• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.191-199
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• 2021

화학 공정의 주요 설비 중 하나인 증류탑은 물질들의 끓는점 차이를 이용하여 혼합물에서 원하는 생산물을 분리하는 설비이며 증류 공정은 많은 에너지가 소비되기 때문에 최적화 및 운전 예측이 필요하다. 본 연구의 대상 공정은 공급처에 따라 원료의 조성이 일정하지 않아 정상 상태로 운전이 어려워 효율적인 운전이 어렵다. 이를 해결하기 위해 데이터 기반 예측 모델을 이용하여 운전 조건을 예측 할 수 있다. 하지만 미가공 공정 데이터에는 이상치 및 노이즈가 포함되어 있어 예측 성능을 향상시키기 위해 데이터 전처리가 필요하다. 본 연구에서는 인공 신경망 모델인 Long short-term memory (LSTM)과 Random forest (RF)를 사용하여 모델을 최적화한 후, 데이터 전처리 방법으로 Low-pass filter와 One-class support vector machine을 사용하여 데이터 전처리 방법 및 범위에 따른 예측 성능을 비교하였다. 각 모델의 예측 성능과 데이터 전처리의 영향은 R2과 RMSE를 사용하여 비교하였다. 본 연구의 결과, 전처리를 통해 LSTM의 경우 R2은 0.791에서 0.977으로 RMSE는 0.132에서 0.029로 각각 23.5%, 78.0% 향상되었고, RF의 경우 R2은 0.767에서 0.938으로 RMSE는 0.140에서 0.050으로 각각 22.3%, 64.3% 향상되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.341-352
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• 2017

부틸 아세테이트는 반응증류탑에서 초산과 부탄올의 에스테르 교환반응에 의해 제조된다. 공비첨가제는 반응영역에서 생성물인 물을 보다 효과적으로 분리할 수 있도록 하여, 반응증류탑의 성능을 향상시킨다. 중소 공장에서 회분식 공정은 연속공정에 비해 보다 유연하게 사용할 수 있다는 점에서 유리하다. 본 연구에서는 부틸아세테이트 합성을 위한 회분식 반응증류 공정과 반회분식 반응증류 공정에 대하여 공정 모사 및 실험을 통하여 연구하였다. 공정 성능 향상을 위하여 공비첨가제 종류, 공정구조에 대하여 조사하였다. 또한 반회분식 반응 증류탑을 연속 운전하여 새로운 순환 운전 방법을 제시하였으며, 이 조업 전략을 사용하여 높은 생산성과 안정한 조업이 가능함을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.181-192
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• 2015

본 연구는 Liquid Crystal Display (LCD) 세척 후 발생하는 Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate (PGMEA)폐액 재활용을 위한 2기 증류탑을 사용하는 공정의 최적 조건을 산출하였다. 공정조건 최적화 기법으로 다중회귀분석을 이용하여 1차 증류 시 Bottom 온도(BTM 온도), Reflux 량, Feed 량 및 Feed 온도에 따라 PGMEA 함량에 대한 최적 조건과 2차 증류 시 BTM 온도, Reflux 량, Feed 량에 따른 PGMEA 함량에 대한 최적 조건과 공정인자를 산출하였다. 1차 증류탑의 공정인자 중 Reflux 량, Feed 온도 및 Feed 량이 중요한 인자로 산출되었다. 본 연구의 공정조건 범위에서는 BTM 온도범위가 PGMEA함량에 크게 영향을 주지 못하였다. 따라서 최적 공정 조건은 Feed 량 $5,700{\ell}$, Reflux 량 $2,500{\ell}$, BTM 온도 $165^{\circ}C$ 및 Feed 온도 $130^{\circ}C$이며 이때 예측된 PGMEA 함량은 92.12~94.62%로 산출되었다. 2차 증류탑에서는 Reflux 량이 함량에 많은 영향을 미치고 있으며, Feed 량과 BTM 온도도 영향을 미치는 인자로 산출되었다. 다중공선성(Multicollinearity)이 Reflux 량과 BTM 온도 간에 강한 양의 상관관계가 있어, 두 인자 중 다중회귀식에 영향이 지배적인 인자 하나를 선택하였으며, 최적조건은 BTM 온도 $199^{\circ}C$ 기준에서 최적 공정 조건은 Feed 량 $4,275{\ell}$ 및 Reflux 량 $6,200{\ell}$이며, 이때 예측 PGMEA 함량은 99.0~99.5%로 산출되었다.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.329-335
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• 2011

$SF_6$가스는 지구 온난화 가스로 알려져 있다. $SF_6$가스의 지구온난화 기능은 이산화탄소에 비하여 22,000배 이다. $SF_6$가스 회수기술은 환경 및 경제적 측면에서 주요한 기술이다. 본 연구에서는 $SF_6$가스를 현장에서 용이하게 회수할 수 있는 여러 공정들로서 액화공정, 결정화 공정, 증류 공정에 대하여 연구하였다. 이들 공정들을 Aspen plus를 이용하여 공정 모사 및 최적화를 행하였다. 제품의 규격과 회수율을 만족하면서 에너지 소모량을 최소화하도록 최적화 문제를 구성하였다. 이 최적화 결과들을 바탕으로 공정성능들을 비교하였다. 각 공정변수들이 공정 성능에 미치는 영향을 조사하였고, 제품의 순도와 회수율의 변화에 따른 최적 조업조건의 변화를 살펴보았다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제11권4호
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• pp.325-332
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• 2013

사용후핵연료 파이로프로세싱에서 발생하는 LiCl-KCl 공융염폐기물의 부피를 최소화하고 최종적으로 잔류하는 폐기물을 비교적 낮은 온도에서 안정한 형태로 고화하고자 희토류 핵종 염화물을 함유한 LiCl-KCl 공융염을 이용하여 인산화/증류 및 세라믹 고화의 일련공정을 수행하였다. LiCl-KCl 공융염 내 희토류 염화물은 혼합인산화제($Li_3PO_4-K_3PO_4$)를 이용한 인산화 및 공융염 감압증류공정을 통하여 99% 이상을 인산화물 형태로 전환/분리할 수 있었고, 분리한 희토류 인산화물은 고화매질로서 LIP(Lead Iron Phosphate)를 이용하여 $1,050^{\circ}C$에서 균질하고 치밀한 형태의 고화체로 제조할 수 있었으며, 최종적으로 발생하는 방사성 폐기물 부피를 10% 이하로 감용할 수 있음을 확인하였다.

• 방사선산업학회지
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• 제7권2_3호
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• pp.115-119
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• 2013

The density profile measurement technology by gamma transmission has been widely used to diagnose processes in the field of refinery and petrochemical industry. This technology can reveal a clue and position of abnormal phenomenon of industrial processes during their operation. In this paper, the feasibility of the gamma transmission technology for detecting changes in the amount of fluid in a distillation column was evaluated by using Monte Carlo simulations. The simulations assumed that $^{60}Co$ (1.17, 1.33 MeV) sources and NaI (Tl) detectors (${\Phi}5{\times}5cm$) are located in opposite sides of a column and it concurrently moves in vertical direction. To determine the dependency of a spatial resolution on aperture size of a collimator, the simulation model for a tray in a column were simulated with the aperture sizes of 1 and 2 cm. The thickness of the high density area including a tray and fluid was 7.6 cm in the simulation. The spatial resolution of the tray was 8.2 and 8.5 cm, respectively. As a result, it was revealed that the conventional density profile measurement technique is not able to show the deviation of liquid level on a tray in a column.

• 기술사
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• 제18권2호
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• pp.6-15
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• 1985

A new process disregraded the H$_2$SO$_4$ treatment process heretofore in use, was developed and substituted for mineral base engine used oil of homemade SAE-30 grade H.V.I., which was used covering 4,500km, as samples, and the following results in research, was obtained. (1) A good quality of rerefinded base oil was obtained through roughly a course of developed processes of vacuum distillation process, solvent extraction process, neutralization treatment process and clay treatment process. (2) Through vacuum distillation process, the size of fine grains of insoluble colloid carbon that is, colloid carbon which was produced by burning of internal combustion engine oil and fuel, could be brought up and precipitated (3) The insoluble matters and admixtures could be easily dispersed and dissolved by mixing and extracting solvent disregarded the H$_2$SO$_4$ treatment process heretofore in use (4) waste matter heretofore called acid sludge in consequence of the process, did not appear at all. accordingly, the environmental pollution could be removed. (5) The troubles of corrosion to copper strip which was faults of the usual used oil refined products and peculiar offensive odor of the rerefined oil, could be solved through the neutralization process. (6) The yield of rerefined oil obtained through a course of processes was over 86 percent, and it is of practical use, not to speak of commercial value.

• 멤브레인
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• 제17권2호
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• pp.93-98
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• 2007

The reliability of innovative membrane contactors technology (i.e. Gas/Liquid Membrane Contactors, Membrane Distillation/Crystallization) is today increasing for seawater desalination processes, where traditional pressure-driven membrane separation units are routinely operated. Furthermore, conventional membrane operations can be integrated with membrane contactors in order to promote possible improvements in process efficiency, operational stability, environmental impact, water quality and cost. Seawater is the most abundant aqueous solution on the earth: the amount of dissolved salts covers about 3% of its composition, and six elements (Na, Mg, Ca, K, Cl, S) account for more than 90% of ionic species. Recent investigations on Membrane Distillation-Crystallization have shown the possibility to achieve significant overall water recovery factors, to limit the brine disposal problem, and to recover valuable salts (i.e. calcium sulphate, sodium chloride, magnesium sulphate) by combining this technology with conventional RO trains. In this work, the kinetics of $CaSO_4{\cdot}2H_2O,\;NaCl\;and\;MgSO_4{\cdot}7H_2O$ crystallization is experimentally investigated in order to improve the design of the membrane-based crystallization unit.

• Membrane and Water Treatment
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• 제2권1호
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• pp.1-24
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• 2011

The deficiency of clean water is a major global concern because all the living creatures rely on the drinkable water for survival. On top of this, abundant of clean water supply is also necessary for household, metropolitan inhabitants, industry, and agriculture. Among many purification processes, advances in low-energy membrane separation technology appear to be the most effective solution for water crisis because membranes have been widely recognized as one of the most direct and feasible approaches for clean water production. The aim of this article is to give an overview of (1) two new emerging membrane technologies for water reuse and desalination by forward osmosis (FO) and membrane distillation (MD), and (2) the molecular engineering and development of highly permeable hollow fiber membranes, with polyvinylidene fluoride (PVDF) and polybenzimidazole (PBI) as the main focuses for the aforementioned applications in National University of Singapore (NUS). This article presents the main results of membrane module design, separation performance, membrane characteristics, chemical modification and spinning conditions to produce novel hollow fiber membranes for FO and MD applications. As two potential solutions, MD and FO may be synergistically combined to form a hybrid system as a sustainable alternative technology for fresh water production.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1424-1429
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• 2004

Distillation is one of many processes that can be used for the purification of water. It requires an energy input such as heat and solar radiation is a possible source of energy. In this process, water is evaporated, thus separating water vapor from the solute. The vapor is then condensed to pure water. The temperature of the water, the cavity of the enclosure and the surface of the glass was measured everyday. Fifteen points were chosen for the temperature measure using a thermocouple. The inner wall and the bottom of each still was painted black for good absorption of heat. The enforced glass was used for the cover for the entering of solar energy. The size of all of the water baths was the same, but the glass of the rectangular form had a tilted angle. In the case of fine or general weather, the volume of condensed water produced by $45^{\circ}$ and $60^{\circ}$ is very irregular compared to that of $15^{\circ}$ and $30^{\circ}$, In case of a rainy day, the occurrence of the volume of condensed water was similar to that of $15^{\circ}$ and $30^{\circ}$, but the volume of condensed water produced by $30^{\circ}$ was the highest.