케로신을 연료로 하는 동축 스월 분사기에 대해 정상 상태 및 비정상 상태의 연소 해석을 수행하였다. 난류연소 모델로 화학평형 상태로 가정하는 Non-premixed equilibrium 모델을 이용하였고, 고압의 조건에서 실제유체의 거동을 다룰 수 있도록 상태방정식으로 SRK(Soave-Redlich-Kwong) 상태방정식을 적용하였다. 해석을 통해 온도분포, OH 질량분율 등 정상 상태의 계산 결과와 시간 평균된 비정상 상태의 계산 결과를 비교하였고, 이들 간의 화염 구조가 서로 상이함을 확인할 수 있었다.
많은 도심의 하천들은 오염물질의 유입에 취약하다. 최근 신소재 공학 등 첨단산업이 발전하게 되면서 유해화학물질의 유입문제는 더욱 대두되고 있으며, 실제로 최근 유해화학물질 유입사고 발생건수가 늘어나고 있다. 특히 국내 취수량의 90%는 지표수에서 취수하고 있어, 하천오염사고는 직접적인 피해로 이어지게 된다. 따라서 이러한 사고에 대응하기 위하여 수환경에 유입된 유해물질의 거동 매커니즘을 반영한 수질해석이 필요하다. 수체 내에 유입된 유해화학물질은 기본적으로 흐름에 따른 이송 확산을 하며 흡 탈착, 휘발, 침전 부유, 생화학 반응과 같은 다양한 반응과 함께 혼합거동을 한다. 특히 소수성물질의 경우 용해된 상태뿐만 아니라, 유사에 흡착된 상태로 수체에 존재하게 된다. 결국 유해화학물질의 거동을 해석하기 위해서는 유체의 흐름 해석뿐만 아니라 수체에 존재하는 유사의 이송 또한 해석해야한다. 본 연구에서는 흐름해석을 위하여 서울대에서 개발한 흐름모형(HDM-2D)을 사용하였으며, 부유사 거동모의를 위해 부유사거동모형(STM-2D)을 개발하였다. 또한 유해화학물질의 거동모의를 위해 서울대에서 개발한 수질모형(CTM-2D)에 생성/소멸항을 추가하였으며 흐름모형과 부유사모형과의 연계를 통해 유해화학물질의 혼합거동 수치모형을 개발하였다. 각 반응항(흡 탈착, 휘발, 침전 부유, 생화학 반응)을 수치모형에 반영 시에는 보통 두 계(물-토양, 물-공기) 사이의 선형 물질교환으로 이해된다. 따라서 물질의 각 반응 별 평형농도와 물질교환속도계수를 추정식을 통해 산정하여 사용하게 된다. 하지만 각 기작이 반영유무에 따라 계산시간 및 필요입력변수가 늘어나게 되므로, 유해화학물질 유입사고와 같은 빠른 대처가 필요한 경우 각 반응 텀의 유의성을 판단하여 모형에 반영여부를 결정을 통해 경제적인 모의를 할 수 있어야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 개발된 모형의 각 매개변수들의 민감도를 분석하고, 흐름조건 및 물질의 특성에 따른 반응항의 유의성을 판단하였다. 본 연구에서는 개발된 모형(부유사거동모형, 유해화학물질의 혼합거동모형)은 해석해 및 현장 데이터와 비교검증을 통해 개발을 완료하였으며, 각 반응항의 민감도 분석을 통해 매개변수의 임계값을 결정하였다.
과염소산, 염산 그리고 황산의 농도 변화에 따른 우라늄과 바나듐 이온의 음이온수지에 대한 용리곡선으로부터 이들 이온의 화학종의 변화와 평형관계를 음이온교환크로마토그래피법으로 연구하였다. 우라늄은 $0.01\;{\sim}\;0.5M$ 과염소산용액에서는 $UO_2^{2+}$의 화학종으로만 존재하며 염산용액에서는 0.5M 까지는 $UO_2^{2+}$ 상태로 존재하나 염산의 농도가 증가함에 따라 여러가지 $Cl^-$의 착물이 형성되는 용리현상을 보였고 황산용액에서는 묽은 황산의 농도에서 우라늄이 상당히 늦게 용리되어 나오는 것으로 보아 $SO_4$=과의 $UO_2(SO_4)_2$= 같은 음이온성 착물이 생성되는 것 같다. 바나듐은 $0.01\;{\sim}\;0.5M$ 과염소산용액에서 바나듐의 용리현상으로부터 $H_2V_{10}O_{28}^{4-}$과 $VO_2^+$간에 다음과 같은 평형이 존재함을 알았다. $H_2V_{10}O_{28}^{4-} + 14H^+ = 10VO_2^+ + 8H_2O$ 염산 및 황산용액에서도 이런 농도범위에서는 위와같은 평형이 존재하나 $VO_2$+과 $Cl^-$ 및 $SO_4^{2-}간의 착이온이 형성되는 것 같다. 위 식의 평형상수값은 $1.9{\times}108$이었다.
ChIoroform과 chloroethanol 혼합용매속에서 Poly(cis-5-methylproIine)의 광회전을 측정하였다. 이 혼합용매속에 chloroethanol이 0.5∼10부피%일때 형태 A와 B사이에는 평형상태가 이루어졌다. 광회전을 이용하여 5, 25 및 45$^{circ}$C에서 평형정수를 측정하고 자유엔탈피, 엔탈피 및 엔트로피 변화를 계산하였다. 같은 몰수의 형태 A와 B에서 출발하면 chloroethanol이 3부피% 이상일때는 정방향 변광회전이 일어나고 이하일때는 역방향 회전이 일어났다. 엔탈피와 엔트로피 변화는 정방향 변광회전일때는 양수이고 역방향 변광회전일 때는 음수였다. 반응 추진역은 정방향 회전일때는 엔트로피의 증가이고 역방향 회전일때는 엔탈피의 감소였다. 측정된 열역학적 자료들은 폴리머와 용매사이의 상호작용 즉 용매중의 chloroethanol이 형태 B분자내의 카보닐기와 선택적으로 수소결합을 형성하며, 형태 A와 B의 헝태 에너지 차이에 있다는것을 설명한다
심부 처분장 주변 지하수에 의한 대수층 광물의 풍화 산물을 열역학적으로 예측하고자 하였다. 화강암질암 대수층의 지하수 화학조성을 이용하여 카올리나이트와 스멕타이트 간의 용해도 상수를 구한 결과, 심부에 위치하는 지하수에서 이들 간의 반응이 평형상태에 있음을 관찰하였으며 평형상태일 때의 용해도 상수의 대수값은 카올리나이트와 Ca-, Mg-, Na-스멕타이트의 반응에 대해 각각 약 -14.56, -15.73, -7.76을 나타내었다. 상안정도 상에서 대부분의 화강암질암 심부지하수는 카올리나이트-스멕타이트 평형 경계에 위치하거나 스멕타이트와 일라이트에 대하여 안정한 것으로 나타났다. 염기성암 대수층의 천부지하수를 분석한 결과, 화강암질암 대수층의 심부지하수와 유사한 안정 영역 상에 도시되어 스멕타이트와 일라이트를 형성하는 것으로 나타났으며, 이는 대수층을 구성하는 일차광물의 광물학적 조성이 풍화산물 형성에 큰 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다.
이 연구에서는 대기 중에서 물이 증발하는 현상을 상평형 그림으로 설명하는 중등학교 화학전공 교 사들의 선개념을 알아보았다. 이 연구에서 개발한 설문을 실시하기 위하여 25명의 화학전공 과학 교사들을 선 정하였으며, 그 중에서 6명에게 설문지의 응답에 대한 생각을 면담으로 알아보았다. 연구 대상자 중 10명의 교 사를 선정하여, 이 연구에서 개발한 수업에 의해 선개념이 변화하는지 알아보았다. 연구 결과, 많은 교사들이 물의 증발 현상을 상평형 그림으로 설명할 수 없다고 생각하는 것으로 밝혀졌다. 또한 그들은 증기 압력과 상 평형 그림의 세로축과도 관련이 없다고 생각하였다. 그러나 그들은 수업을 통해 지구과학에서 다루는 포화 수 증기량 곡선을 적용함으로써 상평형 그림의 증기 압력 곡선을 설명할 수 있다는 점을 깨달았다. 그들은 이미 포화 수증기량 곡선에서 물질의 포화 상태와 불포화 상태, 평형 이동 과정 등에 대한 개념을 적용하는 과정을 알고 있었기 때문이다. 지구과학과 화학을 통합한 과학 수업을 통한 개념 변화에 의해 교사들은 증발과 같은 자연 현상을 상평형 그림으로 이해할 수 있게 되었다.
선형 비평형 열역학의 최소 엔트로피 생성원리를 사용하여 정상 평면충격파 형상에 대한 Navier-Stokes 유체방정식의 적용한계를 연구하였다. 해석적 결과를 얻기 위하여 평형상태에 가까운 하류 위치에서 방정식을 선형화 하였다. 하류 극한의 경계조건을 충족하는 Navier-Stokes 방정식의 해를 충격파 진행속도의 마하수 M=1 근처에서 급수전개하였을 때, 일차항까지는 열역학의 요구조건과 부합하였다.
화학 수송법을 이용하여 양질의 $SnO_2$ 박막을 성장 시켰다. 성장 된 $SnO_2$ 박막은 계면에서 결합정도가 많은 비정질 출발하여 결함정도가 비교적 작은 단결정된 상태로 성장 되었고, 첨가가스의 양, 챔버 내 압력, 수송 가스의 양, 기판과 박막사이의 열평형 상태 등이 계면의 입자의 크기와 단면의 모양, 박막의 결정성 등에 영향을 주었다. 그리고 성장된 박막의 형태는 성장온도가 높아짐에 따라서 $SnO_2$ 박막의 계면부문에서 비정질 부분과 박막 표면의 불분명한 격자 부분이 변화되는 것이 TEM 사진으로 관찰 되었고, 챔버내 압력이 변화됨에 따라서 $SnO_2$ 박막 표면의 전도도등이 변화되는 것이 관찰 되었다.
고온 plasma는 전자, 이온, 중성입자로 구성된 이온화된 기체로 국소열평형 상태의 구성입자가 수천도에서 수만도에 이르는 큰열용량을 갖는 불꽃형태를 이루고있다. 따라서 고온 plasma는 고온, 고열로 대상물질을 용융 또는 기화시켜 물질의 물리적상태를 변화시키는 열원역활을 하거나, 높은반응성을 갖는 입자들에 의한 화학반응을 촉진하는 반응촉매로 작용하여 고기능성 부품소재, 에너지 환경, 원자력, 항공우주,유가금속 재활용등의 분야에서 핵심적인 역활을 하고 있슴니다. 본 발표에서는 연구소에서 지금까지 국책과제로 수행되었던 고온 plasma을 유해폐기물(병원, 유독 액상폐기물, 군화공폐기물, 중금속 함유 폐기물, 폐 plastic 가스화 등)처리에 관한 전반적인기술을 소개하고져함.
This paper consider an initially deformed state caused by the pressurized fluid flowing through the pipe at a constant velocity. When the initial forte is neglected in curved pipes, the natural frequencies are reduced as flow velocity increases. However, when the initial tension took into account, the natural frequencies are not changed with the change of the flow velocity. As the internal pipe pressure is increased the natural frequencies are also slightly increased. In free vibrational simulation of piping systems in petrochemical plants, it is necessary to calculate the initial state force due to the velocity and the pressure of the fluid flow from the equilibrium first, then the force should be included in the equation of motion of the systems to get more accurate natural frequencies. In this study, calculate the mass matrix and stiffness matrix of piping system by MATLAB
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[게시일 2004년 10월 1일]
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