• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.283-289
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• 2021

석탄계 활성탄(CAC)에 의한 carbol fuchsin (CF) 염료의 흡착 특성을 pH, 초기농도, 온도 및 접촉시간을 흡착변수로 사용하여 조사하였다. CF는 수중에서 해리하여 양이온인 NH₂⁺를 가지게 되는데, 염기성 영역에서 음전하를 가진 활성탄의 표면과 정전기적 인력으로 결합하였으며 최적조건인 pH 11에서 96.6%를 흡착하였다. 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 사용하여 해석하였다. 실험결과는 Langmuir 식이 더 잘 맞았다. 따라서 흡착 메카니즘은 균일한 에너지 분포를 가진 활성탄 표면에서 단분자층으로 흡착된다고 예상되었다. 평가된 Langmuir의 무차원 분리계수 값들(R_L = 0.503~0.672)로부터 활성탄에 의해 CF를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알았다. Temkin 식과 Dubinin-Radushkevich 식에 의해 구한 흡착에너지는 각각 B_T = 4.397~6.281 kJ/mol과 E = 1.456~2.319 J/mol이었다. 따라서 흡착공정은 물리흡착(B_T < 20 J/mol, E < 8 kJ/mol)으로 나타났다. 흡착속도실험결과는 유사 2차 속도식에 더 잘 맞았다. CAC에 대한 CF 염료의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자유에너지 변화의 음수값이 증가하였기 때문에 온도 증가와 함께 자발성도 높아지는 것으로 나타났다. 양수 값의 엔탈피 변화(12.747 kJ/mol)는 흡열반응임을 알려주었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권1호
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• pp.24-31
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• 2021

최적의 조건에서ADC12 알루미늄 합금을 다이캐스팅 기법으로 제조하여 구조적, 기계적, 열적 성질을 연구하였다. 또한 진공에서 후속 열처리한 ADC12 알루미늄 합금의 기계적 물성 변화를 규명하였다. 방사광 X-선 회절 및 energy dispersive X-선 화학조성 분석법을 통하여 ADC12 합금은 알루미늄 기저에 알루미늄과 구리의 화합물인 Al2Cu 및 AlCu3 상이 결정질 형태로 분포하고 있음을 규명하였다. 대표적인 기계적 물성값인 인장강도와 연신율은 각각 307.9 ± 9.1 MPa와 2.98 ± 0.62 %이다. 기존 보고보다 우수한 열전도도(129.3 ± 0.27 W/m·K)와 비이커스 경도값(Hv = 130)을 나타낸다. 후속 열처리 결과, 200℃까지는 기계적 물성치가 일정하게 유지되었으나, 이후 500℃까지 열처리 온도를 증가시킬 경우에는 인장강도와 비이커스 경도가 점진적으로 감소하였다. 이는 열처리 도중 미세조직이 안정화되면서 인성과 연성이 향상되었기 때문이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.103-108
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• 2023

본 연구에서는 SiC 기반의 1200V급 전력 MOSFET을 최적 설계하기 위하여 공정 및 설계 파라미터를 변화시키면서 실험을 수행한 후, 필수적인 전기적 특성을 도출하였다. 그리고 최종적으로 설계하고자 하는 트렌치 게이트형 SiC 전력 MOSFET 소자의 우수성을 확보하기 위하여 플래너 게이트 SiC 전력 MOSFET을 같은 조건하에 설계하여 전기적인 특성을 도출하여 트렌치 게이트형 SiC 전력 MOSFET 소자와 비교 분석을 하였다. 비교 분석한 결과, 항복전압을 그대로 유지한 상태에서 온 저항은 각각 플래너게이트 전력 MOSFET은 1,840mΩ, 트렌치 게이트 전력 MOSFET는 40mΩ으로 약 40배 이상 우수한 특성을 도출하였다. 온 저항은 에너지 효율에 직접적인 영향을 끼치는 바 에너지 효율에 있어 우수한 결과를 도출한 것으로 판단되었다. 본 실험을 통해 최적화된 소자는 1200V급에 일반적으로 사용되었던 IGBT소자를 충분히 대체 가능한 것으로 판단되었다.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.25-31
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• 2023

화학적 CO₂ 흡수 공정에 많이 사용되는 모노에탄올아민(MEA)을 사용하여 매립지가스(LFG)에서 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 매립지가스를 이용한 발전용 엔진의 열효율을 증가시키고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. LFG를 에너지원으로 사용하는 것은 온실가스 배출량을 줄이는 수단이 될 수 있기 때문에 MEA를 이용하여 LFG 중의 CO₂를 줄이고 CH₄의 농도를 높여 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 본 연구에서는 MEA 용액에서 CO₂와 CH₄의 용해도를 측정하고 다양한 조건에서 용해도를 높이고 용해 특성을 분석하기 위해 실험을 수행했다. 그 결과 반응 가스에 대한 MEA의 비율이 증가함에 따라 CO₂ 흡수율이 증가하는 것으로 나타났다. CO₂ 용해도를 최대화하기 위한 최적의 MEA 농도가 있으며, 이 농도 이상으로 농도를 높여도 용해도가 크게 향상되지 않았다. 본 연구는 온실가스 배출량을 줄이면서 LFG에서 CO₂를 포집하고 CH₄의 농도를 높여 보다 실용적인 연료를 개발할 수 있는 기반 연구를 수행했다.

• 분석과학
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• 제19권4호
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• pp.290-300
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• 2006

세계적으로 음용수 공급을 위한 정수 공정에는 여러 가지 방법이 쓰이고 있다. 그 중 염소는 값이 싸고 비교적 사용하기 쉬우며 미생물 제거 효과가 좋아 가장 많이 사용되는 소독제이다. 그러나 소독과정 중에 독성을 가지는 소독부산물을 생성시키는 문제가 있다. 대표적인 소독부산물에는 트리할로메탄같은 휘발성 물질과 유기염소산같은 비휘발성 물질이 있고, 최근 새로이 3-chloro-4-dichloromethyl-5-hydroxy-2(5H)-furanone (MX)라는 물질이 대두되고 있다. MX는 음용수 중 총 변이원성의 20-50%에 해당하는 강력한 변이원성을 가지는 물질이다. 이에 WHO에서는 MX를 유해물질로 선정하였으나 분석적 어려움과 독성 자료의 부족으로 인해 아직 정확한 기준치가 설정되지는 않았다. MX는 음용수 중에 21.9-30.3 ng/L 수준의 미량이 존재하였으므로 좀 더 효율적인 분석방법이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 전처리 방법의 개선을 위해 액체-액체 추출방법과 고체상 추출방법을 사용하여 그 추출효율이 더 좋은, 고체상 추출방법을 채택하였다. 이미 여러 국가에서 MX의 분포를 조사한 바 있으나 국내에서는 MX의 분포 조사가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내의 각 정수장별 MX 함량과 수계별 MX 함량을 조사하여 국내의 MX 분포 실태를 파악하고자 하였다. MX의 생성패턴을 알고자 염소투입량, 정수장으로부터의 거리, 계절 수온 및 여러 수질조건에 따라 MX생성과의 상관관계를 확인해 본 결과 MX의 생성은 염소투입량과 계절, 수온의 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 MX의 최적 소독방법을 마련하기 위한 기초 연구로서 오존이나 입상활성탄(GAC)을 사용하는 고도처리수에서의 MX 함량을 측정하였다. 본 연구 결과 MX의 생성은 염소 투입량과 계절, 수온의 영향을 받는 것으로 나타났고, 오존 처리한 고도처리수에서의 MX 생성이 최소화되는 것을 확인하였다.

• 분석과학
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• 제20권1호
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• pp.25-32
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• 2007

본 연구에서는 분석방법에 따른 고농도 질소함유 폐수의 총질소 측정결과를 비교평가하였다. 수질오염공정시험방법에 제시된 자외선 흡광광도법과 환원증류 킬달법을 주 시험법으로 하였으며, 추가적으로 TKN(total Kjeldahl nitrogen)법과 이온 크로마토그래피법(Ion chromatography)을 사용하였다. 자외선 흡광광도법은 실험방법이 비교적 간단하지만 고농도 폐수시료의 희석과 표준용액 제조에 있어서 큰 오차를 유발하였다. 환원증류 킬달법은 시료의 희석이 필요하지 않으며 가장 높은 측정값을 보였지만, 데발다 합금 및 NaOH 첨가량에 의해 최대 50 mg/L의 오차가 발생하였다. 동일한 시료를 반복하여 실험한 결과, 환원증류 킬달법($568.6{\pm}38.7mg/L$) > 자외선 흡광광도법($527.3{\pm}9.6mg/L$) > TKN법($494.7{\pm}21.4mg/L$) >이온 크로마토그래피법($417.9{\pm}7.3mg/L$)의 순으로 측정되었다. 그러므로 기타 분석법에 의한 과소평가 가능성을 고려하면, 환원증류 킬달법을 사용하는 것이 고농도 총질소 분석 측면에서 바람직할 것이다. 그러나 각 분석법과 시료의 특성에 따라서 실험 단계별로 최적분석조건을 확인하고, 더 나아가 표준작업지침서(Standard Operation Procedure: SOP)를 작성하여 분석 신뢰도를 향상시킬 필요가 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.765-778
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• 2008

리스크 관리에 기반한 교량관리를 위해서는 시간 및 환경에 따른 성능변화를 예측하기 위한 성능이력모델이 필수적이다. 일반적으로 성능이력모델의 산출은 어려운 작업이므로 전문가 의견 또는 교량의 겉보기 상태 진단평가 기록을 이용한 상태 성능 이력모델이 많이 사용되어 왔다. 하지만 상태성능 이력모델은 교량의 실제 안전도와는 일치하지 않은 경우가 많아 근본적인 문제를 내포하고 있다. 성능 평가 및 이에 따른 성능이력모델의 정확도는 교량 유지관리 시스템(Bridge Management System, BMS)의 정확도와 직접적인 관계가 있으며 유지관리 예산의 합리적인 분배를 위한 최적 대안 산출을 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 기존의 방법, 즉 정성적 전문가 의견 및 불충분한 정기점검 기록에 의해 작성되는 상태 성능 이력모델의 단점을 극복하기 위하여 열화를 고려한 수치해석결과를 바탕으로 산출되는 안전성능이력모델을 제안하였다. 제안한 성능이력모델 구축을 위해서 다양한 교량 형식이 검토 되었으며, 그 중 설계 변수 간 종속성이 높아 고려되어져야 할 설계 변수의 수가 비교적 적은 강박스 교량을 중심으로 다양한 환경 조건 및 시간에 따른 안전성능이력의 변화를 분석하였다. 교량 유지관리 시스템 내에서의 안전성능 이력모델의 역할은 특정 환경 하에서 시간에 따른 안전성능변화 예측에 있으며 안전성능이력모델의 산출 속도는 시설물 관리시스템의 효율성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 일반적으로 실시간 해석을 수행하기 보다는 기 작성된 예측모델을 사용하는 방법이 주로 사용된다. 본 연구에서는 정량적 성능이력의 신속한 산출을 위하여 주요 설계 변수로 구성된 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)을 사용하였다. 응답면 기법 적용을 위한 설계 변수 및 설계 값의 범위는 국내 강상자형교 설계 기준, 가이드라인 및 유지관리 자료를 근거로 산정하였다.

• 전기화학회지
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• 제26권4호
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• pp.71-79
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• 2023

본 연구에서는 세공충진막 제조를 위해 활용되는 다공성 지지체의 친수화 처리를 위해서 음이온성, 양이온성, 비이온성 계면활성제를 사용하였으며, 계면활성제 종류, 농도 및 함침 시간에 따른 친수화 정도를 확인하였다. 또한 친수화 처리한 지지체를 이용하여 세공충진형 음이온교환막을 제조하고 이온전도도를 비교하여 최적의 친수화 조건을 선정하였다. 본 연구에서 사용한 이온성 계면활성제의 경우에는 함침 적용 농도가 3.0 wt% 이상일 때 함침 초기부터 다른 농도(0.05, 0.5 및 1.0 wt%)에 비해 급격하게 친수화가 진행되는 것을 관찰할 수 있었다. 그에 비해 분자량이 상대적으로 큰 비이온성 계면활성제의 경우는 친수화 진행이 원활하지 않은 것을 관찰할 수 있었다. 친수화 정도와 음이온교환막의 이온전도도와의 상관성이 나타나지 않았는데, 이러한 이유는 다공성 지지체의 친수화 공정 시 과도한 친수화 과정은 다공성 지지체의 소수 표면에 계면활성제가 과도하게 흡착하게 되어 기공률 감소가 커지게 되고 이를 통해 이온을 교환할 수 있는 고분자 전해질의 함량이 낮아지게 됨으로써 막의 전기적 저항을 크게 증가시키는 결과를 초래하게 되는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.7-14
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• 2024

이중 롤러는 Gap block 설계에 따라 동일한 크기와 하중 조건에서도 다양한 변형 양상을 가질 수 있다. 이러한 특성을 활용하여, 본 연구에서는 제품 이송 과정에서 발생되는 주름과 같은 결함을 최소화하기 위한 Carbonfiber reinforced plastic (CFRP) 이중 롤러의 Gap block 설계 방법을 제안한다. 가장 먼저, Gap block에 대한 주요 설계 변수와 공정 정밀도를 고려한 분석 case들을 선정하고, 유한 요소 해석을 활용하여 CFRP 이중 롤러의 변형 양상을 추출한다. 여기서, 본 연구의 목적을 만족하는 최적의 Gap block 설계를 수행하기 위해, 제품과 롤러가 접촉하는 지점들 간의 변형 편차에 기반하여 CFRP 이중 롤러의 변형 양상들을 비교 분석한다. 그 결과, 본 연구에서 제안한 Gap block 설계 방법을 통해, 롤러의 직경 또는 길이와 같은 전체적인 크기 변화없이 제품 이송 시 결함을 크게 감소시킬 수 있는 최적화된 CFRP 이중 롤러를 구축할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제17권4호
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• pp.103-111
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• 2009

본 연구에서는 퇴비화에서 첨가제로 주로 사용하고 있는 톱밥을 대상으로 수분 혼합방식으로서의 습윤과정과 건조과정에서의 수분함량별 톱밥의 물리적 성상의 변화로 인한 공기투과성의 차이점을 파악하고자 하였다. 수분증가에 따라 겉보기밀도는 증가하며, 공기공극은 감소하였다. 그러나 습윤 및 건조과정에서 동일한 수분함량일지라도 습윤과정의 공기공극이 건조과정에 비하여 높게 나타나고 있어 습윤과정이 퇴비화 매체 내에서의 공기이동에 유리한 물리적 성상을 보이고 있다. 또한 수분이 증가함에 따라 톱밥 입자크기가 커지며, 수분함량 40%부터 60% 구간에서 습윤과정이 건조과정에 비하여 큰 입자를 형성하였다. 또한, 습윤과정에서는 수분이 증가함에 따라 공기공극이 작아짐에도 불구하고 수분함량 60% 정도에서 차감압력이 가장 낮아지고 이후 수분 포화상태에 도달하면 급격히 증가하고 있다. 건조과정에서는 습윤과정과는 다르게 포화상태에서부터 수분이 감소함에 따라 차감압력이 지속적으로 감소하는 경향을 보이고 있다. 퇴비화에서 주로 활용되는 건조기준 수분함량 0.67(습량기준 40%) 이상의 수분함량 구간에서 유입 공기유량이 동일할 경우 습윤과정이 건조과정에 비하여 차감압력이 낮아 공기투과성이 개선되어 있음을 알 수 있다. 또한 동일한 수분함량에서의 차감압력은 유입 공기유량에 비례하여 증가하고 있는 것으로 나타났다. 이러한 실험결과로서, 퇴비화공정에서 매체내의 공기이동성을 원활하게 하기 위하여는 습윤과정이 적절하며 수분함량 60% 정도가 최적의 운영조건이라 판단된다.