• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.595-603
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• 2012

국제핵융합실험로(ITER)가 2019년까지 7개국의 공동개발사업으로 건설될 예정이다. ITER의 핵융합연료주기는 핵융합진공용기, 삼중수소 플랜트, 연료공급부로 구성되어 있다. 이중에서 삼중수소 플랜트는 핵융합연료주기를 위한 중 수소와 삼중수소의 저장, 공급, 분리, 제거, 회수 등의 기능을 제공한다. 삼중수소 플랜트는 외부에서 중수소와 삼중수소를 공급받아 저장 공급하는 SDS, 토카막배출처리의 TEP, 수소동위원소 분리의 ISS, 삼중수소수 및 대기 처리의 WDS ADS, 정성 정량분석의 ANS 등으로 구성된다. 이 논문에서는 삼중수소 플랜트를 구성하는 주요 공정에 대한 기능 및 설계요건을 기술하였다. 한국은 SDS 개발에 참여하고 있으며 월성원전 삼중수소 제거설비(WTRF) 건설 및 운전경험을 통해 WDS 대한 기술을 일부 확보하였다. 향후 ISS 및 TEP에 대한 기술확보를 위한 여러 분야에서의 참여 확대를 기대하고 있다.

• 공업화학
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• 제26권3호
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• pp.366-371
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• 2015

루이스 산도가 다른 두 종류의 클로로알루미네이트계 이온성 액체(IL) 촉매를 사용하여 tetrahydrotricyclopentadiene (THTCPD) 이성화 반응 거동에 관하여 연구하였다. 루이스 산도가 낮은 1-butyl-3-methylimidazolun chloride $(BMIC)/AlCl_3$와 높은 pyridine hydrochloride $(PHC)/AlCl_3$계 IL 촉매를 이용하고 온도와 시간을 반응 인자로 하여 THTCPD의 이성화 반응 경로를 고찰하였다. IL 촉매의 루이스 산도 증가에 따라 THTCPD 이성화 전환율을 증가시킬 수 있었다. 반응온도 및 IL 촉매의 산도에 따라 THTCPD 이성화 반응경로가 바뀌었다. 산도가 낮은 $BMIC/AlCl_3$ IL 촉매의 경우에는 기존에 사용되어오던 $AlCl_3$ 촉매와 유사한 반응 경로를 보이지만, 반응온도가 높아짐에 따라 endo, exo, endo-(norbornene; NB) ${\rightarrow}$ exo, exo, endo-NB ${\rightarrow}$ diamondoid로의 골격 재배열화 반응이 일어났다. 하지만, 산도가 높은 $PHC/AlCl_3$ IL 촉매의 경우에는 $TEAC/AlCl_3$ IL 촉매와는 다른 새로운 두 가지 경로(endo, exo, endo-NB ${\rightarrow}$ exo, exo, endo- NB ${\rightarrow}$ exo, exo, exo-NB 및 endo, exo, endo-NB ${\rightarrow}$ exo, exo, endo-NB ${\rightarrow}$ exo, exo, exo-(cyclopentadiene; CP))가 추가로 관찰되었다.

• 디지털융복합연구
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• 제11권5호
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• pp.119-133
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• 2013

본 연구의 목적은 독점적 지위로 운영되는 발전회사의 환경효율성 분석을 통하여 미래의 녹색경영, 지속경영에 대한 기관 효율성 향상에 기여하고자 하는 것이다. DEA 분석이 가진 내재적인 부족함을 보완하기 위해 C 발전회사 산하 6개의 기관을 직접 방문하여 담당 전문가로부터 DMU의 환경효율성을 위한 인터뷰 자료도 활용하였다. 투입요소로는 경영효율성에서는 비용과 종업원 수를 환경효율성으로는, CO2, NOx, 용수 사용량이 사용되었다. 산출요소로는 연간 총발전량, 판매수익이 사용되었다. 분석에는 규모수익불변(CRS, Constant Return to scale)투입지향의 DEA모형과 VRS(Various Return to Scale)모형을 이용하였다. CRS 분석에 의하면 0.923, BCC 분석으로는 0.969로 나타났으며 7개의 DMU가 효율적인 것으로 나타났다. 산출요소별 비효율적인 투입요소에서는 NOx가 CO2 보다 낮았다. 이는 전력발전에 있어 NOx는 물론 CO2에 관한 효율성이 개선되어야 한다는 것을 보여주고 있다. 환경비효율성을 줄이기 위해서는 결국 신재생에너지와 연료 전지 등 대체에너지원이 지속적으로 개발되어져야 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권12호
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• pp.1129-1135
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• 2013

본 연구에서는 저발열량 천연가스가 현재 상용되고 있는 대형 천연가스 엔진에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 3종류의 연료를 적용하였다. 전부하 운전조건과 WHSC 및 WHTC 모드 테스트를 수행하여 엔진성능 및 배기특성을 분석하였다. 실험결과 전부하 실험에서 토크성능이 $9,800kcal/Nm^3$의 발열량을 갖는 저발열량 가스의 경우 현행 천연가스($10,400kcal/Nm^3$)를 사용한 결과에 비해 4.4% 감소하였다. 저발열량 연료를 사용하였을 때 일산화탄소, 이산화탄소 및 질소산화물의 배출량은 감소하였지만, 탄화수소의 배출량은 증가하였다. WHSC 및 WHTC 실험결과 저발열량 연료에서 열효율이 증가하였으며 배기특성은 전부하 실험결과와 유사한 경향을 보였다. 저발열량 천연가스를 사용할 경우 제원상의 출력을 만족하기 어렵고, 탄화수소의 배출이 증가하는 문제점을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.306-309
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• 2005

One of the most critical issues in sol id oxide fuel cell (SOFC)running on hydrocarbon fuels is the risk of carbon formation from the fuel gas. The simple method to reduce the risk of carbon formation from the reactions is to add steam to the fuel stream, leading to the carbon gasification react ion. However, the addition of steam to fuel is not appropriate for the auxiliary power unit (APU) and potable power generation (PPG) systems due to an increase of complexity and bulkiness. In this regard, many researchers have focused on so-called 'direct methane' operation of SOFC, which works with dry methane without coking. However, coking can be suppressed only by the operation with a high current density, which may be a drawback especially for the APU and PPG systems. The single chamber fuel cell (SC-SOFC) is a novel simplification of the conventional SOFC into which a premixed fuel/air mixture is introduced. It relies on the selectivity of the anode and cathode catalysts to generate a chemical potential gradient across the cell. Moreover it allows compact and seal-free stack design. In this study, we fabricated honeycomb type mixed-gas fuel cell (MGFC) which has advantages of stacking to the axial direction and increasing volume power density. Honeycomb-structured SOFC with four channels was prepared by dry pressing method. Two alternative channels were coated with electrolyte and cathode slurry in order to make cathodic reaction sites. We will discuss that the anode supported honeycomb type cell running on mixed gas condition.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.481-488
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• 2013

10 %의 암모니아가 첨가된 메탄 연료의 비예혼합 확산화염에서, 산소/이산화탄소 및 산소/질소의 산화제 내에 산소 비율의 변화에 따른 질소산화물($NO_x$)의 생성 특성을 실험 및 수치해석적으로 조사하였다. 동축류 제트 화염의 실험에서, 산소/이산화탄소의 산화제인 경우, 측정된 $NO_x$은 산소 비율의 증가에 따라 약간 증가하는 경향을 보였다. 반면에, 산소/질소의 산화제인 경우, $NO_x$은 0.7의 산소 비율에서 최대로 측정되었으며, 산소 비율에 따라 비단조적인 경향을 보였다. 결과적으로, 암모니아가 첨가된 메탄 화염에서 배출되는 $NO_x$는 일반 공기의 조건보다 순산소 연소 조건의 경우가 더 크게 측정되었다. 한편, 다양한 산화제의 조건에 대하여 $NO_x$ 생성 특성을 분석하기 위해서, 동일한 화학반응 메커니즘을 적용하여 1 차원 및 2 차원의 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 산소/질소의 산화제에서 2 차원의 수치해석 결과가 실험적으로 측정된 $NO_x$의 배출 특성을 비교적 잘 예측하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1-7
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• 2017

분무식 노즐(spray nozzle)은 액체의 표면을 증가시키기 위해 에너지를 공급하여 액체를 다수의 액적으로 미립화시키는 장치로 연소과정에서의 연료의 미립화 또는 표면이나 입자의 코팅 등 여러 산업분야에 다양한 목적으로 응용된다. 초음파 미립화 노즐은 진동 발생장치로부터 고진동수의 전기에너지를 받아 같은 진동수의 기계적 에너지로 변환시키는 변환기를 갖고 있다. 변환된 에너지를 액체에 부가하여 고주파 진동에 의해 미세한 액적을 생성하여 분사한다. 코팅작업에서 가압되지 않은 저속의 분무는 액적이 튕겨나가지 않고 표면에 달라붙어 과도하게 분사되는 양을 줄일 수 있다. 초음파 미립화 노즐은 초음파 진동부 외벽에 공기를 공급해 줄 수 있는 공간을 통해 생성된 보조 공기흐름을 이용하여 저속의 액적을 운반하여 분무특성이나 분무형상을 조절할 수 있다. 따라서 주위 공기의 흐름을 이용하여 원하는 분무특성을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 액적의 분사 운동을 모사하기 위해 라그랑지안 분산상 모델(DPM)을 적용한 상용코드 FLUENT를 사용하여 액적 주위의 공기흐름을 동반하는 초음파 미립화 노즐을 해석하였다. 노즐 수축부 형상, 액적의 크기 그리고 공기 측 압력차의 크기를 변화시키며 수치해석을 수행하여 코팅용 분무를 위한 최적 조건을 연구하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 2018

화석 연료의 고갈과 온난화 현상으로 인해 새로운 에너지원에 대한 관심이 급증하고 있다. 그 중에서 바이오가스는 유기성 폐기물 및 바이오매스를 혐기성 소화과정인 가수분해(hydrolysis), 산발효(acidogenesis), 유기산발효(acetogenesis), 메탄발효(methanogenesis)의 단계를 거쳐 발생되기 때문에 친환경적인 에너지자원으로 각광받고 있다. 그러나 바이오가스는 기존의 정제설비로는 제거할 수 없는 높은 미세분진 및 수분 함량으로 인해, 직접연소, 도시가스, 자동차용 연료 등 효율적인 이용을 위해서 정제시스템이 필요하다. 따라서 본 연구는 미세분진과 수분을 동시에 제거할 수 있는 정제과정의 전처리 방법으로써 원심력을 이용하는 냉각공정을 설계하였다. 원심력을 이용하여 분진을 제거하는 Cyclone 내 외부에 열교환기와 ID fan을 구성하여 주입되는 가스를 어는점 이하로 냉각시킴으로써 물안개를 형성시켜 분진입자를 제거하고, 일부 가스를 ID fan을 이용하여 재순환시켜 제거하는 고효율 냉각제어공정을 개발하였다. 수분제거는 유량(25~150L/min) 및 상대습도(60~95%)의 조건에서 시험하였다. 수분제거율은 상대습도 $95{\pm}5%$일 때 평균 80.8%, 입자제거율은 입자크기 $2.5{\mu}m$에서 평균 99.78%의 제거효율을 보였고, 수분과 입자의 동시제거효율은 수분 70.86%, 입자 99.67%의 평균값을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.223-229
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• 2020

최근 3세대 바이오매스라고 알려진 미세조류를 이용하여 생산되는 바이오디젤은 기존의 교통수단에 사용되는 화석연료를 대체할 수 있는 유일한 재생에너지로 알려져 있다. 미세조류 중에서도 Scenedesmus obliquus는 다른 미세조류 대비 성장이 빠르고 건조세포무게 대비 지질을 40-50 % 축적이 가능하여 바이오디젤 생산에 있어 야외 및 대규모 재배에 적합한 지질생산 우수 종으로 알려져 있다. 미세조류를 이용한 바이오디젤 생산을 위해서는 높은 바이오매스 생산량 확보가 선행되어야 하며 배양공정의 제어를 위해 효과적인 세포 질량 측정 및 분석이 필요하다. 본 연구는 S. obliquus를 75일 동안 배양하며 흡광도, 현미경 이미지, 라만 분광법 등으로 미세조류의 성장 변화를 측정하고, 측정된 값들에 대한 상관관계를 관찰하였다. 배양 60일과 배양 75일 기간에, 흡광도의 변화량이 3 % 미만인 반면, 현미경으로 관찰한 미세조류의 숫자는 3배 이상 증가하였다. 또한, 라만 분광법으로 측정된 결과에서는 β-카로틴에 해당하는 997 cm^-1, 1148 cm^-1, 1515 cm^-1의 강한 피크값이 측정되었으며, 배양 기간 동안 β-카로틴의 피크값은 초기보다 3배 이상 증가하는 것이 관찰되었다. 따라서 라만 분광법을 이용하면 미세조류 배양에서 세포 내 성장 물질과 성장 정도를 알아내어 높은 바이오매스를 생산할 수 있을 것이다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제45권3호
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• pp.236-242
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• 2017

본 연구에서는 미역을 이용하여 초고온 열산 가수분해, 효소 당화, 발효과정을 거쳐 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 실험에 대해 진행하였다. 초고온 열산 가수분해에서의 최적 조건은 10%의 slurry, 270 mM의 황산, $160^{\circ}C$에서의 7.5분이었다. 초고온 열산 가수분해는 열처리 시간을 줄이고 적은 농도의 황산을 사용해도 더 많은 당과 적은 저해물질을 생성해 낸다는 장점이 있다. 효소 당화에서는 Viscozyme L (${\beta}-glucanase$, Novozymes)을 12 unit/ml으로 처리하는 것이 25.1 g/l로 가장 많은 단당을 생성했다. 발효에서는 C. acetobutylicum KCTC 1724이 비교적 낮은 pH 5.0에서 많은 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 장점이 있었지만 mannitol을 모두 소비하지 못하는 단점이 있어 고농도의 mannitol 배지에 순치한 C. acetobutylicum KCTC 1724을 사용하여 발효를 진행하였다. 그 결과, 아세톤, 부탄올, 에탄올이 각각 0.99 g/l, 5.62 g/l, 2.44 g/l로 순치하지 않은 C. acetobutylicum KCTC 1724를 이용해 발효했을 때 보다 부탄올은 2.45 g/l, 에탄올은 1.10 g/l 증가했으며 수율($Y_{ABE}$)은 0.24에서 0.37로 증가했다.