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하나로 냉중성자원 시설계통 배기수집탱크 내 수소가스 분석

  • 손우정;최정운;정창용;우상익;김영기
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.337-337
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    • 2010
  • 하나로 반사체의 수직공 안에 설치된 냉중성자원 시설계통의 수조내기기는 원자로에서 생성되는 열중성자를 약 22K의 감속재로 감속시켜 0.1~10 meV 범위에서 높은 선속을 갖는 냉중성자를 생산한다. 냉중성자를 생산하기 위한 냉중성자원 시설계통의 구성은 감속재인 수소를 포함하고 있는 수소계통, 수소의 외부누출을 방지하기 위한 가스블랭킷계통, 극저온의 액체수소를 생산하기 위한 헬륨냉동계통, 극저온인 액체수소 층을 감속재용기 내에 유지하기 위한 진공계통 등으로 되어있다. 이들 계통 중 진공계통은 냉중성자원 시설계통의 정상운전 시 액체수소 열사이펀, 감속재용기 등의 냉중성자원 극저온 부품의 단열을 위하여 진공용기의 내부 진공도를 공정진공도 이하로 유지하기 위한 계통이다. 정상운전 시 진공계통으로부터 발생되는 배기 가스는 배기 수집탱크에 포집된다. 냉중성자원 시설계통으로부터 발생되는 배기가스는 배기수 집탱크를 통하여 수소의 누출여부를 확인한 후 원자로홀로 배기되도록 되어 있으며, 만일의 경우 탱크내부의 배기가스 수소 농도가 기준치인 3.5%이상일 때는 유입 원을 자동으로 차단하고, 희석용 가스인 고압의 질소를 주입하여 수소의 농도를 기준치 이하로 낮춘 후 원자로 홀로 자동 배출하도록 되어 있다. 본 논문에서는 냉중성자가 생산되는 냉중성자원 시설계통의 운전과정에서 진공계통으로부터 배출되는 배기가스를 배기수집탱크로 포집하고, 이 가스에 대해 수소가스의 농도를 분석하여 원자로 홀로 안전하게 배기할 수 있도록 수행된 수소가스 분석에 대해 기술하였다.

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와이어-평판 형태의 전기집진기식 바이오-에어로졸 포집기 성능 수치해석: 이온풍의 영향 (Numerical Analysis on Wire-Plate Electrostatic Precipitator Performance for Bioaerosol Capture: Effect of Ionic Wind)

  • 최현식;유기현;황정호
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.89-100
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    • 2023
  • In our previous study, a wire-plate type electrostatic precipitator (ESP) was developed to collect bioaerosols of 100 nm size. In the study, various flow rates (40 ~ 100 L/min) and applied voltages (3 ~ 10 kV) were tested for experiment. In this study, numerical analysis was performed for the ESP of the previous study with the same flow rates and applied voltages, but with varying the size of bioaerosols to 0.04 ~ 2.5 ㎛. Overall, the numerical analysis results well predicted the experimental data. Bioaerosols of 0.1 ~ 0.5 ㎛ showed the minimum collection efficiency for all conditions because of low charge number. The effect of the ionic wind generated by the corona discharge was calculated. However, the ionic wind did not affect much the collection efficiency. The aerosol collection in the ESP of this study was due to the electrostatic force generated by particle charge in the electric field. This numerical study on the ESP can be used for the design and optimization of higher flow rate (> 100 L/min) ESP.

브레이크 캘리퍼에 장착한 비산먼지 포집기의 성능 평가 (Evaluation of the Performance of the Scattering Dust Collector Mounted on the Brake Caliper)

  • 김덕호;손병래
    • 한국산업융합학회 논문집
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    • 제27권3호
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    • pp.693-699
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    • 2024
  • The main cause of scattering dust generated by transportation equipment such as automobiles was largely due to exhaust gas from internal combustion engines in the past, but it was generally recognized that non-exhaust causes such as abrasion of the tires or brake pads were low. Accordingly, scattering dust generated by exhaust gas has consistently existed in many studies, such as technological progress and related regulations, but research on non-exhaust is relatively insignificant, and the need for research on scattering dust generated by non-exhaust is emerging. In this study, a dust collector that can be easily mounted on a caliper to collect scattering dust generated by pad wear during the brake operation of an automobile was manufactured. In this study, we developed a dust collector that is easy to mount on calipers to collect scattering dust caused by pad wear during brake operation of automobiles. According to the installation of the manufactured dust collector, the performance of scattering dust by brake operation and the temperature change characteristics of calipers according to the structure of the dust collector were evaluated.

천연가스 수중연소기(SMV)에서 순산소연소를 활용한 $CO_2$ 회수방안 (The $CO_2$ Recovering Recipe used Oxy Combustion with the Submerged Natural Gas Burner)

  • 손화승;김호연;하종만;김준석
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.157-157
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    • 2010
  • 우리나라는 기후변화협약에 대응하기 위한 교토의정서를 비준한 국가로서, 아직 온실가스의 의무감축 대상 국가는 아니다. 그러나 2012년부터 시작될 교토의정서 2차 공약기간 중에 브라질, 중국 및 인도와 같이 2차 의무감축대상이 가장 유력시 되는 국가로 지목되고 있으므로, 이러한 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 기술적, 사회적, 정책적 방안이 신속히 마련될 필요가 있다. CCS(carbon capture & storage)란 화석연료로 부터 연소시 대기 중으로 배출되는 온실가스($CO_2$)를 포집하여 재생 또는 지중, 해양에 저장하는 기술로서 국가녹색성장 핵심기술중의 하나로 분류되며, 대료적인 $CO_2$ 발생대상인 석탄화력발전소로 부터 $CO_2$ 회수방안, 회수, 처리관련 연구를 포함하여 국내외 적으로 활발한 연구가 이루어 지고 있다. 순산소 연소기술을 통한 $CO_2$ 회수, 처리기술은 연료(천연가스, 석탄, 석유)의 산화제를 공기대신 순도 95% 이상의 고농도 산소를 이용하여 순산소연소를 하며, 이때 발생하는 배가스의 대부분은 $CO_2$와 수증기로 구성되어 있다. 발생된 배가스의 약 70~80%를 다시 연소실로 재순환시켜 연소기의 열적 특성에 적절한 연소가 가능하도록 최적화함과 동시에 배가스의 $CO_2$ 농도를 80% 이상으로 농축시켜 회수를 용이하게 하며, 특히 공해물질은 NOx 발생량을 10ppM 이하로 줄일 수 있다. 천연가스가 생산되는 LNG기지에서 LNG를 기화시키기 위하여 해수식 기화기(ORV : Open Rack Vaporizer와 수중연소식 기화기(SMV ; Submerged Combustion Vaporizer)를 사용하고 있으며, 특히 SMV는 버너를 이용하여 $-162^{\circ}C$ LNG를 $10^{\circ}C$의 LN로 기화시키는 설비로서 이때 연소시 $CO_2$를 상당량 발생시킨다. 본 논문에서는 SMV에서 순산소 연소방식을 적용하여 연료인 천연가스를 연소시키고, 이때 발생되는 $CO_2$와 수분이 주 성분인 배가스를 연소기에 재순환시켜, 연소실내 고온문제를 해결하며, 최종적으로 배가스중 $CO_2$$-162^{\circ}C$의 LNG 냉열을 이용하여 고순도의 액체 $CO_2$로 액화시키므로서 $CO_2$의 회수, 처리문제를 해결하는 방식을 소개하고자 한다. 이러한 방식은 천연가스에서 발생되는 $CO_2$ 회수를 LNG 냉열을 활용하므로서 폐열을 활용하는 에너지 효율적인 문제와 사용가능한 고순도 $CO_2$로 회수하므로서 환경적인 문제를 처리하는 기술이라 할 수 있다.

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전산유체역학을 이용한 이산화탄소 광물 탄산화 반응기 분석: 용액 내 고체 반응물 교반 향상을 위한 내부 구조 설계 (CO2 Mineral Carbonation Reactor Analysis using Computational Fluid Dynamics: Internal Reactor Design Study for the Efficient Mixing of Solid Reactants in the Solution)

  • 박성언;나종걸;김민준;안진주;이채희;한종훈
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제54권5호
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    • pp.612-620
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    • 2016
  • 산화 칼슘 수용액을 통해 이산화탄소를 포집하는 수성 광물 탄산화 공정은 안정적으로 이산화탄소를 고립시킬 뿐 아니라 생성물의 부가 가치를 기대할 수 있는 대표적인 CCU (Carbon Capture & Utilization) 기술이다. 이 공정의 핵심은 고체 반응물인 산화칼슘의 용해 속도를 최대로 높이는 것인데, 이를 위해 반응기 전체에 고체 반응물이 균일하게 분포되도록 혼합하는 적절한 반응기의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 하루에 40ton의 이산화탄소 포집이 가능한 파일럿 규모의 광물 탄산화 반응기를 대상으로, 반응기의 내부 구조 설계에 따라 고체 반응물의 분산도가 어떻게 변하는지에 대해 전산 유체 역학적 모델링(Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling)을 통해 연구하였다. 교반 탱크 반응기(stirred tank reactor) 형태를 기반으로 외부 구조는 고정한 상태에서 교반기의 종류/갯수/지름/유격/회전 속도, 칸막이의 높이/너비를 변수로 선정하여 다양한 조합의 경우(case)들을 해석하였다. 각 설계 변수에 대한 민감도를 분석함으로써 각 변수의 영향을 파악하고, 중요한 변수를 판별할 수 있었다. 동시에 고체 부피 분율(solid volume fraction)의 높이 방향 표준 편차가 0.001에 가까운 균일한 분포를 만들 수 있는 내부 설계안을 제안하였다.

확산 포집기로 공기중 혼합유기용제 포집시 온도와 상대습도가 포집효율에 미치는 영향 (Effects of temperature and relative humidity on the sampling efficiencies of mixed organic vapors measured by diffusion monitors)

  • 한진구;노영만;김현욱
    • 한국산업보건학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.200-211
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    • 1995
  • This study was designed to evaluate the effects of temperature and humidity on the sampling efficiency of mixed organic vapors of l,2-DCE, benzene, and MIBK by 3 different types of diffusion monitors. Independent variables used for the study were temperatures ($25^{\circ}C$, $35^{\circ}C$), humidities (30%, 80%), and vapor concentrations (low, medium, and high). In addition, vapor concentrations measured by the traditional charcoal tube method were used as reference values and were compared with those of by diffusion monitors. The results were as follows: 1. The desorption efficiencies(DE) of 1,2-DCE and benzene from charcoal tubes and from diffusion monitors ranged from 98% to 105%. In contrast, the DEs of MIBK from charcoal tubes and diffusion monitors except DM1 ranged from 71% to 85%. The DE of MIBK from DM1 was 98%. 2. No statistically significant differences of 1,2-DCE concentrations and the sampling efficiencies regardless of temperatures and humidities studied between charcoal tube and 3 diffusion monitors were found. 3. At 80% humidity, increasing frequencies of 1,2-DCE breakthrough at higher temperature and higher vapor concentration measured by charcoal tubes were observed. 4. No statistically significant difference of benzene concentrations were found between charcoal tube and diffusion monitors except DM3. The sampling efficiencies of DM3 were statistically significantly lower at all experimental conditions except the $35^{\circ}C$ and 30% humidity condition. 5. No statistically significant difference of MIBK concentrations were found between charcoal tube and diffusion monitors except DM3. The sampling efficiencies of DM3 were statistically significantly higher at higher humidity conditions regardless of temperature. Although statistically not significant, sampling efficiency of MIBK showed positive correlation with humidity while negative correlation with concentration was observed. 6. For sampling 1,2-DCE and benzene, no significant variations of concentrations among three diffusion monitors regardless of temperature and humidity conditions were found. For MIBK sampling, however, wide variations with increasing humidity among diffusion monitors were obtained. In conclusion, this study suggests that diffusion monitors will be a reasonables substitute for the traditional charcoal tubes for sampling non-polar organic vapors at temperature and humidity conditions studied. For polar organic vapors, use of an alternative desorption solution other than CS2 is recommended because of its low desorption efficiency. In addition, since variable among diffusion monitors for polar organic vapors particularly at higher humidity conditions were observed, further study is recommended of the effects of humidity on the performance of diffusion monitors.

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친 이산화탄소 흡착제를 이용한 모르타르 내 이산화탄소 흡수능 평가 (Evaluation of $CO_2$ Uptake Using $CO_2$ Philic Adsorbents in Mortar)

  • 박효정;장준원;이지현;박재우
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제13권11호
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    • pp.11-17
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    • 2012
  • 본 연구에서는 탄산화 반응을 이용하여 아민기를 가지는 다양한 친 이산화탄소 흡착제들을 모르타르에 적용함으로써 모르타르 내에 이산화탄소의 포집능을 증대시키는 연구를 하였다. 모르타르 내에 포집된 이산화탄소의 정도를 평가하기 위하여 열중량 분석, 페놀프탈레인법, FT-IR, XRD 및 FE-SEM의 분석법을 이용하여 연구를 진행하였다. 이산화탄소 흡착제를 사용하였을 때, 이산화탄소 흡수효율은 최대 58.5% 개선되었으며, 탄산화 깊이는 일반 모르타르에 비해 3배 더 증가하였다. 이는 대기 중의 이산화탄소가 친 이산화탄소 흡착제 수용액의 아민기와 반응하여 생성된 중탄산염 이온과 시멘트에서 용해되어 나온 칼슘 이온과 화학반응이 일어나면서 탄산칼슘의 형태로 모르타르 내에 저장된 것으로 확인되었다. 또한 함침에 의한 모르타르의 표면에 흡착제의 고정화는 이산화탄소의 흡착량을 증대시키는 것이 가능한 것으로 나타났다.

청정에너지 회수용 유증기/매연 포집모듈에 관한 연구 (A Study on the Oil-mist/Smoke Collecting Module for the Pure Energy Recycling)

  • 김명수;오꾸라 시게노부;함경춘
    • 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국태양에너지학회 2009년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.279-284
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    • 2009
  • Traditionally, so-called "industrial waste gases", such ad exhaust from boilers at industrial installations and a large quantity of soot discharged from power station, before their release into the atmosphere, have been on occasion subjected to an air cleaning process to remove fine particles that may pollute the atmosphere (such as mist and dust containing various powdery or oily substances and moisture from industrial waste gases). The release of industrial waste gases containing these particles directly into the atmosphere poses a serious threat to the earth environment; and recovery of these noxious substances is required by law in some countries and local governments. in urban areas, air pollution from automobile exhaust and others creates a serious condition. Some homes are equipped with and use indoor air purifiers. In many of the kitchens of restaurants, smoke generated during cooking and otherwise contaminated air are cleansed by air purifiers before being released outside or recycled inside. For the dust collecting devices to recover the fine particles contained in contaminated air, the cause for air pollution and how to purify air, many types based on various principles are known. Specifically, classified based on theories of particle collection, filtration, gravity, inertia, centrifugation, electricity, and cleaning types are cited as available processes. Among them, an appropriate type is selected according to the size or type of fine particles to be collected and conditions for installation. For the efficiency of dust collection, a filtration system (by using bag filters and others) and electric system are particularly outstanding and are therefore used widely in various areas of industry. In this research, rotary type high performance oil mist and smoke collecting system with self auto cleaning device equipped with the cleaning fluid spraying section is investigated.

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ELCOM 모형을 이용한 인공호의 부유물 차단망 최적 위치 선정 (Selecting the optimal location of debris containment booms in a reservoir using a ELCOM model)

  • 정선아;이혜숙;이승윤;이요상;김동섭
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.23-23
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    • 2016
  • 우리나라의 댐저수지는 홍수기에 상류로부터 다량의 부유물이 폐기물 등과 함께 일시에 유입되어 미관을 해치거나 상수원 수질을 악화시키는 등의 문제점을 가지고 있다. 이에 부유물의 하류확산을 방지하고 수거와 처리를 효율적으로 하기 위한 부유물 차단망이 설치되어 운영 중이다. 부유물 차단망의 설치위치는 저수지내의 흐름을 고려하여 부유물을 가장 효과적으로 차단할 수 있는 지점을 선정하여야 하나, 저수지 흐름을 고려하지 않고 설치될 경우 차단망이 빈번하게 훼손되거나 부유물이 적절하게 포집되지 못한 채 상류에 흩어지는 결과를 초래하기도 한다. 본 연구에서는 대형저수지인 소양댐과 신규 중소규모 댐인 영주댐의 부유물 차단망 최적 설치위치를 선정하기 위하여 3차원 모형을 이용하여 다양한 조건에서의 저수지내 흐름분포와 수리적 특성을 검토하였다. 적용모형은 3차원 수리동력학 모형인 ELCOM 모형을 적용하였으며, 홍수기 표면 유속장 분포, 수직수온분포 및 밀도류 발생지점 등을 종합적으로 분석하여 최적 설치지점을 검토하였다. 시뮬레이션 조건은 200년 빈도 홍수 유입에 대해 초기 수위에 따른 영향을 고려하기 위하여 갈수위, 풍수위 등으로 구분하여 분석하였다. 분석결과, 소양댐의 경우 기존 설치위치에서는 plunging point가 설치지점보다 하류에 위치하여 부유물 포집 기능에는 이상이 없으나 최대유속이 2 m/s를 초과하는 것으로 나타나 안정적 운영을 위하여 이전 설치하는 것이 적합할 것으로 판단되었다. 또한 신규댐인 영주댐에서는 다양한 시나리오에 대하여 분석한 결과 2개 지점이 적합한 것으로 분석되어 적치장 위치 등을 종합적으로 고려하여 최적위치를 선정하도록 하였다. 이와 같은 연구 결과는 부유물 차단망 설치설계기준 등에 반영되어 과학적인 댐 운영관리에 활용될 것으로 판단되며, 향후 보다 안정적인 시설물 관리에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

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철도부지 오염도상자갈의 건식 정화 기술 성능 연구 (Study of the Performance of a Dry Cleaning Method for Polluted Ballast Gravel of Railroad Fields)

  • 조영민;박덕신;권태순;이재영
    • 한국철도학회논문집
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    • 제18권6호
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    • pp.552-557
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    • 2015
  • 철도부지의 도상자갈은 윤활유, 중금속 등으로 오염된 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 오염된 자갈표면의 오염물질을 물리적으로 제거하는 오염도상자갈의 건식 정화 기술 성능을 알아보고자 하였다. 오염도상자갈 표면에 경도가 높은 금강사 연마재를 압축공기를 이용하여 분사할 수 있는 오염자갈 정화 장치를 제작하고, 여기에 오염자갈을 투입하여, 처리 시간을 1~10분까지 다양하게 변화시키면서 도상자갈의 석유계총탄화수소와 중금속 등의 정화 효율을 알아보았다. 석유계총탄화수소 제거 효율은 기관차 정차장에서 포집한 차량 윤활유 오염자갈은 70-80%로 다소 높은 반면에, 분기기에서 포집한 분기기 윤활유 오염자갈은 40-60%로 비교적 낮았다. 중금속 제거 효율은 구리와 납이 90% 이상으로 높은 반면에 니켈과 아연은 65-80%로 비교적 낮았다. 실험 결과 건식 자갈 정화 기술은 오염자갈의 처리에 효율적임을 확인할 수 있었다.