본 연구는 최근 하이드레이트와 유사한 형태인 semi-clathrate 형성을 통해 열역학적 촉진제로서 주목받고 있는 TBAF(Tetra-n-butyl ammonium fluoride)의 가스 하이드레이트 형성에 작용하는 영향을 알아보았다. TBAF를 10, 33.8, 45 wt%의 농도로 $CH_4+H_2O$, $CO_2+H_2O$, $N_2+H_2O$계에 첨가하여 가스 하이드레이트 3상 평형점(하이드레이트(H) - 물(Lw) - 기상(V)) 측정을 하였다. TBAF가 첨가된 경우 순수한 $CH_4$, $CO_2$, $N_2$ 가스 하이드레이트보다 평형조건이 더 높은 온도와 더 낮은 압력 영역에서 나타났으며 기체의 종류와 무관하게 TBAF의 농도가 33.8 wt%일 때 10, 45 wt%보다 뛰어난 촉진효과를 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 이를 통해 양론비인 TBAF의 농도 33.8 wt% 이상에서는 반응을 하지 않고 남아있는 TBAF가 하이드레이트 생성반응에 방해요소로 작용하는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 얻어진 결과 TBAF를 촉진제로서 사용하는 가스 하이드레이트 공정이라면 33.8 wt% 농도의 사용이 가장 효과적일 것으로 사료된다.
최근 새로운 천연가스 수송/저장법으로 가스 하이드레이트 형성법이 주목받고 있다.본 연구에서는 천연가스의 저장 매체로 다공성 매질인 실리카 젤을 사용하였다. 다공성 실리카 젤을 사용할 경우 물과 기체의 접촉면적을 극대화 시킬 수 있어 가스하이드레이로의 전환율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 천연가스 주성분인 에탄과 프로판 기체를 사용하였으며, 기공의 직경이 각각 6.0 nm, 15.0 nm, 30.0 nm, 100.0 nm의 다공성 실리카 젤을 사용하였다. 에탄은 270 $\sim$ 285 K의 온도범위와 9 $\sim$ 25 bar의 압력범위, 프로판은 260 $\sim$ 280 K의 온도범위와 1.8 $\sim$ 2.8 bar의 압력범위에서 기공 크기의 분포를 고려하여 하이드레이트(H)-물($L_W$)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 측정 결과 기공의 크기가 작아질수록 각각의 벌크 상태의 에탄 및 프로판 하이드레이트에 비해 하이드레이트의 평형조건이 온도는 낮아지고 압력이 높아지는 저해효과가 커짐을 알 수 있었다. 천연가스 수송/저장으로서 응용을 고려할 경우 저해효과가 적은 100.0 nm이상의 다공성 실리카 젤을 사용하는 것이 적절할 것으로 사료된다. 본 연구에서 얻어진 결과는 천연가스 수송/저장뿐만 아니라 심해저 천연가스 개발, 이산화탄소 심해저장 등의 가스 하이드레이트 용용 연구에도 유용한 기초 자료가 될 것이다.
식각, 증착 등의 플라즈마 활용 공정에서 공정 결과들이 예상치 못한 편차를 보이거나 시간에 따른 공정 결과의 드리프트가 발생하는 등의 문제는 공정 수율 향상 뿐 아니라 공정 결과 생산하게 되는 제품의 성능을 결정짓는다는 점에서 중요하다. 그 결과 공정의 이상이 발생 되는 것을 감지하기 위한 다양한 장치 및 알고리즘들이 등장하고 있으나, 현재 공정 상태 변화를 진단하는 것은 공정 장치에서 발생된 신호 변동을 통계적으로 처리하는 수준에 머무르거나 플라즈마 인자들의 값 자체를 진단하는 정도에 그치고 있다. 본 연구에서는, 향후 물리적 해석을 기반으로 한 공정 진단을 위한 알고리즘을 세우는 것을 목표로 하여 공정 결과에 민감하게 영향을 주는 플라즈마 내부 전자의 열평형 상태의 미세한 변동을 감지하고 이를 통하여 공정 결과에 영향을 주게 되는 장치 내 물리적, 화학적 반응들의 변동 메커니즘을 이해하고자 하였다. 외부에서 감지하기 힘들기 때문에 장치 상태에 변동이 없는 것으로 보이지만 실제로는 변동하고 있는 플라즈마의 미세한 상태 변화를 보여줄 수 있는 물리 인자로는 잦은 충돌로 인하여 빠르게 변동에 대응할 수 있는 전자들의 열평형 특성을 살펴보는 것이 적합하다고 판단하여 광신호를 통해 전자 에너지 분포함수를 진단할 수 있는 모델을 수립하였다. 이 모델의 적용 결과를 활용하면 전자들의 열평형이 주변 가스 종의 반응율 변동에 주게 되는 영향을 해석할 수 있다. 실제로 ICP-Oxide Etcher 장치에서 장치 내벽 오염물질 유입 및 공정 부산물의 장치 내 잔여로 인하여 식각율로 표현되는 공정 결과에 최대 6%의 편차가 발생하게 되는 메커니즘을 해석할 수 있었다.
본 논문은 Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델을 이용하여 이산 시간에서의 비선형 상호 결합 시스템에 대한 분산 동적 출력 궤한 제어기를 제시한다. 이산시간 비선형 상호 결합 시스템의 각 하위 시스템에 대한 T-S 퍼지 모델링을 한 후, 각각에 대해 동적 출력 궤한 제어기를 설계한다. 제어가 된 폐루프 하위 시스템들로 전체 시스템의 평형점이 안정화되는 선형 행렬 부등식 (LMI)을 구하고, 부등식을 이용하여 동적 출력 궤한 제어기의 이득값을 구한다. 마지막으로 모의실험을 통해 분산 동적 출력 궤한 제어기의 효용성을 확인한다.
백열등의 POWER 평형 방정식을 통한 동작중의 필라멘트 온도와 광속 그리고 수명을 예측할 수 있는 이론이 제시되었다. POWER 평형 방정식을 설정함으로써 백열등 시스템을 모형화 하고, 방정식을 풀므로써 예측할 수 있는 형식으로 예측이론은 구성되었다. 가정용 110V전구에 대해 실측치와 비교해 본 결과, 충분한 타당성이 있음이 입증되었다. 본 이론의 정확한 예측성은 백열등을 해석, 이해하는 데 열쇠가 되는 제특성치를 제공할 수 있었는데 아직 생산단계에 있지 않은 크립톤가스등의 특성치도 추정할 수 있었다. 또 하나의 유용성은 백열등 설계를 위한 제 매개변수간의 관계식을 본 이론으로부터 도출하여 기존의 경험에만 의존하는 설계법을 보완하고 새로운 설계시 최적설계치를 선정할 수 있다는 점에 있다.
본 논문에서는 근사 이산-시간 모델 기반 지능형 디지털 재설계 기법의 타당성에 대해서 논의한다. 타당성을 검증하기 위해 재설계된 디지털 제어 퍼지 시스템의 안정도 및 상태-정합에 특성이 분석된다. 구체적으로 근사 이산-시간 모델들의 상태 사이의 비정합의 크기가 충분히 작으면 재설계된 디지털 제어 퍼지 시스템의 평형점은 점근적 안정함을 보인다. 또한 이러한 비정합이 영으로 수렴함에 따라 재설계된 디지털 제어 퍼지 시스템과 주어진 아날로그 제어시스템 사이의 비정합은 매우 작아짐을 보인다.
본 논문에서는 비선형 상호 결합 시스템의 출력 궤환 제어기 설계에 대해서 연구한다. 먼저 퍼지 모델 기법을 이용하여 비선형 상호 연결된 시스템을 Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델로 모델링한다. 그 각각의 하위 시스템에 대한 출력 궤한 제어기를 동적 병렬 분산 보상 (DPDC) 기법을 이용하여 퍼지 출력 궤환 제어기로 설계한다. 하위 시스템들의 평형점이 안정화 되는 선형 행렬 부등식 (LMI)를 구하고, 그 부등식을 만족하는 값들로부터 하위 시스템의 제어기 이득을 구한다.
본 논문은 직류초퍼구동 전동기 제어시스템을 해석 대상으로 하여 전류 연속모드와 전류 불연속모드의 양 모드 동작시에 있어서의 해석을 상태변수법과 상태평균화법을 적용하여 해석하였으며 두 해석 방법의 결과를 비교 검토함과 동시에 상태평균화법에 의하여 시스템의 해석이 근사적이지만 해석이 용이하다는 것을 나타내고 있다. 또한, 본 시스템의 궤환루프 제어시스템에 있어서 상태평균화법을 이용한 평형점 근방의 근사 선형화 방법을 적용함으로써 전달 매트릭스의 형태로 동특성을 표현할 수 있으며, 이것을 이용한 선형 제어법을 적용하여 궤환루프 제어계의 설계기법을 제시하고 있다.
본 연구논문에서는 주요 온실가스인 이산화탄소의 제거를 목적으로 이온성 액체를 실험실규모로 제조한 후 기-액 흡수평형장치를 이용하여 이산화탄소의 용해도 및 재생특성 그리고 희석제첨가에 따른 영향을 조사하였다. 이산화탄소 용해도는 흡수평형압력 25bar조건에서 두 이온성 액체 모두 0.6 mole $CO_2$/mole ILs의 비슷한 흡수력을 보였다. 재생성능의 경우 탈착 전 후의 흡수력 차가 약 7%로 양호한 재생력을 나타냈다. 점도 감소를 위하여 sulfone 희석제를 첨가하여 조사한 결과 흡수력에서 약 15%가량 감소함을 알 수 있었다.
본 논문은 리세트(reset) 제어이론과 상태궤환 안정성 기법을 이용하여 회전식 역진자 시스템의 강인제어시스템을 제안한다. 우선 복잡한 비선형 역진자 시스템을 평형점에서 선형화한 후 상태궤환기법을 이용하여 안정한 모델을 구성한다. 이 선형시스템 모델에서 발생할 수 있는 시스템 섭동으로 인한 실시간 제어오차를 보상하기 위한 리세트 제어알고리즘을 보조제어시스템으로 추가한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 제어 알고리즘의 타당성 및 성능의 개선정도를 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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