본 연구에서 리세스가 있는 기체수소/액체산소 2차원 동축 전단 분사기에 대해 연소해석을 수행하였다. 이상기체와 실제기체 상태방정식을 이용한 정상상태 난류연소에 대해 표준 ${\kappa}-e$ 모델과 층류 화염편 모델이 선택되었다. 리세스 길이가 증가할수록 연소실 내 재순환의 크기가 커지고 와도가 강해졌다. 또한, 온도, 연소생성물, 압력의 변화가 리세스 길이에 큰 영향을 받았다. 해석된 결과들은 리세스가 있는 분사기에 의해서 효과적인 연소기를 얻을 수 있음을 보여주었다.
물은 초임계 상태($T{\geq}374^{\circ}C$, $p{\geq}221$ atm)에서 비극성 유기오염물질에 대해 좋은 용매로 작용 하지만 부식성이 강하게 나타난다. Subcritical water extraction (이하 SWE)은 토양이나 저니토에 흡착되어 있는 비극성 유기오염물을 신속하고 효율적으로 추출할 수 있다. Subcritical 조건 하에 있는 물은 다양한 비극성 유기물들을 추출할 수 있다. SWE를 이용하면 토양이나 저니토로부터 수 분 이내에 PCBs를 완전히 제거할 수 있으며, 50 atm, $260^{\circ}C$의 subcritical 상태에 있는 물을 추출에 이용한다.
CCS는 "이산화탄소의 포집 및 저장 기술"의 약어로서, 화석연료를 사용하는 화력발전소, 제철소 등에서 대규모로 배출하는 이산화탄소를 저감하기 위한 방법이다. CCS는 화석연료의 연소에서 발생되는 가스를 포집하여, 압축, 수송, 주입의 프로세스를 거처서 깊은 지하에 영구적으로 저장한다. CCS를 기존 화력발전소에 적용시에는 CCS 설비가 없는 발전소에 비해 약 80~90%의 이산화탄소를 줄일 수 있다. IPCC의 보고서에 의하면, CCS는 2010년까지 이산화탄소 총 감축량의 10~55%를 감당할 수 있는 경제적 잠재력이 있다고 보고되고 있다. 본 고에서는 CCS 기술의 해외 적용 사례 및 관련 핵심 기술 동향에 대해 간략하게 소개하고자 한다.
기후변화 및 교토의정서상의 온실가스 의무감축요구에 대응하기 위하여 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서부터 포집한 $CO_2$를 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하고, 이를 해저 지질구조내 대규모로 수백-수천년 이상 장기간 저장 및 관리하는 $CO_2$ 해양지중저장기술이 국내외적으로 주목 받고 있다. $CO_2$ 해양지중저장 처리 시스템 설계를 수행하는데 있어 전산모사를 통한 공정 설계는 필수적이다. 즉, 수치 모델링을 통하여 $CO_2$ 해양지중저장 처리에 필요한 일련의 공정을 열역학 상태방정식 등을 이용하여 모사하는 것이다. 본 논문에서는 $CO_2$ 해양지중저장 처리를 위한 공정 설계에 사용되는 열역학 상태방정식들을 비교 분석하였다. 또한, 상태방정식 계산결과의 정확성을 평가하기 위하여 실험으로부터 구해진 데이터와 비교를 수행하였다. 이상기체 상태방정식과 SRK식은 $29.85^{\circ}C$, 60 bar 이상에서 밀도를 전혀 예측하지 못하였으며, 고온 고압의 초임계 상태에서 100% 내외의 오차를 보였다. BWRS 식은 임계온도 근처인 $29.55^{\circ}C$, 임계압력 근처인 $60{\sim}80\;bar$ 사이의 영역에서 실험값을 전혀 예측하지 못하고 최대 100%의 차이를 보였다. $CO_2$ 해양지중저장 처리의 저장지 조건인 온도 $31.1^{\circ}C$ 이상, 압력 73.9 bar 이상의 초임계 상태에서 PR 식과 PRBM 식은 실험값을 비교적 잘 예측하였다. 따라서 $CO_2$ 해양지중저장처리 공정 중 고온, 고압 영역에서는 상기 상태방정식을 이용한 공정 설계가 유용하다고 판단된다.
In this study, supercritical nano plating was performed to observe its effect on materials. Using supercritical carbon dioxide as a solvent, we observed how different pressures and temperatures of the supercritical fluid affected the process and its outcome. The plating current increases as pressure increases from 8 MPa to 16 MPa, but it decreases after that. Similarly, the plating current increases as temperature is increased from $35^{\circ}C$ to $45^{\circ}C$, but the current decreases after that. Also, the thickness of the wet electrolyte plating is about $35\sim50{\mu}m$, while the thickness of the plating done using supercritical fluid is about $20\sim25{\mu}m$. At the results, It to it is considered that supercritical nano plating enable to form more thin and stable plating than wet electroplating methods. Also both of the electroplating methods could be affected plating quality by surface condition, and the supercritical nano plating has been confirmed to product more uniform plating surface than wet electroplating.
Due to environmental concerns $CO_2$ has been reintroduced as a potential candidate to replace HFCs in refrigeration systems. Oils are always required in a vapor-compression cycle, and thus actual working fluid in the system is $CO_2$-oil mixtures even though the oil concentrations are low at the heat exchangers and the expansion device. The cooling heat transfer coefficients for $CO_2$-oil mixtures under supercritical condition are required to designing of the gas cooler in the $CO_2$ refrigeration system properly. In the present study, the gas cooling heat transfer coefficients for $CO_2$-PEC9 was estimated by using the Gnileinski correlation, and the Kim and Ghajar model through the previous prediction models for the thermo-physical properties of $CO_2$-oil mixture. The Gnileinski correlation was used when the oil wt.% in the mixture is less than 1.0, and for the higher oil concentration the Kim and Ghajar model was applied. The estimated results agree with the experimental results conducted by the Dang et al.
A study of high-pressure n-heptane droplet vaporization is conducted with emphasis placed on equilibrium at vapor-liquid interface. General frame of previous rigorous model[1] is retained but tailored for flash equilibrium calculation of vapor-liquid interfacial thermodynamics. The model is based on complete time-dependent conservation equations with a full account of variable properties and vapor-liquid interfacial thermodynamics. The influences of high-pressure phenomena, including ambient gas solubility, thermodynamic non-ideality, and property variation on the droplet evaporation are investigated. The governing equations and associated moving interfacial boundary conditions are solved numerically using a implicit scheme with the preconditioning method and the dual time integration technique. And a parametric study of entire droplet vaporization history as a function of ambient pressure, temperature has been conducted. Some computational results are compared with Sato's experimental data for the validation of calculations. For low ambient temperatures, the droplet lifetime first increases with pressures, then decreases for high pressures. For higher ambient temperatures, the droplet lifetime increase with less amplitude than that of low ambient temperatures, which then decreases with more amplitude than that of low temperatures. The solubility of nitrogen can not be neglected in the high pressure and it becomes higher as the pressure goes up.
본 연구는 이산화탄소 지중저장 과정에서 주입 유체의 온도 변화가 심부 지질구조 내로 주입된 초임계 이산화탄소의 거동과 대체율에 미치는 영향을 정량적으로 규명하기 위하여 초임계 이산화탄소 대체 유체인 헥산을 적용한 마이크로모델 실험을 수행하였다. 본 실험에서는 탈이온수로 포화된 마이크로모델 내부로 헥산의 주입이 개시되는 시점부터 헥산과 공극수의 분포가 평형상태를 이루는 시점까지의 비혼성 대체 과정을 시각적으로 관찰하였다. 실험을 통하여 획득한 이미지는 분석 프로그램을 통하여 전체 공극 구조에 대한 헥산의 대체 면적비를 산정하는데 사용하였으며, 단일 공극 규모에서와 거시적 규모에서의 헥산과 공극수의 거동 및 분포 분석을 통하여 주입 유체의 온도가 비혼성 대체 과정에 미치는 영향을 규명하였다. 주입 유체의 온도 변화에 따른 관측 실험의 결과, 온도가 증가함에 따라 점도, 밀도, 계면장력 등과 같은 유체의 물성 및 공극 구조에 작용하는 모관압의 변화로 인하여 헥산의 대체 면적비는 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 실험 결과는 효율적인 이산화탄소 지중저장을 수행하기 위해서는 이산화탄소 주입이 이루어지는 심부 지질구조의 환경 및 주입 조건에 대한 이해가 필수적임을 시사하였다.
부탄올의 구조이성질체(n-, iso-, sec-, tert-butanol) 와 n-부티르산에 대한 리파아제 효소.촉매 에스테르화 반응이 초임계 이산화탄소 조건 하에서 수행되었다. 본 실험은 교반속도 150 rpm, 반응 온도 323.15 K, 반응 압력 150 bar의 조건으로 고압반응기에서 5 h 동안 수행하였다. 실험에 사용된 리파아제는 Candida Antarctica lipase B (CALB)이다. 실험 결과는 HP-INNOWax 컬럼을 이용하여 FID (Flame Ionization detector)가 장착된 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC)를 이용하여 분석하였다. 반응 후 생성물의 전환률과 반응의 경향성을 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 예측된 결과와 정성적으로 비교하였다. 경쟁적인 저해반응이 포함된 Ping-Pong Bi-Bi 메커니즘을 기초로 하여, 반응의 각 단계를 적용하여 구조 최적화를 하였고 이를 이용해 전이상태의 에너지를 구하여 반응의 경향성을 예측하였다. 생성되는 에스테르 이성질체의 구조적 선호도는 분자동역학 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 이러한 방법의 개발은 앞으로 컴퓨터를 이용한 효소 반응의 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 고종시 감껍질을 열수 추출 및 초임계 유체 추출하여 아토피 피부염 증상 억제 효과를 밝히고, 항염 효능을 나타내는 기능성 소재로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다. 그 결과 육안 평가를 통해 피부의 홍반(erythema), 가려움과 피부의 건조상태(pruritus and dry skin), 부종과 혈종(edema and excoriation), 짓무름(erosion), 그리고 태선화(lichenification)와 같은 아토피 피부염 같은 증상이 AD 모델에서 증가하였지만, SPPE와 PPWE를 투여하였을 경우 완화되는 것을 확인할 수 있었으며, SPPE가 PPWE보다 더 뛰어난 효과를 나타내었다. 피부 두께와 염증 세포의 침윤은 AD 모델에서 크게 증가하였지만, SPPE와 PPWE를 투여하였을 경우 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, SPPE가 PPWE보다 더 뛰어난 효과를 나타내었다. 혈청 중의 IgE와 IL-4의 수치를 측정한 결과, AD 모델에서 크게 증가하였으나 SPPE와 PPWE를 투여하였을 경우 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, SPPE가 PPWE보다 더 뛰어나게 억제하는 효과를 나타내었다. 또한 RAW264.7 세포에 SPPE를 처리하였을 경우 염증 매개 인자인 NO, $PGE_2$, IL-6, IL-$1{\beta}$의 생성량이 유의적의로 감소하였고, PPWE의 경우 NO, $PGE_2$, IL-$1{\beta}$의 생성을 억제한 반면 IL-6 생성 억제에는 영향을 나타내지 않았다. 이러한 염증 매개 인자 억제 효능은 SPPE가 PPWE보다 더 뛰어나게 억제하는 것을 확인하였다. 따라서 감껍질 추출물은 아토피 피부염 증상 개선과 염증관련 질환 치료를 위한 기능성 천연물 소재로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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