• 제목/요약/키워드: Diffusion rate

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액적 배열의 증발과 착화에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Study of Evaporation and Ignition of in-line Array Liquid Droplets)

  • 김충익;송기훈
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제13권1호
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    • pp.37-47
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    • 1999
  • 부유중인 분진의 화재 및 용기 또는 파이프의 미세한 균열에서 비산되는 가연성 액체의 분무화재의 위험성은 착화후의 고속 확산과 높은 열방출율로 인하여 매우 높은 것으로 알려졌다. 이에 대한 연구는 주로 실험적으로나 또는 거시적인 관점의 해석으로 제한되어 왔다. 본 연구는 미시적인 관점의 해석으로서 분진 및 분무를 가연성 미세 액적으로 가정하여 그의 증발과 착화에 대하여 연구하였다. 첫 단계로서 일열의 액적 배열을 계산영역으로 하여, 비정상 이차원 보존방정식들을 적용하였다. 수치해석은 일반화된 비직교 좌표계를 사용하였고, 화학반응은 Arrhenius의 법칙에 의하여 반응속도가 제어되는 일단계 반응을 고려하였다. 계산결과는 액적 주위의 온도와 반응물질의 농도분포를 시간에 따라 보여준다. 주위의 산소가 증발하는 액적의 연료와 섞이기 시작하고 착화 조건에 다다르면, 급격한 발열반응이 예혼합된 가스로부터 일어나기 시작한다. 최대온도 영역은 점차적으로 액적 표면으로 이동하며 최대온도는 착화이후 급격히 상승한다. 연료와 산소의 농도는 최대온도 영역 근처에서 최소값을 보인다. 따라서 착화순간에는 예혼합연소의 양상을 띠는 것으로 나타났다. 이후에는 예혼합 가스의 소멸로 확산연소의 양상을 띠게 된다. 액적간의 거리는 중요한 요소로서 멀리 떨어져 있는 경우부터 액적간의 거리가 가까워지면 착화지연 시간이 줄여들어 착화가 빨리 일어나는 것으로 관찰되었다. 또한 착화 후에는 최대온도 영역이 일열의 중심선으로부터 멀어지는 것으로 나타났는데 이것은 중심부근의 산소가 먼저 소모되고 외부로부터의 산소공급도 화염에 의해 차단되어 나타나는 현상이다. 이번 연구로 미세적인 착화현상에 대한 이해를 높이게 되었고 추후 복잡한 배열에 대한 연구도 가능할 것이다.

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동물유래(動物由來) 병원세균(病源細菌)의 각종(各種) 항생물질(抗生物質)에 대한 감수성조사(感受性調査) (Antmicrobial Drug Susceptibility of Pathogenic Bacteria Isolated from Animals in Korea)

  • 김봉환;이재진;김기석;한태우
    • 대한수의학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.85-92
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    • 1980
  • The antimicrobial drug susceptibility of 439 isolates of animal pathogens recovered from various clinical cases during 1978-79 has been investigated by the use of disk diffusion technique. The majority of 308 strains of Eschericihia coli were highly resistant to bacitracin, erythromycin, penicillin, streptomycin and tetracyclinon while only 0.3 per cent of them were resistant to gentamicin and 3.2 per cent to colistin. The percentages of strains resistant to ampicillin, carbenicillin, cephalothin, chloramphenicol and neomycin were 30.5%, 24.7%, 11:4%, 28.2% and 26.2% and repectively. However, none of E. coli cultures of ovine origin were resistant to ampicillin, carbenicillin, chloramphenicol, colistin, gentamicin, kanamycin, and neomycin. A total of 39 patterns of multipe drug1 resistance of 308 strains E. coli against 9 drugs in general use such as ampicillin, cephalothin, chloramphenicol, colistin, gentamicin, kanamycin, neomycin, streptomycin and tetracycline were observed and the most common multiple resistance patterns were SM, TC pattern (20.5%) and AM, CP, KM, NM, SM, TC pattern (9.7%). None of the 43 cultures of salmonella organism from pigs and chickens were resistant to ampicillin, carbenicillin, cephalothin, colistin, gentamicin and kanamycin; and the majority of the cultures were susceptible to chloramphenicol (90.0%), neomycin (97.7%) and tetracycline (93.0%). All the cultures were found to be resistant to bacitracin and penicillin and the rate of resistant strains to erythromycin and s treptomycin being 79.1% and 41.9% respectively. It was found that the majority of 63 cultures of staphylococcal isolates were resistant to lincomycin, penicillin, streptomycin and tetracycline. The percentages of 63 staphylococcal isolates susceptible to gentamicin, nitrofurantoin, cephalothin, ampicillin, methicillin, bacitracin and chloramphenicol were 98.4%, 98.4%, 95.2%, 93.7%, 93.7%, 92.1% and 92.1% respectively. The 25 cultures of streptococcal isolates were resistant in order of prevalence to streptomycin(88.0%), kanamycin(68.0%), gentamicin (44.0%), tetracycline (44.0%) and methicillin (40.0%) wihle the majority of them were sensitive to ampicillin, bacitracin, chloramphenicol and penicillin.

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PBM (Porous Body Model) 기반의 N-S Solver를 이용한 해안대수층의 해수침투모의 (Numerical Simulation on Seawater Intrusion in Coastal Aquifer using N-S Solver Based on Porous Body Model)

  • 이우동;정영한;허동수
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제48권12호
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    • pp.1023-1035
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    • 2015
  • 본 연구에서는 해수-담수-해안대수층의 비선형 상호작용을 직접 해석할 있는 PBM(Porous Body Model) 기반의 3차원 N-S Solver인 LES-WASS-3D ver 2.0을 적용하며, 해안대수층의 해수침투모의를 수행하였다. 이와 같은 N-S Solver를 적용한 해안대수층의 해수침투모의는 국내 최초 수행되는 것일 뿐만 아니라, 국외적으로도 찾아보기 어려운 새로운 수치해석방법이라고 할 수 있다. 먼저 적용하는 수치모델을 검증하기 위하여 해안대수층의 해수-담수 경계면에 관한 수리모형실험결과와 비교 검토하여 수치모델의 타당성 및 유효성을 확인하였다. 그리고 해수위 및 지하수위 변화를 고려한 해안대수층 내의 해수침투모의를 수행하여 해수위-지하수위 차와 해수위의 비(${\Delta}h/h$)의 증가에 따른 해안대수층 내의 유동장 그리고 해수-담수 경계면 분포 특성에 관하여 논의하였다. 또한 기존의 비확산 수치모델에서 도출할 수 없었던, ${\Delta}h/h$에 따른 해안대수층 내의 연직 염분농도로 부터 해수침투 특성을 파악하였으며, 최종적으로 지표화 할 수 있는 ${\Delta}h/h$가 해안대수층 내의 해수침투거리에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 이 결과로부터 ${\Delta}h/h$가 작을수록 해안대수층 내의 해수침투가 약해지는 메커니즘을 이해할 수 있었다.

Nanotube-based Dye-sensitized Solar Cells

  • Kim, Jae-Yup;Park, Sun-Ha;Choi, Jung-Woo;Shin, Jun-Young;Sung, Yung-Eun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.71-71
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    • 2011
  • Dye-sensitized solar cells (DSCs) have drawn great academic attention due to their potential as low-cost renewable energy sources. DSCs contain a nanostructured TiO2 photoanode, which is a key-component for high conversion efficiency. Particularly, one-dimensional (1-D) nanostructured photoanodes can enhance the electron transport for the efficient collection to the conducting substrate in competition with the recombination processes. This is because photoelectron colletion is determined by trapping/detrapping events along the site of the electron traps (defects, surface states, grain boundaries, and self-trapping). Therefore, 1-D nanostructured photoanodes are advantageous for the fast electron transport due to their desirable features of greatly reduced intercrystalline contacts with specified directionality. In particular, anodic TiO2 nanotube (NT) electrodes recently have been intensively explored owing to their ideal structure for application in DSCs. Besides the enhanced electron transport properties resulted from the 1-D structure, highly ordered and vertically oriented nanostructure of anodic TiO2 NT can contribute additional merits, such as enhanced electrolyte diffusion, better interfacial contact with viscous electrolytes. First, to confirm the advantages of 1-D nanostructured material for the photoelectron collection, we compared the electron transport and charge recombination characteristics between nanoparticle (NP)- and nanorod (NR)-based photoanodes in DSCs by the stepped light-induced transient measurements of photocurrent and voltage (SLIM-PCV). We confirmed that the electron lifetime of the NR-based photoanode was much longer than that of the NP-based photoanode. In addition, highly ordered and vertically oriented TiO2 NT photoanodes were prepared by electrochemical anodization method. We compared the photovoltaic properties of DSCs utilizing TiO2 NT photoanodes prepared by one-step anodization and two-step anodization. And, to reduce the charge recombination rate, energy barrier layer (ZnO, Al2O3)-coated TiO2 NTs also applied in DSC. Furthermore, we applied the TiO2 NT photoanode in DSCs using a viscous electrolyte, i.e., cobalt bipyridyl redox electrolyte, and confirmed that the pore structure of NT array can enhance the performances of this viscous electrolyte.

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Nano-scale Design of electrode materials for lithium rechargeable batteries

  • 강기석
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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    • pp.72-72
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    • 2012
  • Lithium rechargeable batteries have been widely used as key power sources for portable devices for the last couple of decades. Their high energy density and power have allowed the proliferation of ever more complex portable devices such as cellular phones, laptops and PDA's. For larger scale applications, such as batteries in plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) or power tools, higher standards of the battery, especially in term of the rate (power) capability and energy density, are required. In PHEV, the materials in the rechargeable battery must be able to charge and discharge (power capability) with sufficient speed to take advantage of regenerative braking and give the desirable power to accelerate the car. The driving mileage of the electric car is simply a function of the energy density of the batteries. Since the successful launch of recent Ni-MH (Nickel Metal Hydride)-based HEVs (Hybrid Electric Vehicles) in the market, there has been intense demand for the high power-capable Li battery with higher energy density and reduced cost to make HEV vehicles more efficient and reduce emissions. However, current Li rechargeable battery technology has to improve significantly to meet the requirements for HEV applications not to mention PHEV. In an effort to design and develop an advanced electrode material with high power and energy for Li rechargeable batteries, we approached to this in two different length scales - Atomic and Nano engineering of materials. In the atomic design of electrode materials, we have combined theoretical investigation using ab initio calculations with experimental realization. Based on fundamental understanding on Li diffusion, polaronic conduction, operating potential, electronic structure and atomic bonding nature of electrode materials by theoretical calculations, we could identify and define the problems of existing electrode materials, suggest possible strategy and experimentally improve the electrochemical property. This approach often leads to a design of completely new compounds with new crystal structures. In this seminar, I will talk about two examples of electrode material study under this approach; $LiNi_{0.5}Mn_{0.5}O_2$ based layered materials and olivine based multi-component systems. In the other scale of approach; nano engineering; the morphology of electrode materials are controlled in nano scales to explore new electrochemical properties arising from the limited length scales and nano scale electrode architecture. Power, energy and cycle stability are demonstrated to be sensitively affected by electrode architecture in nano scales. This part of story will be only given summarized in the talk.

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입상 활성탄에 대한 New Fuchsin 염료흡착의 등온선, 동력학 및 열역학 파라미터에 관한 연구 (Isotherms, Kinetics and Thermodynamic Parameters Studies of New Fuchsin Dye Adsorption on Granular Activated Carbon)

  • 이종집
    • 공업화학
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    • 제25권6호
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    • pp.632-638
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    • 2014
  • 입상활성탄을 사용하여 new fuchsin 염료를 흡착하는데 필요한 흡착등온선과 흡착동역학 및 열역학 파라미터들에 대하여 조사하였다. 흡착평형은 Langmuir 흡착등온식이 가장 잘 맞았으며, 등온흡착평형관계로부터 Langmuir 식과 Freundlich 식의 분리계수를 평가한 결과, 분리계수값이 각각 $R_L$ = 0.023, 1/n=0.198로 입상활성탄에 의한 new fuchsin 염료의 흡착조작이 유효한 처리방법이 될 수 있음을 알았다. Dubinin-Radushkevich 식으로 구한 흡착에너지값(E = 0.002 kJ/mol)과 Temkin 식으로부터 구한 흡착열상수값(B = 1.920 J/mol)으로부터 흡착공정이 물리흡착공정임을 알았다. 흡착공정에 대한 동력학적 해석을 통해 흡착반응은 유사이차반응속도식이 유사일차반응속도식과 비교하여 일치도가 높은 것으로 나타났으며, 입자 내 확산이 흡착공정의 지배단계이었다. 열역학적 해석을 통해 평가된 엔탈피 변화값(92.49 kJ/mol)과 활성화에너지값(11.79 kJ/mol)으로부터 흡착공정이 흡열반응으로 진행되었다. 또한, 엔트로피 변화값이 313.7 J/mol K로 흡착공정의 무질서도가 증가하였다. 온도가 올라갈수록 자유에너지값이 감소하는 것은 활성탄에 대한 new fuchsin 염료의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 높아지는 것으로 판단되었다.

Investigation of Drying Kinetics and Color Characteristics of White Radish Strips under Microwave Drying

  • Lee, Dongyoung;So, Jung Duk;Jung, Hyun Mo;Mo, Changyeun;Lee, Seung Hyun
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제43권3호
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    • pp.237-246
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    • 2018
  • Purpose: This study (a) investigated the effect of microwave power intensity and sample thickness on microwave drying characteristics of radish strips, and (b) determined the best-fit drying model for describing experimental drying data, effective moisture diffusivity ($D_{eff}$), and activation energy ($E_a$) for all drying conditions. Methods: A domestic microwave oven was modified for microwave drying and equipped with a small fan installed on the left upper side for removing water vapor during the drying process. Radishes were cut into two fixed-size strip shapes (6 and 9 mm in thickness). For drying experiments, the applied microwave power intensities ranged from 180 to 630 W at intervals of 90 W. Six drying models were evaluated to delineate the experimental drying curves of both radish strip samples. The effective moisture diffusivity ($D_{eff}$) was determined from Fick's diffusion method, and the Arrhenius equation was applied to calculate the activation energy ($E_a$). Results: The drying time was profoundly decreased as the microwave power intensity was increased regardless of the thickness of the radish strips; however, the drying rate of thicker strips was faster than that of the thinner strips up to a certain moisture content of the strip samples. The majority of the applied drying models were suitable to describe the drying characteristics of the radish strips for all drying conditions. Among the drying models, based on the model indices, the best model was the Page model. The range of estimated $D_{eff}$ for both strip samples was from $2.907{\times}10^{-9}$ to $1.215{\times}10^{-8}m^2/s$. $E_a$ for the 6- and 9-mm strips was 3.537 and 3.179 W/g, respectively. Conclusions: The microwave drying characteristics varied depending on the microwave power intensity and the thickness of the strips. In order to produce high-quality dried radish strips, the microwave power intensity should be lower than 180 W.

샌드위치 제조사업장에서 분리된 병원성세균에 대한 항생제 내성 검사 (Antibiotics Resistance for Isolated Pathogenic Bacteria from Manufacturing Establishment of Sandwich Products)

  • 김지영;최주미;심원보;박선자;정덕화
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.45-51
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    • 2007
  • 본 연구에서는 현대인들에게 간식 또는 식사대용으로도 많이 소비되고 있는 샌드위치와 그 제조사업장에 대한 병원성 세균검사를 통하여 한 제조사업장의 행주에서 L. monocytogenes가 분리되었으며 모든 사업장의 원료와 샌드위치 20종에서 11주의 S. aureus를 분리하였으며, 이들 분리된 균주에 대하여 각각 26종과 20종의 항생제 내성 검사를 실시하여 샌드위치와 제조환경에 대한 항생제 노출정도를 알아보았다. C 사업장의 행주에서 분리된 L. monocytogenes는 총 26종의 항생제에 대하여 38.5%의 항생제 내성율을 나타내었다. penicillin계열의 항생제인 Am, OX, P에 모두 내성을 나타내었으며, aminoglycoside계열의 항생제인 AM, Gm, K, S, N에 대해서는 모두 감수성을 나타내었다. 총 70종의 시료에서 11주의 S. aureus가 검출되었으며 모두 구운 고기, 햄, 야채 등의 원료와 샌드위치에서 분리되었다. penicillin계열의 P와 Am에 90.9%로 가장 높은 내성율을 보였으며 OX에도 36.4%의 내성율을 나타내어 MRSA가 4주 확인되었다. 그리고 인체용 의약품 혹은 가축의 성장촉진제로서 사료에 첨가되는 B에 대하여 모든 분리균이 중간내성으로 나타나 B에 노출되어 있음을 시사하였다. PAmB 또는 OX을 포함하는 분리균주는 KECXM에 대해서도 내성을 나타내어 6, 7약제 내성형 이었으며 야채와 샌드위치에서 분리된 S. aureus라는 공통점을 보였다.

한방목초액의 항산화 및 항 아토피 효과 (Anti-oxidation and Anti-atopic Dermatitis Effect of Herbal Wood Vinegar)

  • 김타곤;노화정;전상희;김강배;김동욱
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권6호
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    • pp.690-694
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    • 2010
  • 본 연구에서는 대나무, 계피, 생강 등 8종의 한약재를 포함한 한방목초액의 소재특성을 시험하여 화장품 및 피부질 환용 의약품에의 응용가능성을 조사하였다. 목초액의 항산화력은 DPPH 자유라디칼 소거법으로 측정되었으며 $50{\mu}g/ml$의 농축목초액 농도에서 97%의 매우 높은 항산화능을 보여주었다. 목초액의 항균력은 원판확산법으로 시험되었으며, 피부상재균인 Staphylococcus aureus에 대해 우수한 항균력을 보여주었다. 목초액의 미백효과는 tyrosinase 활성억제시험법으로 측정되었으며 대조군인 비타민 C에 비해 매우 낮아서 미백효과는 미미하였다. 목초액의 안전성 시험은 MTT assay에 의해 측정되었으며, 세포 독성이 비교적 높은 것으로 나타났다. 목초액의 화장품소재 안정성 시험 결과 색, 향, 외관 및 pH에서 큰 변화가 없어서 매우 안정하였다. 무모생쥐를 이용한 항 아토피 시험결과, 목초액은 DNCB에 의해 유도된 피부염증을 9일 째 거의 정상상태로 회복시켰으며, 피부내 IgE의 농도도 대조군에 비해 30% 감소시켜 항 아토피 효과가 우수한 것으로 나타났다. 따라서 목초액은 항산화력, 항균력 및 항 아토피 효과가 우수하여 화장품소재나 피부질환치료제로서의 응용 가능성이 큼을 알 수 있었다.

MnO2-HCS 복합체를 이용한 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성 (Electrochemical Properties of Using MnO2-HCS Composite for Supercapacitor)

  • 김은미;정상문
    • 청정기술
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    • 제24권3호
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    • pp.183-189
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    • 2018
  • 중공형 구형 탄소(hollow carbon spheres, HCS) 또는 구형 탄소(carbon spheres, CS)는 수열합성법에 의해 제조되었고 $MnO_2$를 증착하기 위한 탄소 지지체로 사용하였다. $MnO_2$는 화학적 레독스 증착법에 의해 HCS 또는 CS 표면에 증착하였다. 화학적 산화환원 증착법은 미립자 지지체의 표면에 다른 산화물 합성에 특히 효과적이다. $MnO_2$는 HCS 또는 CS의 표면에 일정한 슬릿 모양의 분포를 보였고 HCS 표면에서 보다 엉성한 슬릿 모양의 $MnO_2$ 입자가 생성되었다. $MnO_2-HCS$$20mv\;s^{-1}$의 스캔 속도에서 초기 사이클에서 약 $164.1F\;g^{-1}$의 정전용량을 나타내었고 1000 사이클 후에는 약 $141.3F\;g^{-1}$의 정전용량을 나타내었다. 1000 사이클 기준으로 $MnO_2-HCS$$MnO_2-CS$는 각각 86%와 78%의 용량유지율을 나타내었다. 이것은 HCS 표면에서 엉성한 슬릿모양의 $MnO_2$의 성장이 전해질의 흐름 및 전해질 내의 $Na^+$ 이온의 흡탈착이 보다 용이하여 나타난 결과로 생각된다.