• 대한설비공학회지:설비저널
• /
• 제44권10호
• /
• pp.56-67
• /
• 2015

에너지절감의 원리는 공정간 에너지의 균형, 운전 최적화, 그리고 고효율에너지설비 교체이다. 이중 효과가 가장 큰 것은 공정간 에너지 균형을 달성하는 것이며, 그 대표적인 방법이 공정에서 발생하는 미활용에너지를 발굴하여 적절한 변환을 거쳐 다른 공정의 입력으로 재활용하는 것이다. 이를 위해서 기존의 공정을 "에너지 흐름" 중심으로 재해석하고 에너지시스템을 모델링하며 미활용에너지의 재활용 방안을 도출하여 그 성과를 예측할 수 있어야 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
• /
• pp.280-281
• /
• 2017

본 논문에서는 기존의 배풍기 효율을 높이고 크기를 줄이기 위해 임펠러의 속도를 높이는 설계에 관한 연구다. 임펠러 속도는 5500rpm으로 증가시키고 크기는 320mm에서 250mm로 줄였으며 효율과 최대 풍량을 향상키기기 위해 임펠러의 Hub/Tip 비율을 줄이며, 날개각도에 변화를 주는 방식을 제안한다. Hub/Tip 비율이 줄어들면 유량이 통과하는 면적이 넓어지게 되는 효과를 얻게 되고, 임펠러 중심거리에 따른 날개 각도를 변화시키면 풍압과 풍량이 달라지는 효과를 얻게 되어 동일한 rpm으로 회전하는 배풍기의 효율을 높일 수 있다. 설계된 구동용 SRM과 임펠러의 설계에 따른 운전 특성을 시뮬레이션을 통해 해석하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제58권4호
• /
• pp.565-572
• /
• 2020

본 연구는 증류탑 분리공정 시스템 최적화를 위하여 인공지능 머신러닝이 적용된 소프트웨어 플랫폼을 개발하였다. 증류탑 분리공정은 석유화학 산업의 대표적이고 핵심적인 공정이다. 하지만 다양한 운전조건과 연속식공정 특성으로 인하여 안정적인 운전이 어려우며 운전자 숙련도에 의하여 공정효율에 차이가 발생된다. 이를 해결하기 위하여 이론적 시뮬레이션을 활용한 제어방법이 개발되어 사용되고 있지만 특수하거나 복잡한 반응이 포함된 공정에는 적용이 어려우며, 거대한 시스템에 대하여 분석이 이루어질 경우 계산비용 증대로 인하여 실시간 제어와 연동이 어려운 한계점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 머신러닝을 기반으로 한 경험적 시뮬레이션 모델을 개발하고 이를 통하여 최적의 공정운영방법을 제시하고자 한다. 경험적 시뮬레이션 개발은 실제 공정에서 수집된 빅 데이터, 데이터마이닝을 통한 특성추출, 공정을 대표하는 데이터 선별, 화학공정 특성에 맞는 모델 선정으로 이루어졌으며, 현장검증 및 테스트를 통하여 증류탑 분리공정 플랫폼이 개발되었다. 최종적으로 개발된 플랫폼을 통하여 운전 조작변수의 예측이 가능하며, 최적화된 운전조건을 제공하여 효율적인 공정운영을 달성할 수 있다. 본 논문은 머신러닝 기법을 화학공정에 적용한 기초연구로서 이후 다양한 공정에 적용하여 4차 산업의 스마트 팩토리의 초석이 되어 널리 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제45권1호
• /
• pp.73-80
• /
• 2007

본 연구는 생물학적 폐수 처리 공정인 연속 회분식 반응기(sequencing batch reactor, SBR)에서 질소 제거 최적화를 위해 활성 오니 공정모델(activated sludge model, ASM No.1, ASM1)과 반복 동적 프로그래밍(iterative dynamic programming, IDP)을 이용하여 SBR의 처리 기준을 만족하면서 최적 운전 조건을 탐색하고 하는 것을 목적으로 하였다. 연속 회분식 반응기의 최적화를 위해 에너지 최소화와 최소 회분 시간이 질소 처리의 농도 그래프의 면적과 비례하는 점을 이용하여 이를 고려한 새로운 performance index를 제안하였다. 회분 시간과 에너지에 대항하는 면적에 적절한 비중(weight)을 줌으로써 최소 회분 시간과 최소 에너지 문제를 동시에 고려하였다. SBR에서 IDP를 이용한 최적 운전서 최적 용존 산소 농도의 설정치가 전체 회분 시간과 전체 에너지 비용에 동시에 영향을 미침을 알 수 있었고 최적 운전시 기존의 운전 방법과 같은 유기물과 질소 제거가 가능하고 동시에 전체 비용을 20％까지 줄일 수 있었다. 더 나아가 공정이상으로 실제 공정이 모델과 다른 모델링 에러에 의해 잘못된 모사의 경우에도 IDP를 이용하여 다시 재최적화할 수 있음을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권2호
• /
• pp.191-199
• /
• 2021

화학 공정의 주요 설비 중 하나인 증류탑은 물질들의 끓는점 차이를 이용하여 혼합물에서 원하는 생산물을 분리하는 설비이며 증류 공정은 많은 에너지가 소비되기 때문에 최적화 및 운전 예측이 필요하다. 본 연구의 대상 공정은 공급처에 따라 원료의 조성이 일정하지 않아 정상 상태로 운전이 어려워 효율적인 운전이 어렵다. 이를 해결하기 위해 데이터 기반 예측 모델을 이용하여 운전 조건을 예측 할 수 있다. 하지만 미가공 공정 데이터에는 이상치 및 노이즈가 포함되어 있어 예측 성능을 향상시키기 위해 데이터 전처리가 필요하다. 본 연구에서는 인공 신경망 모델인 Long short-term memory (LSTM)과 Random forest (RF)를 사용하여 모델을 최적화한 후, 데이터 전처리 방법으로 Low-pass filter와 One-class support vector machine을 사용하여 데이터 전처리 방법 및 범위에 따른 예측 성능을 비교하였다. 각 모델의 예측 성능과 데이터 전처리의 영향은 R2과 RMSE를 사용하여 비교하였다. 본 연구의 결과, 전처리를 통해 LSTM의 경우 R2은 0.791에서 0.977으로 RMSE는 0.132에서 0.029로 각각 23.5%, 78.0% 향상되었고, RF의 경우 R2은 0.767에서 0.938으로 RMSE는 0.140에서 0.050으로 각각 22.3%, 64.3% 향상되었다.

• 에너지공학
• /
• 제23권3호
• /
• pp.163-173
• /
• 2014

본 연구에서는 도로용 발전장치 최적화 설계를 위해 실험과 수치해석을 다루었으며, 도로용 발전장치는 패드, 축, 토셔널 댐퍼, 일방향 클러치, 기어, 발전기 등의 여러 가지 기계요소를 포함한다. 본 수치해석은 도로용 발전장치의 성능을 평가하기 위하여 개발되었으며 소프트웨어에 의하여 이론적으로 계산된 결과값을 사용하여 최적화 설계의 변수인자를 결정하게 된다. 이러한 변수는 장치의 용량, 길이, 각도 등이며, 차량의 운전상태에 따라서 토오크, 출력 및 생성된 에너지값 등의 결과값을 비교하여, 도로용 발전장치를 설계하기 전 수치해석을 통해 제안된 개념과 시스템이 효율성과 신뢰성을 갖도록 한다.

• KSBB Journal
• /
• 제24권3호
• /
• pp.253-258
• /
• 2009

본 연구에서는 ELISA와 면역-크로마토그래피 스트립기술을 결합하여 E. coli O157 : H7을 탐지할 수 있는 면역스트립 센서를 제작하기 위한 제작조건의 최적화 연구를 수행하였다. 포획항체 농도, 탐지항체 농도, 완충용액 첨가제 조성의 면역스트립 제작 또는 운전인자들의 최적화 조건을 결정하였다. 포획항체의 농도는 1 mg/mL를 최적 조건으로 선정하였고, 탐지항체의 최적 농도도 1 mg/mL로 결정하였다. 비특이적 결합을 방지하기 위한 시료 희석용 완충용액의 첨가제 조성으로는 0.5% Tween 20와 3% BSA 혼합 사용을 선정하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권12호
• /
• pp.1343-1349
• /
• 2011

본 연구에서는 $100^{\circ}C$의 저온 열원을 이용하여 구동되는 랭킨 동력 사이클에 대하여, HFC-134a를 이용한 아임계 운전을 할 경우의 출력과 HFC-125 를 이용한 초월임계 운전을 할 경우의 출력을 서로 비교함으로써, 초월임계 운전에 의한 출력 향상 가능성을 연구하였다. 서로 다른 두 사이클들의 출력을 공정하게 비교하기 위하여, 각 사이클들을 3 개의 설계인자를 이용하여 최적화 하였다. 이 때, 보다 현실적인 결과를 위하여 기존의 연구와는 달리, 열교환 과정에서 작동유체의 열전달 및 압력강하 특성을 고려하였다. 시뮬레이션 결과, HFC-125 초월임계 사이클의 출력이 HFC-134a 아임계 사이클의 출력에 비해 본 연구의 시뮬레이션 조건 하에서 9.4% 향상 될 수 있음을 보였다.

• 청정기술
• /
• 제13권3호
• /
• pp.222-227
• /
• 2007

축산폐수처리에 광촉매공정을 적용하였을 때 운전변수 중 자외선 조사거리, 반응면적, 부유고형물(SS)농도, 컬럼직경이 처리율에 미치는 영향을 실험실 규모의 광촉매반응기를 사용하여 실험하였다. 최적운전조건은 자외선 조사거리 3 cm (7 cm 이하 권장), 반응면적 $3.6\;m^2$, SS농도 40 mg/L (300 mg/L이하 권장), 컬럼직경 5 mm (10 mm 이하 권장)로서 COD, 색도, coliform 제거율이 반응시간 300 min에서 각각 49%, 53% 100%로 나타났다. 최적운전조건에서 난분해성 COD의 제거율은 57%로 나타나 광촉매반응이 난분해성 유기물제거에 어느 정도 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.72-79
• /
• 2015

천연가스 감압기지에 터보팽창기 감압시스템을 도입하여 천연가스의 감압과정에서 전기에너지를 생산할 수 있다. 터보팽창기의 효율은 천연가스의 유량과 터보팽창기 설계유량의 비에 따라 달라진다. 따라서 터보팽창기로 들어가는 유량을 조절함으로써 감압시스템을 운전하기 위한 최적조건을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 두 곳의 저압 정압기지에서 천연가스의 압력이 17.5 bar에서 8.5 bar로 감압될 때 천연가스의 유량에 따라 생산 가능한 전력을 계산하고 계산결과의 비교를 통해 터보팽창기 감압시스템이 최적으로 운전되기 위한 조건을 찾았다. 천연가스의 평균 유량이 크고 유량의 변화가 작을 때 터보팽창기가 효율적으로 운전되었고 터보팽창기의 설계유량은 천연가스의 유량을 가장 많이 포함하는 용량에서 결정되었다. 선정된 두 정압기지에서 회수 가능한 전력생산량은 9 MW(B 기지), 12 MW(D 기지)로 추산되었다.