VLCC 추진축계의 선미관 후부 베어링에서 주로 발생하는 발열 사고는 프로펠러 하중이 추진축을 처지게 하여 후방부에 과도한 국부압착압력이 작용하는 것이 주된 원인이다. 최근 VLCC는 엔진 출력이 크고 축 직경이 증가하는 반면 선미관전부 베어링과 후부 베어링 사이의 간격이 상대적으로 짧아져 축계 시스템의 유연성이 저하되는 경향이 있으며, 이로 인해 발열 사고 가능성에 대한 우려가 커지고 있다. 본 연구에서는 선체의 변형에 대한 축계의 유연성을 확보하기 위한 방안으로 선미관 전부 베어링을 삭제하고 선미관 후부 베어링만을 설치한 새로운 축계 시스템의 적용 가능성을 검토하였다. 국부압착압력의 계산에 있어서는 접촉 너비를 따라 반 타원 형상의 압력 분포를 가정한 Hertzian 접촉 조건을 도입하였으며, 엔진 가동 상태의 프로펠러 하중, 열 효과 및 선체 변형을 고려하였다. 제안된 축계 시스템에 대한 해석을 통해 선미관 후부 베어링의 축 접촉면 재료인 화이트 메탈에 부분 경사를 추가 시공함으로써 설계 요구 조건이 만족됨을 확인하였다. 제안된 축계 시스템의 적용을 통해 발열 사고 예방을 위한 축계 유연성 확보 뿐 만 아니라 시스템의 단순화를 통한 설치비용의 감소 등 부가적인 효과도 기대할 수 있다.
석유화학 공정의 증류탑은 공정유체를 분리, 정제하는 중요한 장치 중의 하나로 가동효율은 설비의 생산성에 큰 영향을 미친다. 본 연구는 밀봉 감마선원을 이용하여 투과 감마선의 세기를 높이별로 측정함으로써 내부 밀도의 변화를 분석하여 공정의 가동 중 내부 상황에 대한 정보를 얻고자 하였다. 이를 위하여 한국원자력연구원에서 개발된 자동 증류탑 검사장치를 이용하여 증류탑 상부 양쪽에 밀봉 감마선원과 방사선검출기를 매달아 수직으로 내리면서 실험을 수행하였으며, 이때 감마선원으로는 Co-60 150 mCi과 방사선검출기로 BGO detector를 각각 사용하였다. 진단결과 설비 내부의 tray에는 구조적 결함이 관찰되지 않았으나, 유체분포를 고려할 때 상부는 기포층(vapor)의 밀도분포가 지배적인 반면에, 하단부에는 기포에 비해 유체가 상대적으로 많이 분포하는 것으로 계측되었다. 본 실험으로부터 밀봉 감마선원을 이용한 가동 중에 있는 대형 증류탑의 tray에 대한 구조적 건전성 및 내부 유체분포에 대한 정보를 성공적으로 제시하였다.
공학적 설계에 있어 많은 문제들은 몇 가지 목적함수들을 동시에 최소화하여야 할 필요가 있을 경우가 있다. 선박설계에 있어, 종래에는 자재비 경감과 재화중량 증가를 위해 최소중량설계가 구조 설계의 주된 목적이었으나, 값싼 노동력을 내세운 후발 조선국과의 치열한 국제 경쟁을 극복하기 위해서는 보다 경제성 있는 선박 건조 기술 개발이 선행되어야 할 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 다목적함수 최적화기법을 이용한 선체 구조의 보다 합리적인 설계 방안에 대한 연구를 수행하여 실제 건조된 유조선을 대상으로 중량, 건조비 등의 경제성을 비교 평가하였다. 다목적 함수로는 유조선의 중량과 건조비로 하였으며 최적화 기법으로는 확률론적 탐색법인 ES(Evolution Strategies)를 이용하였다. 건조비 모델은 상대 건조비 개념을 도입하였고, 종강도 부재는 선급규정에 의해, 횡강도 및 횡격벽 부재는 직접해석법인 일반화된 경사처짐법을 사용하여 설계에 적용하였다. 다목적함수 최적화 결과로부터 도출된 Pareto 최적 설계점들에 대하여, 요구운임률을 각각 산정함으로써 이들 최적 설계점들 중에서 가장 경제성이 뛰어난 선박 설계 방안을 제시하였다.
옥수수 배를 benzene(BZ), n-hexane(HX), petether(PE), tricholoroethhylene(TE), chloroform-methanol(2:1, v/v) (CM), dichloromethane-methanol(2:1, v/v) (DM), hexane-diethyiether(5:1, v/v) (HD)의 7종 용매로 조지질을 추출하여 SACC법으로 비극성과 극성지질을 분리한 후 각각의 지질 조성을 TLC scanner로 측정하고 GC로 지방산 조성을 조사한 결과를 검토하였다. 조지질 추출양은 DM에서 가장 많고 다음은 CM이며 중성지질은 HX, BZ, HD에서 높은 반면 PE, DM에서 낮았으며 함량비에서는 DM과 CM에서 높으며, 당지질은 DM을 사용했을 때, CM, PE, HX 등보다 높고 HD에서 가장 낮았고 인지질은 CM에서 가장 높게 나타났다. 중성지질의 분별정량에서 triglyceride는 DM에서 높고 PM에서 낮은 편이며 1, 3-diglyceride는 CM
에서 높고 DM에서는 낮았다. 총지질의 지방산 조성은 linoleic acid가 주요 성분이며 이는 CM에서 높은 편이며 oleic acid는 PE, HD등을 사용했을 때 CM보다 높고 중성지질의 지방산 조성도 linoleic acid가 가장 많고 BZ에서 높게 나타났으며, PE, CM, HD 등에서 낮고 oleic acid는 비슷하나 DM, BZ에서는 낮다. Palmitic acid는 CM, PE에서 가장 높게 나타났다.
본 연구는 원유정제과정에서 발생되는 산업부산물인 유황에 폴리머 성분의 첨가제를 혼입한 개질유황결합재를 사용하여 중온아스팔트 혼합물을 제조하고, 개질유황결합재를 사용한 중온아스팔트 혼합물의 간접인장강도, 수침전후 및 동결융해 전후 인장강도비와 휠트랙킹 시험에 의한 동적안정도 등의 역학 및 내구 특성을 평가하였다. 실험결과, 개질유황 결합재를 사용한 중온아스팔트 혼합물의 수침전후 인장강도비는 0.88로 중온 폼드 개질 아스팔트의 약 1.13배이며, 동결융해 전후의 인장강도비 또한 0.82로 인장강도비 KS 품질기준 값 0.75 이상을 모두 만족하였다. 간접인장강도는 1.60MPa로 KS 품질기준 값 0.80MPa의 2배, 일반가열아스팔트의 1.29MPa과 비교하여 약 1.24배 높은 간접인장강도를 나타내었다. 또한, 휠트랙킹 시험에 의한 동적안정도는 14,075회/mm로 일반가열아스팔트의 약 15배, 중온 폼드 개질 아스팔트의 약 3배로 피로균열 등 소성변형에 대한 저항성이 매우 우수하게 나타났다.
최근 IMO에서는 산적화물선 및 유조선, 대형여객선에 이어 '일반화물선의 안전(general cargo ships safety)'에 대한 논의의 필요성이 제기(IMO, 2006a)되고 있으며, 본격적인 논의를 위한 준비 작업으로 국제선급협회(IACS)를 통한 공식안전성평가(Formal Safety Assessment, 이하 FSA) 작업이 수행되고 있다. FSA란 위험도(risk)분석과 비용-효과 평가(cost-benefit assessment)를 바탕으로 인명, 해양환경 및 재산의 보호를 포함한 해사안전의 향상을 목적으로 한 구조화되고 체계적인 방법론으로서 새로운 법규의 평가, 기존법규와 새로운 (제안) 법규와의 비교, 그리고 여러 이해관계자의 공감대 형성을 통해 법규 변경/개발을 용이하게 하는 수단이다(IMO, 2007). 본 연구는 국적일반화물선의 안전성 평가를 위한 수단으로서 IMO FSA방법론의 유용성을 확인하고, 향후 IMO에서의 '일반화물선 안전'에 대한 논의에 대응하기 위한 기초자료의 확보를 목적으로 하고 있다. 본 논문에서는 국적일반화물선에 대한 FSA의 1, 2 단계에 해당하는 위험요소 식별(Hazard identification) 및 사고시나리오에 대한 위험도 분석(Risk analysis) 결과를 중심으로 소개하였다.
바이오매스 및 저등급 석탄인 갈탄은 잠재력이 큰 에너지원으로 이들을 가스화하여 합성가스를 얻으면 발전을 하거나 수송용 연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 상압의 열천칭 반응기(thermobalance)에서 woodchip, 톱밥, 갈탄의 수증기 가스화반응의 kinetics를 조사하였다. 가스화 온도 $600{\sim}900^{\circ}C$, 수증기 분압 20~90 kPa 범위에서 수증기 가스화 반응을 수행하였다. 세 가지의 기체-고체 화학반응모델들이 가스화반응의 거동을 묘사하는 능력을 비교하였다. 이들 중에서 탄소전환율의 변화를 가장 잘 나타내는 modified volumetric model을 사용하여 가스화반응의 kinetic 정보를 도출하였다. Arrehenius plot으로부터 얻어진 시료들의 활성화에너지는 문헌상의 범위 내에서 얻어졌으며 톱밥 > woodchip > 갈탄의 순으로 나타났다. 각 시료에 대하여 수증기 분압에 대한 반응차수를 결정하였으며, 가스화공정 설계의 기초 데이터로서 겉보기 반응속도식을 제시하였다.
황의 대부분은 천연가스와 원유를 탈황시켜 얻게 되며, 국내 정유 플랜트에서는 120만톤 이상 발생하고 있으며, 50 % 정도만이 비료 및 황산등을 만드는 원료로 소모되고 있다. 이에 산업부산물로 얻어지는 황을 콘크리트에 적용하기 위해 개질유황이 제조되고 있어, 이를 활용한 콘크리트의 강도 및 내구성을 평가하였다. OPC에 비해 개질유황 폴리머를 사용할 경우 압축 및 휨강도는 동일 배합수 온도에서는 유사하였으며, 배합수 온도가 증가함에 따라 강도는 다소 증가하였다. 또한 동결융해에 따른 저항성은 개질유황 폴리머의 영향보다는 공기연행제의 사용으로 제어가 됨을 확인하였다. 그리고 5 % 황산 침지에 따른 압축강도 저하율은 개질유황 폴리머를 사용한 콘크리트가 OPC보다 4배 이상 우수하였다. 그리고 제빙염에 대한 표면박리 저항성도 개질유황을 사용한 경우는 표면박리가 발생되지 않은 1등급, OPC의 경우는 골재가 노출되어 4등급으로 평가되었다. 따라서 개질유황 폴리머를 콘크리트에 개질제로 사용할 경우 내구특성이 우수하여 교면포장 등에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
한국의 인구 고령화가 가계소비구조의 변화를 통해 에너지 사용과 탄소 배출에 어떠한 영향을 미치는지를 2035년까지 에너지원별 산업부문별로 전망하였다. 이를 위해 가구주 연령별 소비지출구조를 통해 산출된 가계소비지출의 양상 변화를 에너지 및 환경 산업연관표에 연계하여 분석하였다. 분석 결과에 따르면, 인구 고령화에도 불구하고 가계 소비지출로 인해 유발되는 에너지 사용량과 탄소 배출량은 2026년까지 증가세를 지속하며, 이후에도 상당 기간 높아진 에너지 사용 및 탄소 배출 수준을 유지할 것으로 전망된다. 에너지원별로는 천연가스 사용량의 증가가 두드러지는 반면, 원유 사용량은 상대적으로 이른 시기에 하락세로 돌아서는 것으로 분석된다. 산업부문별로는 주로 고령가구의 소비 비중이 높은 의료보건, 주거광열, 농림수산품 및 식품 등의 부문에서는 탄소배출량 증가가 두드러지나, 교육, 교통, 외식, 외박 등의 부문에서는 탄소배출량이 상대적으로 빨리 감소세로 전환될 전망이다. 아울러 최근 인구 고령화에 대비해 도입 논의가 활발한 기초연금제도와 유사한 정책 도입 시 에너지 사용과 탄소 배출에 어떠한 영향을 미치는지에 대해서도 정책시뮬레이션으로 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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