• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2015.07a
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• pp.90-92
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• 2015

국제해사기구는 선박평형수를 통한 수중생물의 이동을 막기 위해, 2004년 선박평형수와 침전물 통제 및 관리를 위한 국제협약을 채택하였으며 2015년 5월12일 현재 73개의 처리장치가 최종승인을 받았거나 진행중이다. 선박평형수 처리기술은 전기분해, 오존식, 자외선식 등 여러 기술이 개발되었으나 비용 및 효율면에서 전기분해방식이 타 방식에 비하여 좋고 간접식과 직접식으로 나누어지며 직접식이 간접식에 비해 우수하다. 본 논문에서는 직접식 전기분해 장치를 이용한 선박평형수 처리시스템 개발에 관해 연구하였다.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.41 no.3
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• pp.79-86
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• 2017

Ballast water filled into and discharged from the ballast tank of a ship has a negative impact on local marine environment due to various aquatic organisms contained therein. The IMO developed and adopted "The International Convention for the Control and Management of Ships Ballast Water and Sediments, 2004" with the purpose of protecting the marine environment from transfer of harmful aquatic organisms in ballast water carried by ships. The IMO BWM Convention was approved in September 2016 and ships must be equipped with ballast water management system after September 2017. Ships' ballast water treatment methods are divided into using active substances as electrolytic type, ozone type, chemical dosing type and using physical treatment type as filter type, ultraviolet type. It is also used with a combination of two methods. Electrolysis is superior in terms of cost and efficiency. In this study, basic principles, components, and land base test contents of electrolysis ballast water treatment system, a direct electrolyzed ballast water treatment system, were examined. Land base test was conducted with 300m3/h capacity device at the KIOST Geoje plant where the government test facility was installed. This test validated that the system meets IMO standards.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.322-322
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• 2013

$CO_2$를 $CH_4$와 열 및 전기화학적인 반응을 통해 고농도의 CO 및 $H_2$로 구성된 합성가스로 효율적으로 전환시키기 위해, 반응가스 주입용 간극형 노즐을 가진 비이송식 직류 열플라즈마 토치 시스템을 설계, 제작하고 다양한 조건에서 이 두 가스의 개질 실험을 수행하였다. 설계 제작된 간극형 노즐과 리액터 내 고온 반응 영역을 활용한 $CO_2$ 및 $CH_4$ 반응가스의 효율적인 처리를 통하여, 최고 70% 이상의 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환율과 최고 80% 이상의 CO 및 $H_2$선택도를 달성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 상기 조건의 경우, 플라즈마 입력 전력 10.6 kW 대비 49 lpm 의 반응가스 처리량을 통하여 얻은 것으로 최고 2.5 mmol/kJ 이상의 Specific Energy Requirement (SER) 조건도 만족할 수 있음을 보였다. 특히, 제안된 막대 음극-반응 가스 주입구를 가진 양극 노즐 플라즈마 토치의 경우, $CH_4$ 반응가스를 음극에 직접 닿지 않도록 간극을 통해 주입하게 함으로써, 반응 가스 분해에 의한 음극 등 전극 부식을 최소화하면서도 고에너지 전자가 풍부한 아크 컬럼에 의해 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환 반응을 효율적으로 일으킬 수 있어 효율적인 $CO_2$ 및 $CH_4$ 개질을 위한 열플라즈마 토치 시스템의 개발이 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.523-523
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• 2013

대기압 제트 플라즈마는 의료산업 및 재료공정, 정수, 기체흐름 제어 등 다양한 분야에 적용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 뿐만 아니라 구동 조건에 따라 다양한 방전 모드가 존재하며, 이에 따라 발생된 플라즈마의 광학적 및 전기적 특성도 매우 다르게 나타나기 때문에 과학적으로도 새로운 현상들이 속속 발표되고 있다. 대기압 제트 플라즈마에서 중요한 과학적 현상 중 하나인 스트리머(streamer) 혹은 플라즈마 총알(plasma bullet)은 수-수십 kHz의 저주파 전압으로 구동 시 특정 조건에서 발생하는 현상으로, 최근 들어 시간분해능이 높은 ICCD 카메라를 이용하여 스트리머의 발생 및 전파에 대한 새로운 현상의 발견과 다양한 물리적 이해가 시도되고 있다. 본 연구에서는 헬륨 대기압 제트 플라즈마에 포함된 질소 함유량에 따른 다중 스트리머의 발생 및 기작의 이해를 시도하였다. 구동 전압 및 주파수, 헬륨기체의 유량, 전극 구조 및 간격 등 모든 조건이 동일한 상태에서 질소기체의 함유량을 증가시킬수록 특정 영역에서 스트리머의 개수가 증가하는 것을 관찰되었다. 또한 $N_2{^+}$의 방출광 세기가 헬륨 및 산소 원자의 방출광보다 지배적인 것으로 측정되었으며, 이는 헬륨 플라즈마에서 흔히 나타나는 헬륨 metastable에 의한 질소분자의 페닝 이온화(Penning ionization) 때문이다. 본 연구팀은 페닝 이온화($He^*+N_2{\rightarrow}He+N_2{^+}+e$)로 인해 추가적으로 발생하는 전자가 다중 스트리머 발생에 중요한 역할을 하는 것이라 제안한다. 좀 더 심화적인 분석을 하고자 헬륨-질소 플라즈마에서 주된 여러 가지 반응식을 이용하여 페닝 이온화에 의한 이온화율 및 전자의 직접적인 충돌에 의한 질소, 헬륨의 이온화율의 계산을 수행하여 특정 영역에서 헬륨의 이온화율보다 질소 페닝 이온화율이 더 커지는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.4
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• pp.496-523
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• 2018

The objective of this study is to evaluate the economic feasibility of two fast pyrolysis and biooil upgrading (FPBU) plants including feed drying, fast pyrolysis by fluidized-bed, biooil recovery, hydro-processing for biooil upgrading, electricity generation, and wastewater treatment. The two FPBU plants are Case 1 of an FPBU plant with steam methane reforming (SMR) for $H_2$ generation (FPBU-HG, 20% yield), and Case 2 of an FPBU with external $H_2$ supply (FPBUEH, 25% yield). The process flow diagrams (PFDs) for the two plants were constructed, and the mass and energy balances were calculated, using a commercial process simulator (ASPEN Plus). A four-level economic potential approach (4-level EP) was used for techno-economic analysis (TEA) under the assumption of sawdust 100 t//d containing 40% water, 30% equity, capital expenditure equal to the equity, $H_2$ price of $1050/ton, and hydrocarbon yield from dried sawdust equal to 20 and 25 % for Case 1 and 2, respectively. TCI (total capital investment), TPC (total production cost), ASR (annual sales revenue), and MFSP (minimum fuel selling price) of Case 1 were $22.2 million, $3.98 million/yr, $4.64 million/yr, and $1.56/l, respectively. Those of Case 2 were $16.1 million, $5.20 million/yr, $5.55 million/yr, and $1.18/l, respectively. Both ROI (return on investment) and PBP (payback period) of Case 1(FPBU-HG) and Case 2(FPBU-EH) were the almost same. If the plant capacity increases into 1,500 t/d for Case 1 and Case 2, ROI would be improved into 15%/yr.