• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권1호
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• pp.148-164
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• 2017

The focus on the issues surrounding spent nuclear fuel and lifetime extension of old nuclear power plants continues to grow nowadays. A transparent decision-making process to identify the best suitable nuclear fuel cycle (NFC) is considered to be the key task in the current situation. Through this study, an attempt is made to develop an equilibrium model for the NFC to calculate the material flows based on 1 TWh of electricity production, and to perform integrated multicriteria decision-making method analyses via the analytic hierarchy process technique for order of preference by similarity to ideal solution, preference ranking organization method for enrichment evaluation, and multiattribute utility theory methods. This comparative study is aimed at screening and ranking the three selected NFC options against five aspects: sustainability, environmental friendliness, economics, proliferation resistance, and technical feasibility. The selected fuel cycle options include pressurized water reactor (PWR) once-through cycle, PWR mixed oxide cycle, or pyroprocessing sodium-cooled fast reactor cycle. A sensitivity analysis was performed to prove the robustness of the results and explore the influence of criteria on the obtained ranking. As a result of the comparative analysis, the pyroprocessing sodium-cooled fast reactor cycle is determined to be the most competitive option among the NFC scenarios.

• 생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.127-133
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• 2011

${\beta}$-galactosidase를 공유결합으로 키토산 담체에 고정화하여 고정화 효소의 특성을 조사하였다. 또한 충진층 반응기에서 연속 조업을 실시하여 공정 최적화를 실시하였다. 키토산 담체에 대한 효소 고정화 효율은 최대 75%을 나타내었다. 고정화 효소에 대한 최적의 pH는 7.0이었고 최적의 온도는 $50^{\circ}C$였다. pH와 온도의 실험 범위에서 고정화 효소가 자유 효소에 비해 넓은 분포를 보여 pH와 온도에 덜 민감하게 작용하였다. 충진층 반응기에서 고정화 효소의 운전에 대한 수학적 모델을 세우고 수치적으로 해를 구하였다. 투입되는 유당의 농도와 유량에 대해서 충진층 반응기의 출구에서 유당의 전환율을 측정하였다. 실험 결과를 경쟁적 저해 효소 반응식과 물질전달 저항을 고려한 수학적 모델의 결과와 비교하였다. 모델의 결과는 실험 결과를 5% 이내의 오차로 잘 예측하였다. 그리고 충진층 반응기의 길이에 따른 유당 전환율과 연속운전 시간에 따른 효소의 비활성화를 고려한 전환율을 모델로부터 예측하였다.

• Advances in environmental research
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• 제10권1호
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• pp.87-103
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• 2021

Anaerobic digestion (AD) refers to the biological process which can convert organic substrates to biogas in the absence of oxygen. The aim of this study was to determine the capability of feedstock to produce biogas and to quantify the biogas yield from different feedstocks. A co-digestion approach was carried out in a continuous stirred tank reactor operated under mesophilic conditions and at a constant organic loading rate of 0.0756 g COD/ L.day, with a hydraulic retention time of 25 days. For comparison, mono-digestion was also included in the experimental work. 2 L working volumes were used throughout the experimental work. The seed culture was obtained from composting as substrate digestion. When the feedstock was added to seeding, the biogas started to emit after three days of retention time. The highest volume of biogas was observed when the seeding volume used for 1000mL. However, the lowest volume of biogas yield was obtained from both co-digestion reactors, with a value of 340 mL. For methane yield, the highest methane production rate was 0.16 L CH4/mg. The COD with yield was at 8.6% and the lowest was at 0.5%. The highest quantity of methane was obtained from a reactor of Euphorbiaceae peel with added seeding, while the lowest methane yield came from a reactor of Euphorbiaceae stems with added seeding. In this study, sodium bicarbonate (NaHCO3) was used as a buffering solution to correct the pH in the reactor if the reactor condition was found to be in a souring or acidic condition.

• 청정기술
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• 제15권2호
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• pp.116-121
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• 2009

Ti/$IrO_2$ 를 양극으로 SUS 316L 을 음극으로 사용한 전기분해 반응조에 간접산화조를 설치하여 간접산화 효과를 제시함으로써 하폐수 재활용 시스템의 설계에 미치는 영향을 고찰하였다. 전기분해 반응조의 운전조건은 극판 간격, 전류 밀도, 전해질 농도에 대한 영향을 조사하여 극판 간격 6 mm, 전류 밀도 1.0 $A/dm^2$ L, 전해질 농도 15%로 설정하였다. 산화에 의한 제거효율은 유기물은 COD로서 직접산화조에서 55%, 간접산화조에서 12.5${\sim}$15.0%의 추가 분해가 일어나고 있으며 T-N (전체 질소량), T-P(전체 인량)는 직접산화조에서 각각 88%, 75%의 제거효율을 나타내고 있으나 COD제거와는 달리 간접산화조의 추가 제거 효과는 거의 없는 것으로 판명되었다. 또한 COD, T-N, T-P의 제거는 2-5일의 반응초기에 일어나고 있기 때문에 전기 분해 반응조의 체류시간을 크게 설계할 필요는 없다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 신재생에너지
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• 제19권4호
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• pp.20-26
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• 2023

Emitted CO₂ is an attractive material for microbial electrochemical CO₂ reduction. Microbial electrochemical CO₂ reduction (i.e., microbial electrosynthesis, MES) using biocatalysts has advantages compared to conventional CO₂ reduction using electrocatalysts. However, MES has several challenges, including electrode performance, biocatalysts, and reactor optimization. In this study, an MES system was investigated for optimizing reactor types, counter electrode materials, and CO₂-converting microorganisms to achieve effective CO₂ upcycling. In autotrophic cultivation (supplementation of CO₂ and H₂), CO₂ consumption of Rhodobacter sphaeroides was observed to be four times higher than that with heterotrophic cultivation (supplementation of succinic acid). The bacterial growth in an MES reactor with a single-chambered shape was two times higher than that with a double chamber (H-type MES reactor). Moreover, a single-chambered MES reactor equipped with titanium mesh as the counter electrode (anode) showed markedly increased current density in the graphite felt as a working electrode (cathode) compared to that with a graphite felt counter electrode (anode). These results demonstrate that the optimized conditions of a single chamber and titanium mesh for the counter electrode have a positive effect on microbial electrochemical CO₂ reduction.

• 한국대기환경학회지
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• 제30권6호
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• pp.577-585
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• 2014

A series of experiments using atmospheric-pressure non-thermal plasma coupled with transition metal catalysts were performed to remove ethylene from agricultural storage facilities. The non-thermal plasma was created by dielectric barrier discharge, which was in direct contact with the catalyst pellets. The transition metals such as Ag and $V_2O_5$ were supported on ${\gamma}-Al_2O_3$. The effect of catalyst type, specific input energy (SIE) and oxygen content on the removal of ethylene was examined to understand the behavior of the hybrid plasma-catalytic reactor system. With the other parameters kept constant, the plasma-catalytic activity for the removal of ethylene was in order of $V_2O_5/{\gamma}-Al_2O_3$ > $Ag/{\gamma}-Al_2O_3$ > ${\gamma}-Al_2O_3$ from high to low. Interestingly, the rate of plasma-catalytic ozone generation was in order of $V_2O_5/{\gamma}-Al_2O_3$ > ${\gamma}-Al_2O_3$ > $Ag/{\gamma}-Al_2O_3$, implying that the catalyst activation mechanisms by plasma are different for different catalysts. The results obtained by varying the oxygen content indicated that nitrogen-derived reactive species dominated the removal of ethylene under oxygen-lean condition, while ozone and oxygen atoms were mainly involved in the removal under oxygen-rich condition. When the plasma was coupled with $V_2O_5/{\gamma}-Al_2O_3$, nearly complete removal of ethylene was achieved at oxygen contents higher than 5% by volume (inlet ethylene: 250 ppm; gas flow rate: $1.0Lmin^{-1}$; SIE: ${\sim}355JL^{-1}$).

• 에너지공학
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• 제10권4호
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• pp.370-378
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• 2001

본 연구에서는 순간 고온식 tubing-bomb reactor를 사용하여 41$0^{\circ}C$에서 Aaska산 아역청탄, 페타이어, 폴리프로필렌 혼합물의 공동액화 시 반응기구 및 상승효과를 규명하고, 37$0^{\circ}C$~45$0^{\circ}C$의 온도범위에서 실험을 통하여 공동액화모델의 유효성을 실증하였다. 이 때 공동액화반응은 non-linear parameter estimation method에 의해 모사되었으며 실험값과 계산값의 상관계수는 0.99로서 부합도가 높았다. 또한 무촉매 반응에서는 tetralin의 첨가량을 증가시키면 폴리프로필렌의 액화가 저하되어 액화율이 감소되는 경향을 보였으나, Mo, Co와 Fe의 naphthenate계 촉매가 첨가된 반응에서는 3가지 촉매의 경우 모두 tetralin의 첨가량이 증가함에도 폴리프로필렌의 액화가 증진되면서 공동액화율이 상승하는 경향을 나타내었으며, 특히 Co-naphthenate의 경우 21~23%의 높은 상승효과를 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권3호
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• pp.421-429
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• 2018

본 연구에서는 100 kW급 연료전지 시스템의 운영을 위한 공정 및 CFD 모델링을 진행하였다. 공정 모델링을 통해 연료전지 각 단위 공정에 유입되는 유량을 도출하였으며 수소로 전환되지 않는 디젤의 환류량을 도출하였다. 디젤의 환류를 고려한 새로운 유입 유량 조건을 이용해 CFD 해석을 진행한 결과, 환류 디젤이 없는 것으로 가정한 이전 연구결과에 비해 더 짧은 유입시간과 비슷한 시간의 처리시간을 가지는 이점이 있음을 확인하였다. 6기의 탈황 반응기를 이용해 100 kW급 연료전지를 가동시키는데 필요한 TSA 탈황 시스템 구성을 완료하였으며 전체 TSA 공정 운영을 위한 운용 방안을 도출하였다. 반응기 사이의 열 전달 해석을 통해 저온의 탈황공정과 고온의 재생공정 간의 열 간섭이 크지 않음을 확인하였다. 본 연구결과는 연료전지 시스템의 효율화에 기여할 것이며, 도출된 탈황모듈의 설계는 연료전지 시스템뿐만 아니라 청정 석유화학산업의 기초가 될 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제12권4호
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• pp.253-259
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• 2006

본 논문은 가장 극한 조건(공정모델-2)에서 화학 제염한 경우 원자로 냉각재 펌프용 스테인리스강의 내식성 평가에 관하여 연구하였다. 사이클 경과에 따른 304 스테인리스강의 전기화학적 특성은 다른 스테인리스 강보다 우수한 특성을 나타냈다. 또한 공정모델-1과 공정모델-2의 304 스테인리스강은 가장 낮은 무게 감량을 나타냈다. 공정모델 용액에서 304 스테인리스강, 415 스테인리스강, 431 스테인리스강에 대한 실험 결과 공정모델-1에 대한 공정모델-2의 무게감량비는 각각 2.908, 2.372,그리고 2.370배를 나타냈다. 그 이유는 공정모델-2의 경우가 공정모델-1에 비하여 화학약품 농도나 온도가 높은 가혹한 조건에 기인한 것으로 사료된다.

• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.138-145
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• 1998

본 연구에서는 순간 고온식 tubing-bomb reactor를 사용하여 Alaska산 아역청탄과 폴리프로필렌(PP)의 공동액화시 상승효과 및 특성을 분석하고자 하였다. 석탄과 PP의 조성 및 수소공여용매의 양을 변화시켜가며 공동액화시와 각 물질의 단독액화를 비교시 상당한 상승효과를 파악할 수 있었다. 즉, 43$0^{\circ}C$ 및 45$0^{\circ}C$에서 30분간(석탄 2g+PP 2g)을 tetralin 4ml와 함께 공동액화시 단독액화에 비해 각각 20.0, 11.6%의 상승효과를 가져왔다. 한편, GC 분석 결과 PP액화시 tetralin으로부터 수소공여가 이루어지지 않은 것으로 밝혀졌으며 석탄 단위질량액화시 tetralin의 naphthalene으로 전환량은 0.70~0.83으로 나타났다. 또한 decalin 추출로 공동액화시 석탄과 PP 각각의 전환율을 구하여 석탄 또는 PP 단독액화시의 액화율과 비교한 결과, 43$0^{\circ}C$에서 석탄혼합물 대 tetralin의 비가 1:1인 조건에서 20% 상승효과는 PP의 액화율 상승이 주도한 것으로 나타났으며 석탄이 PP분해시 촉매 효과를 나타내는 것으로 해석되었다.