 토양세척 배치실험을 실시하였다. 오염토양의 아연과 TPH 농도는 각각 1743.3 mg/kg과 3558.9 mg/kg으로 심하게 오염되어 있었으며, 아연, 납, 구리, TPH 항목들이 '2지역 토양오염우려기준'(정화목표)을 초과하였다. 중금속 제거를 위해 1차 산세척을 실시하였으나 납과 아연은 산세척 후에도 '2지역 토양오염우려기준'을 초과하였으며, 2차 연속 세척에 의해서 아연과 납의 제거효율은 각각 8 %와 5 % 증가에 그쳐, 정화목표에 도달하지 못하였다. 오염토양의 중금속 초기농도를 줄이고 세척 효과를 높이기 위하여 세척 전 미세입자(직경 < 0.075 mm)를 선별하였으며, 오염토양의 4.1 %가 분리되었다. 미세입자 선별만으로 오염토양의 초기 아연과 납 농도는 1256. 3 mg/kg(27.9 % 감소)과 325.8 mg/kg(56.3 % 감소)으로 감소하였으나, 미세입자 선별 후 오염토양을 1차 세척한 결과 아연 농도가 '2지역 토양오염우려기준'보다 높게 나타나, 이를 만족시킬 수 있는 추가 제거방법이 필요하였다. 본 토양이 무분별한 금속폐기물 투기에 의해 오염되었다는 사실로부터, 미세입자 선별의 대안으로 자력선별법을 적용하였으며, 토양의 16.4 %가 자력선별에 의해 제거되었다. 자력선별 후 오염토양의 아연과 납 농도는 637.2 mg/kg (63.4 % 감소)과 139.6 mg/kg (81.5 % 감소)로 감소하여, 1회 토양세척과 미세입자 선별에 의한 중금속 제거 효과보다 높았다. 자력선별 후 오염토양을 산용액으로 1차 세척한 결과, 오염토양 내 모든 중금속과 TPH농도가 '2지역 토양오염우려기준'이하로 낮게 유지되어, 본 오염토양과 같이 금속폐기물을 많이 함유하고 있는 토양의 경우 자력선별법을 연계한 토양세척에 의해 중금속과 TPH를 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권3호
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• pp.38-47
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• 2024

몰리브데나이트는 몰리브덴의 주요 광물자원으로 고유의 소수성 표면으로 인해 부유선별을 통해 회수된다. 한편, 채광되는 몰리브데나이트의 결정크기 및 품위가 낮아지고 있다. 이로 인해, 단체분리에 요구되는 광물 크기가 작아짐으로써, 부유선별에 투입되는 원광 크기 또한 미립화되고 있다. 미립자는 기포와의 충돌확률이 낮아, 부유선별할 때 효율 감소를 유발시킨다. 이에 따라, 몰리브덴 확보를 위해서는 미립 몰리브데나이트에 대한 부유선별 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 5-30 ㎛의 미립 몰리브데나이트의 부유선별 효율을 향상시킬 수 있는 방안을 제안하였다. 기포크기 축소와 입자응집을 통한 효율 증진으로 접근하였다. 기포-입자 충돌확률을 시뮬레이션과 부유선별 실험을 통해, 미립자의 부유선별 효율이 향상될 수 있는 기포크기 및 입자응집체 크기에 대한 범위를 정량적으로 결정하였다. 결과적으로 본 연구에서 제공한 미립 몰리브덴광 부유선별 조건은 향후 몰리브덴 선광 플랜트의 부유선별 공정을 향상시키는 데 활용될 예정이다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권3호
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• pp.36-42
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• 2020

이 연구에서는 1 mm의 지르코니아볼(5.6 g/㎤)층을 진동시켜 스파이스(6.74 g/㎤)와 석회석 (2.7 g/㎤) 입자가 지르코니아볼층을 매체로 비중선별이 가능한지 조사하였다. 진동세기를 18 Hz부터 26 Hz까지 변화시켜 스파이스와 석회석의 입자개수 증가에 따른 부유율과 분리효율을 분석하였다. 진동 중 지르코니아볼은 용기내부를 순환하며, 스파이스는 지르코니아볼과 함께 가라앉지만 석회석 입자는 지르코니아볼 표면에 잔존하였다. 스파이스와 석회석의 입자 개수가 증가할수록 입자가 가라앉는 경로에 정체현상이 발생하여 입자가 가라앉는 속도가 감소하며, 스파이스 입자와 겹쳐진 석회석 입자가 같이 가라앉는 현상도 발생하였다. 따라서 입자개수가 증가할수록 스파이스와 석회석의 분리효율은 감소하나, 진동세기가 증가하면 정체현상이 해소되어 분리효율이 증가하는 현상이 관찰되었다. 특히 각 3개의 입자를 투입한 경우 22 Hz에서 100 %의 분리효율이 관찰되어 건조공정이 요구되지 않는 건식 비중선별 공정이 가능한 것이 확인되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권6호
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• pp.96-105
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• 2019

폐자동차파쇄잔재물(Automobile Shredder Residue, ASR)은 폐차 재활용시 발생되는 최종 폐기물로써 파분쇄, 공기분급, 자력선별 및 정전선별법과 같은 자원처리 공정을 이용하여 선별할 수 있다. 본 연구에서는 유도형 정전선별기를 이용하여 A SR의 선별효율 향상 및 예측을 위한 전도체(구리) 및 비전도체(유리)의 궤적분석이 수행되었다. 전도체의 궤적분석 결과, 0.5와 0.25 mm 조립자 구리선의 모사궤적은 실제궤적과 거의 일치하였다. 반면 0.06 mm 구리선의 관찰궤적은 (-) 전극으로 편향되었다. 이는 입자특성 및 상대습도에 의한 전하량의 영향 때문으로 판단된다. 비전도체의 경우 절연체 유리의 관찰궤적이 전도성 입자들의 궤적과 유사한 특징을 보이면서 (-) 전극으로 편향되었다. 현미경, SEM & EDS 분석결과 유리표면에서 미립의 철과 전도성 유기물과 같은 이물질 발견되었다. 이와 같이 이물질이 부착된 유리는 ASR 재활용을 위한 정전선별시 비철금속의 선별효율을 저하시키는 것으로판단된다. 향후 연구에서 유리에 부착된 이물질 제거를 위한 전처리 기술개발 및 개선된 궤적모사 연구가 요구된다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권2호
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• pp.23-30
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• 2019

폐자동차 범퍼 파쇄물 재활용을 위하여 색채선별법을 도입하였다. 색채선별법은 기존의 비중, 입도 차이에 의한 선별이 어려운 물질을 색상 차이를 이용한 카메라와 영상 분석기법으로 분리하는 선별법이다. 본 연구에서는 반응표면법 중 BBD (Box-Behnken Design)를 적용하여 실험을 계획하고 최적 조건을 도출하였다. 색채민감도, 피드투입량 및 입자크기의 영향을 분석하였으며, 회귀분석과 통계적인 방법에 기초하여 2차 반응 모델을 획득하였다. $R^2$ 및 p-value는 각각 99.56%, < 0.001로 타당하였으며, 추정된 최적조건은 색채민감도 32%, 피드투입 200 kg/h, 입자크기 33 mm 조건에서 94.1%의 회수율이 나올 것으로 예측하였다. 실제 실험을 통한 회수율은 93.8%로 나타나 해당 모델이 적절함을 확인하였다.