• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.42-53
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• 2017

탈질과 탈황을 동시에 수행하는 과산화수소($H_2O_2$) 수용액 세정탑의 반응효율을 증가시키기 위해 예혼합이 이루어지는 혼합 냉각기(mixing quencher) 영역 내부의 유체유동에 대한 수치해석이 수행되었다. 산업공정에서 상용화되고 있는 세정탑 전단부의 혼합냉각기에서 과산화수소 수용액이 주입되는 노즐의 분사방식은 배기가스와 과산화수소 수용액의 혼합에 중요한 역할을 하며, 혼합냉각기에서의 혼합도는 세정탑 의 효율을 결정하는 중요 요소가 된다. 본 연구에서는 혼합냉각기 내부유체의 농도분포 개선을 목적으로 하여 혼합냉각기 내의 노즐 관의 배열을 조절하거나 노즐 팁 각도를 변경하며 유체혼합을 최적화하였다. 전산해석은 이 냉각기영역의 내부유동 및 각 유체 농도에 대한 RMS (root mean square) 값을 계산하여 내부유체의 혼합도의 개선을 확인하였다. 세부적으로는 노즐 관의 위치를 조절할 때 변경되는 냉각기 영역 후단의 농도 RMS 값을 확인하여 난류형성위치에 따른 최적화된 혼합도를 확인하였으며 기본형상 대비 난류형성방향을 조절하는 목적의 노즐 팁 각도를 증감하여 농도분포의 균질화를 비교하였다. 노즐 관의 배열에 따라 난류형성위치와 그에 따른 유체혼합이 해석되었다. 또한 노즐 팁 각도를 조절하는 경우에는 유동방향과의 각도에 따라, 흐름이 병류와 향류에 따라 혼합도의 최적화를 확인할 수 있었다. 노즐 관의 위치는 0.3 m, 노즐 팁은 병류의 $15^{\circ}$일 때 최적의 조건을 가지며 가장 낮은 RMS 값인 12.4%를 가졌다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권5호
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• pp.43-55
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• 2020

가스터빈 블레이드의 핀-휜 배열의 냉각 성능을 향상시키기 위하여 분절핀을 설치하여 효과를 분석하였다. 분절핀의 위치에 따른 유동 및 열전달 특성 변화를 수치해석을 통해 분석하였다. 분절핀이 설치되지 않은 엇갈림 핀-휜 배열인 기존형상 와 분절핀이 X₂/D_p=1.25 간격 떨어진 분절핀적용형상 1과 X₃/D_p=1.75 간격 떨어진 분절핀적용형상 2 를 비교하였다. 해석 결과 분절핀의 설치로 인해 핀-휜 배열 전단부에서 발생하는 말발굽와류의 세기가 강화되는 것을 확인하였다. 또한 핀-휜 배열 후단부에서 발생하는 멤돌이 와류의 세기가 약해지는 것을 확인하였다. 이로 인해 바닥면의 열전달 분포가 크게 상승하는 것을 확인 하였다. 반면 분절핀의 설치로 인해 압력손실은 증가하였으나, 열성능계수는 분절핀 적용형상 2 에서 최대 23.8% 가량 증가하는 것을 확인하였다. 이를 통해 향후 가스터빈 핀-휜 냉각 유로 설계 시 분절핀을 설치하면 냉각 성능이 증대 될 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제12권1호
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• pp.29-34
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• 2003

압력파의 일종인 열음향파는 압축성유체를 급속히 가열 또는 냉각하는 경계면 근처에서 유체가 순간적으로 압축 및 팽창하는 경우에 발생하는 현상으로 자연대류가 일어나지 않는 우주공간에서는 매우 중요한 열전달 메커니즘이다. 본 연구에서는 공기로 채워진 공간에서 급속한 가열에 의하여 발생한 열음향파의 전달특성을 수치적인 방법에 의하여 평가하고자 유한체적법을 기반으로 비정상 지배방정식을 이산화하였으며, PISO알고리즘과 2계 상향기법을 적용하여 해석을 수행하였다. 안정적인 수치해는 50 $\times$ 800 개의 셀과 1 $\times$ $10^{-9}$ 시간간격을 적용하여 얻을 수 있었으며, 생성된 열음향파는 유체 속을 통과하면서 점성과 열소산에 의하여 점점 감쇠하여 가는 경향을 보였다. 생성된 압력파는 날카로운 전단과 점점 감소하여 길게 늘어지는 후단부를 갖는 형상을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권12호
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• pp.821-827
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• 2012

슬러지 공기건조장치는 외기로부터 공기를 흡입/송풍하여 이젝터(Ejector) 및 다단 사이클론(Multi-Cyclone)에서 슬러지를 건조하는 시스템이다. 즉 공기건조장치는 외기의 조건에 따라 시스템 성능 변화가 클 뿐 아니라 개루프(Open-Loop) 구조로 되어 있어 에너지 소모량이 큰 단점이 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 공기건조장치의 분리기 후단에 응축기(Condenser), 냉각기(Cooler), 압축기(Compressor)로 구성된 제습기를 장착하여 송풍-건조-제습-송풍으로 순환하는 폐루프(Closed-Loop) 공기건조 기술을 개발하였다. 기존의 공기건조와 비교하여 본 기술의 특성을 비교 분석한 결과, 본 시스템의 공기는 외기에 비하여 약 50% 이상의 에너지를 더 많이 함유하고 있었다. 또한 공기가 시스템 내에서 순환하기 때문에 슬러지 건조에 공급하는 공기의 질을 일정하게 유지할 수 있어 시스템을 안정적으로 운용할 수 있을 것으로 분석되었다. 그리고 경제성을 분석한 결과, 폐루프 공기건조장치를 이용하여 슬러지 1톤을 건조하는데 소요되는 비용은 기존의 건조장치에 비하여 약 35% 절감되는 것으로 파악되었다. 따라서 본 기술은 에너지 소모량이 적고, 일정한 품질의 공기를 송풍할 수 있어 시스템의 안정적으로 운전할 수 있는 기술로 평가된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.182-190
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• 2017

모든 액체는 소량의 기체성분들이 녹아있으며, 액체에 용해되는 기체의 양은 액체에 작용하는 주위압력에 기여하는 각 기체성분의 분압에 비례한다는 헨리의 법칙을 따른다. 따라서 다단증발식 해수담수화설비의 경우, 각 증발단의 운전온도와 압력은 다르며, 이 운전조건에 비례하여 해수에 용해되어 있던 기체들이 증발과정에서 방출되는데 주성분은 불응축기체인 이산화탄소, 질소, 산소 및 아르곤이다. 대류열전달의 입장에서는 불응축기체는 증발증기를 응축시키는 냉각기의 성능을 저하시키는 주요한 원인이기 때문에 증발과정에서 방출되는 불응축기체의 평가는 증발식 해수담수화설비에서 중요한 설계인자 중의 한가지이다. 증발식 해수담수화공정의 경우, 대부분의 증발기는 진공압력으로 유지되기 때문에 진공유지장치의 설계를 위해서는 증발과정에서 해수로부터 방출되는 불응축기체의 방출량을 평가하는 것이 매우 중요다. 본 연구는 불응축기체의 방출량을 정량적으로 계산하기 위해 수행하였으며, 연구결과에 따르면 불응축가스의 방출량은 후단으로 갈수록 감소하며, 담수생산량에 비례함을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제14권4호
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• pp.113-120
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• 2006

음식물류 폐기물 자원화과정에서 발생하는 폐수는 BOD 20,000~150,000mg/L이며, 매립금지로 적정수준까지 처리되어야 한다. 그러나 기존의 폐수처리시설에 의해서는 10일 이하로 처리하기가 불가능하다. (주)에코데이는 높은 산소전달효율, 높은 미생물(MLVSS) 유지와 유기물 농도 모두가 상향류의 PFR흐름을 갖는 ER-1 반응기를 이용하여 2~4일 이내로 처리할 수 있는 기술을 개발하였다. 하루 20톤의 음식물을 퇴비화 하는 H군 음식물 자원화시설에 Pilot plant를 설치하고, 자원화 과정에서 발생하는 고농도폐수(평균 BOD 64,431mg/L)와 저농도폐수(평균 BOD 16,500mg/L)에 대해 6개월간 실험하였다. 저농도폐수의 처리를 위해서 ER-1(HRT 2.5d)과 후단에 고도처리공정을 적용하였으며, 이때 전체공정에서 제거되는 유기물의 대부분이 ER-1을 통해 제거되었다. 저농도폐수 Pilot plant의 처리효율은 BOD 99%, COD 98%, SS 99%, T-N 97%, T-P 96%이다. 고농도 폐수 처리공정은 ER-1을 직렬로 배치하여 2단계 ER-1(1차 HRT 2.5d, 2차 HRT 1.5d) 후 고액분리를 통해 하수연계(BOD 2,000mg/L 이하)로 계획하였다. Pilot 실험결과 고농도 폐수에 대해서도 BOD 97%, COD 84%, SS 98%, T-N 66%, T-P 95%의 안정적인 처리효율을 얻을 수 있었다. 고농도 폐수처리시에 생물반응기의 냉각시설 없이 고온($50^{\circ}C$)으로 운전되었으나, 온도 조절 부분을 개선한다면 더 높은 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.