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습식분류층 석탄가스화기 수치해석 및 실험적 연구 (Numerical and Experimental Study on the Coal Reaction in an Entrained Flow Gasifier)

  • 김혜숙;최승희;황민정;송우영;신미수;장동순;윤상준;최영찬;이재구
    • 대한환경공학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.165-174
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    • 2010
  • 석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

수림대(樹林帶)에 따른 소음감살효과(騷音減殺效果)에 관한 연구(硏究) (A Study on the Noise Attenuation Effects by Types of Forest Tree Belt)

  • 이주형;강건우
    • 한국산림과학회지
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    • 제90권1호
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    • pp.113-123
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    • 2001
  • 본 연구는 소나무림과 참나무림을 대상으로 수림대별 소음감쇄효과에 대한 기준을 제시하고자 수행되었다. 수림대별로 소음감쇄에 영향을 미치는 주요인자로 흉고직경, 수고, 지하고, 입목밀도, 수관면적, 경사, 거리 등을 상관과 회귀식에 의하여 분석하였으며 이로부터 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 참나무림과 소나무림의 소음감쇄효과를 비교한 결과 큰 차이를 발견할 수 없었다. 2. 임목형상조건과 거리는 소음감쇄와 높은 상관관계를 나타내었으나, 경사도와는 상관관계가 적은 것으로 나타났다. 소음에 대하여 가장 높은 상관관계를 갖는 인자는 소나무림의 경우 흉고직경(r=0.9133)과 거리(r=0.9630)이며, 참나무의 경우도 흉고직경(r=0.9296)과 거리(r=0.9565)로 나타났다. 3. 소나무림과 참나무림 모두 소음에 대하여 흉고직경과 거리의 2변수로 구성된 최적 회귀식을 도출하였으며, 회귀식을 통하여 소음감쇄표를 작성하였다. 소나무림의 경우 수림대의 폭이 5m에서 29%, 10m에서 31.6~32.6%, 20m에서 38.3~39.8%, 30m에서 45.2~46.6%의 감쇄율을 보였고, 참나무림의 경우 폭이 5m에서 29%, 10m에서 31.6~34.2%, 20m에서 38.6~41.4%, 30m에서 45~47.2%의 감쇄율을 보였다. 4. 주거지역 및 녹지의 경우에 맞는 소음의 환경기준은 55dB인 바, 이 기준에 맞추어 감쇄표에 의하면, 소나무림의 경우 거리가 20m일 때, 흉고직경의 합계가 400~450cm이고 본수가 30~35본이거나, 거리가 25m일 때, 흉고직경의 합계가 250~300cm이고, 본수가 20~25본 일 경우로 나타났으며, 참나무림의 경우에는 거리가 20m일 때, 흉고직경합계가 400cm이고 본수가 30~35본이거나, 거리가 25m일 때 흉고직경의 합계가 250~300cm이며 본수가 20~25본인 경우로 나타났다.

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비산 챔버를 활용한 차단 식물의 비산 저감 효과 분석 (Analysis of Effect on Pesticide Drift Reduction of Prevention Plants Using Spray Drift Tunnel)

  • 박진선;이세연;최락영;홍세운
    • 생물환경조절학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.106-114
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    • 2023
  • 본 연구에서는 항공살포에 의한 약액의 비산 저감을 위한 방법으로 차단 식물의 효과를 정량 평가하고자 하였다. 이에 따라 식물의 엽면적지수(LAI)에 따른 잎의 약액 부착 효율 및 공기 투과 저항성을 비산 챔버를 활용하여 측정하였다. LAI는 엽면적 밀도를 세 수준으로 구분하여 측정하였으며, 각 수준별 평균 LAI는 1.723±0.130, 2.810±0.412, 4.875±0.701로 산정되었다. 풍속 1m·s-1에서 LAI가 'Low' 수준일 때 부착 효율 16.13%로 측정되었고, 동일 LAI 수준에서 풍속이 2m·s-1로 증가할 때 식물의 부착 효율은 29.06%로 측정되어 1.80배 증가한 것으로 나타났다. 'Medium' 수준에서는 풍속 조건에 따라 24.42%에서 43.06%로 1.76배 증가하였다. 또한 LAI가 'High' 수준일 때 풍속의 변화에 따른 식물의 부착 효율은 1.24배 증가하는 것으로 나타나 풍속의 증가에 따라 식물의 약액 부착 효율도 함께 증가하는 경향을 보였다. 풍속 및 LAI에 따른 식물의 공기 투과 저항성 실험에서 LAI가 증가할수록 공기 투과 저항성 또한 증가하는 경향을 보였으며, 2차 함수 및 거듭제곱 함수에 대한 회귀분석 결과 결정계수가 0.96-0.99 수준으로 높은 설명력을 보였다. 본 연구를 통해 농경지에 인접하게 식재된 식물이 항공살포 된 약액이 비산될 때 잎에 부착 및 지면 퇴적을 유도하여 비산 저감에 효과를 나타냄을 정량 평가하였다. 또한 LAI가 증가할수록 내부 저항이 증가하는 것을 실험적으로 규명하였다. 이를 기반으로 향후 잎의 형상 및 캐노피 등 식물 특성 변수를 추가 반영하여 비산 저감 효과를 기대할 수 있는 적정 작물을 선정하는 자료가 될 것으로 사료된다.

2016년 코리아가든쇼 작가정원의 식물 의미에 관한 연구 (A Study on the Meaning of Plant Material in the 2016 Korea Garden Show Designer's Garden)

  • 이정희;진혜영;이유미;송유진
    • 한국조경학회지
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    • 제45권3호
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    • pp.41-53
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    • 2017
  • 본 논문은 2016년 코리아가든쇼의 9개 작가정원에서 식물 소재가 작가의 의도를 어떻게 반영하고 선택되는지 파악하고자 하였다. 식물 소재는 정원의 주제를 전달하기 위한 경우와 공간을 구성하기 위해 사용된 것으로 분석되었다. 'K-Garden, 가장 한국적인 멋을 담은 신한류 정원'이라는 주어진 주제 아래, 주제를 드러내기 위해 사용된 식물은 '재현' '표현'의 두 가지 유형으로 쓰이고 있었다. 한국적인 멋이 담긴 특정 공간을 모방하는 '재현'은 2개 정원이, 작가의 생각을 추상적인 개념이나 사물의 형상으로 나타내는 '표현'은 4개 정원이, '재현'과 '표현' 모두 사용한 정원은 3개 정원이다. 주제를 식물로 드러내는 방법은 '재현'보다 '표현'의 경향이 강했다. 한국적인 멋을 '재현'하는 공간은 채마밭, 수돗가, 연못, 들판, 자연, 한옥 중정, 대나무밭, 기와 지붕, 돌담, 바위, 산자락과 연결된 뒷마당 11개로 식재는 식물의 생태적 특성만을 반영하거나, 생태적 특성과 시각적 특성을 함께 고려한 2가지 경우로 나타났다. 생태적 특성을 반영한 식재는 11개 공간 모두에서 관찰되었는데, 9개 공간은 식물의 생육환경을 잘 반영한 반면, 나머지 2개는 작가의 의도와 달리 식물의 생태적 특성을 제대로 반영하지 못한 것으로 나타났다. 생태적 시각적 특성을 함께 고려한 4개의 공간의 경우, 시각적 특성으로 색상과 크기가 고려되었다. 주제를 '표현'한 7개 공간의 식물은 생태적 특성을 반영하기보다는 색상, 형태, 질감, 크기 순으로 시각적인 특성을 반영하여 선정되었고, 군식의 배식법도 적용되고 있었다. 공간을 구성하는 소재로 식물을 활용한 경우, Norman(1989)이 제시한 공간 위요변수 3가지(관개면, 수직면, 지피면)를 기준으로 분석하였는데, 관개면에는 단 2종의 낙엽 교목이 사용되고 있었고, 수직면에는 상록성 관목이 5종, 낙엽성은 30종으로 낙엽성 식물이 다양하게 사용되었다. 바닥면을 형성하는 식물은 45종(목본 9종, 초본 36종)으로, 정원별로 중복되지 않고, 다양한 초본이 활용되고 있었다. 이것은 가든쇼의 작가정원이 새로운 지피식물 소재를 대중에게 소개하는 역할을 하고 있다는 것을 보여준다. 9개 정원 중 3개 정원은 그저 장식적으로 사용된 식물이 없었고, 다른 정원에서도 장식적인 식물의 사용은 식재종수에 비해 미약한 편으로 코리아가든쇼 작가 정원에서 식물은 대부분 주제를 드러내거나, 공간을 구성하는 의도를 가지고 활용되고 있음을 알 수 있다. 2016년 코리아가든쇼 작가 정원에서 식물은 공간을 구성하기 보다는 주제를 드러내는 소재로 많은 수종이 활용되고 있었으며, 주제를 드러내는 방법은 '재현'보다는 '표현'의 방법을 사용한 정원이 많은 것으로 보아, 식물은 생태적 특성보다는 색상, 형태, 질감, 크기 등 시각적 특성을 보다 많이 반영하여 식재되고 있는 것으로 나타났다.