• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.176-177
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• 2013

Surface plasmon polaritons (SPPs) have attracted the attention of scientists and engineers involved in a wide area of research, microscopy, diagnostics and sensing. SPPs are waves that propagate along the surface of a conductor, usually metals. These are essentially light waves that are trapped on the surface because of their interaction with the free electrons of conductor. In this interaction, the free electrons respond collectively by oscillating in resonance with the light wave. The resonant interaction between the surface charge oscillation and the electromagnetic field of the light constitutes the SPPs and gives rise to its unique properties. In this papers, we studied theoretical and experimental extraordinary transmittance (T) and reflectance (R) of 2 dimensional metal hole array (2D-MHA) on GaAs in consideration of the diffraction orders. The 2d-MHAs was fabricated using ultra-violet photolithography, electron-beam evaporation and standard lift-off process with pitches ranging from 1.8 to $3.2{\mu}m$ and diameter of half of pitch, and was deposited 5-nm thick layer of titanium (Ti) as an adhesion layer and 50-nm thick layer of gold (Au) on the semiinsulating GaAs substrate. We employed both the commercial software (CST Microwave Studio: Computer Simulation Technology GmbH, Darmstadt, Germany) based on a finite integration technique (FIT) and a rigorous coupled wave analysis (RCWA) to calculate transmittance and reflectance. The transmittance was measured at a normal incident, and the reflectance was measured at variable incident angle of range between $30^{\circ}{\sim}80^{\circ}$ with a Nicolet Fourier transmission infrared (FTIR) spectrometer with a KBr beam splitter and a MCT detector. For MHAs of pitch (P), the peaks ${\lambda}$ max in the normal incidence transmittance spectra can be indentified approximately from SP dispersion relation, that is frequency-dependent SP wave vector (ksp). Shown in Fig. 1 is the transmission of P=2.2 um sample at normal incidence. We attribute the observation to be a result of FTIR system may be able to collect the transmitted light with higher diffraction order than 0th order. This is confirmed by calculations: for the MHAs, diffraction efficiency in (0, 0) diffracted orders is lower than in the (${\pm}x$, ${\pm}y$) diffracted orders. To further investigate the result, we calculated the angular dependent transmission of P=2.2 um sample (Fig. 2). The incident angle varies from 30o to 70o with a 10o increment. We also found the splitting character on reflectance measurement. The splitting effect is considered a results of SPPs assisted diffraction process by oblique incidence.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.660-667
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• 2018

본 연구에서는 천안시 병천 하수종말처리장의 '열건조물'로 고형연료를 제조하기 위하여 유중건조 공정의 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 연구결과물의 특성을 평가하기 위하여 $130^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $190^{\circ}C$의 온도조건에서 '유증발량 측정실험' 및 '열건조물의 유중건조 실험'을 수행하였으며, 칼로리미터와 TGA 장비를 이용하여 고형연료의 성능을 측정하였다. 또한 휴대용 복합악취측정기를 이용하여 유중건조 중 복합악취, 암모니아, 황화수소 및 총 휘발성 유기화합물의 발생농도를 측정하고, EDS 장비를 이용하여 성분분석 연구를 수행하였다. 대량생산을 고려하여 기름과 열건조물의 무게비를 임의의 비율인 4:1로 고정하였고, $130^{\circ}C$에서는 일부 내부수의 순간적인 건조 이후 기름과 열건조물의 물리적인 혼합만이 진행된다고 판단된다. 환경 친화적인 측면을 고려하였을 때, $160^{\circ}C$와 $190^{\circ}C$의 건조효율에 큰 차이가 없으므로 $160^{\circ}C$의 건조온도에서 5분 이내로 처리하는 것을 최적 조건으로 선정하였다. 본 연구에서 재조한 고형연료의 신뢰성을 확보하기 위해 화력발전소 현장연료와의 성능비교 연구를 진행한 결과 발열량 4,449kcal/kg, 함수율 2%, 회분함량 34%로 현재 사용 중인 현장연료보다 대체로 우수한 성능을 나타내었으므로 기존의 목재펠릿 뿐만 아니라 석탄에너지 또한 충분히 대체할 수 있을 것이라 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제28권2호
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• pp.41-48
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• 2020

본 연구에서는 음식물류폐기물 건조공정에서 발생하는 응축수에 포함된 유기탄소를 추출하여 외부탄소원으로서 적용 가능성을 평가하였다. 응축수의 성상은 COD, TN, TP 및 TS는 각각 21,374 (±3,238.3) mg/L, 148 (±32.6) mg/L, 4.19 (±1.5) mg/L, 455.7 (±0.015) mg/L로 나타났으며, 응축수에 포함된 생분해성 유기물의 함량은 47%였다. 응축수에 포함된 유기탄소 추출을 위하여 증발 농축 및 감압 증발 농축의 방법을 사용하였다. 본 연구에서 총 8가지 조건에서 수행 되었으나, 4가지 조건 (1. 상압 (0mmHg), 110℃ 2. 감압 (-600mmHg), 70℃ 3. 감압 (-500mmHg), 80℃ 4. 감압(-600mmHg), 80℃)에서 추출이 가능한 것으로 나타났다. 추출 결과, 추출된 4가지 조건 모두에서 유입 부피의 약 10% 추출하였을 때, 추출물의 유기물 농도가 가장 높고 추출 시간 대비 추출된 유기물의 양이 가장 많은 것으로 나타났다. 응축수에 포함된 유기탄소의 추출 최적 조건은 감압 (-600mmHg), 80℃로 판단하였으며, 유입 부피의 10% 추출이 적합한 것으로 평가하였다. 이때, 추출 농도, 추출량, 추출 효율, 추출시간, BOD/TCOD, TVFAs/TCOD의 비율 및 NH₃-N의 값은 각각 174,200 mg/L, 8,710 mg, 46%, 10분, 0.97, 0.74, 75.5 mg/L로 나타났다. 따라서, 추출된 유기탄소는 외부탄소원으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.4032-4038
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• 2014

식물성지방산 고형비누는 검화법 제조 후 수분증발 및 경도를 위한 건조과정이 필요하며, 주로 천연성분의 첨가물을 혼합하여 제조하고 있으나 그동안의 연구는 식물성고형비누의 사용성에 관한 연구가 대부분으로 천연성분이 혼합된 식물성 지방산 고형비누의 물리적 특성과 관련된 연구는 미비한 상태이다. 이에 본 연구는 고형비누가 건조되는 기간과 첨가물(tea tree E.O, $TiO_2$)에 따른 비누의 물성 변화(pH, 표면장력, 임계미셀농도, 세정력)를 pH paper, Du Nouy 측정법, 침전법과 초음파 세척기를 이용하여 비교 관찰하고자 하였다. 식물성지방산 고형비누는 첨가물의 혼합여부와 상관없이 pH가 동일하게 나타났으며, 건조 2주~12주까지 pH8로 변화가 없었다. 또한, 표면장력과 CMC 측정결과 $TiO_2$가 첨가된 비누만 건조기간과 상관없이 62.5mg/L로 일정한 값을 보였으며, 다른 비누시료는 건조 4주째만 CMC가 25mg/L로 낮아졌다. 세정력 측정 결과 4주간 건조한 Tea tree E.O, $TiO_2$를 혼합한 식물성지방산 고형비누의 제거효율은 4.50~4.65%로 첨가물이 없는 식물성지방산 고형비누의 제거효율 3.62~3.92%보다 세정력이 높게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.345-350
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• 2017

디젤 엔진의 연비와 배기를 개선하고자 하는 노력으로 다운사이징이 강화되고 있다. 이에 따라 엔진의 사이즈는 작아지고, 엔진 연소실 내 온도와 압력은 상승하는 추세이다. 따라서 높은 온도와 압력 조건에서 연료 분무의 발달과정과 연소과정 연구가 매우 중요하다. 본 연구에서는 디젤 엔진 연소실의 고온 고압 환경을 벤치에서 모사해줄 수 있는 정적 연소실을 개발하였다. 정적 연소실은 예혼합기를 연소시켜 순간적으로 온도와 압력을 급격하게 상승시킨 다음, 주변으로의 열전달에 의해 온도와 압력이 감소할 때 시험 목표조건인 온도와 압력 조건에 다다르면, 연료 분사기에 신호를 인가하여 연료분무를 개시하며 쿼츠 창을 통하여 연료 분무를 가시화 한다. 이 때, 정적 연소실 내에 연료 분무가 이루어지는 영역의 온도를 정확히 측정하여 정확한 시험 조건을 형성해야 한다. 본 연구에서는 고속으로 온도를 측정할 수 있는 열전대를 직접 개발 및 제작하여 연소실 내 시공간적 온도분포를 측정하였다. 측정 결과, 전체 체적 온도보다 연료 분무가 개시되는 중심 공간의 온도가 더 높게 나타났으며, 이는 연소실 벽면으로의 열전달 때문임을 확인하였다. 또한 횡방향으로의 온도 편차는 약 10%이내 수준이었으나, 종방향으로 온도편차가 최대 15%수준으로 나타났고 이는 부력으로 인한 고온의 연소가스의 상승효과 때문으로 판단되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.337-343
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• 2016

본 연구에서는 SiPM에 열진공증착법을 이용하여 증착한 미세기둥 구조의 CsI:Tl의 감마선 분광특성연구를 진행하였다. SEM장비를 사용하여 미세기둥 구조의 CsI:Tl의 두께와 각각의 CsI:Tl 미세기둥의 두께를 측정하였다. SEM 관측 결과 CsI:Tl의 두께는 $450{\mu}m$, $600{\mu}m$이다. SiPM에 $450{\mu}m$, $600{\mu}m$ 두께로 증착한 미세기둥 구조의 CsI:Tl은 표준 감마선원인 $^{133}Ba$, $^{137}Cs$를 사용하여 감마선의 분광특성 평가를 진행하였다. SiPM에 증착한 미세기둥 구조 CsI:Tl의 분광특성 평가는 $^{137}Cs$ 감마선 세기에 따른 응답 선형성과, 감마선 에너지 스펙트럼을 측정하였다. SiPM에 증착한 두께 $450{\mu}m$와 $600{\mu}m$ CsI:Tl은 감마선 세기에 따라 선형성을 나타났다. 또한 $^{133}Ba$과 $^{137}Cs$의 감마선 에너지 스펙트럼 측정 결과 $450{\mu}m$ 두께의 CsI:Tl은 $^{133}Ba$에 대한 특성이 좋게 평가되었고, $600{\mu}m$ 두께의 CsI:Tl은 $^{137}Cs$에서 우수한 특성을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.554-563
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• 2016

선박엔진은 잔사유를 에너지원으로 활용하여 운항할 수 있으며, 이를 활용한 선박에서 환경 규제와 경제성을 모두 만족시키는 다양한 방안들이 모색되고 있다. 그 중에 한 방안으로 연료 첨가제를 활용하는 기술이 있을 수 있다. 분산제와 연소촉진제는 잔사유 활용 시 엔진의 연소특성 촉진에 기여할 것이라는 기대를 받고 있다. 따라서, 본 연구에서는 연소성 분석 장비(FIA/FCA)와 열 중량 분석 장비(TGA)를 활용하여 잔사유 연료첨가제가 혼합된 잔사유의 연소성을 분석하였다. 연소성 분석 장비(FIA/FCA)의 결과로는 연소에 의한 일의 총량을 분석하도록 분석법이 개발되었으며, 이 때문에 본 연구를 통하여 동일 장비를 활용하면서도 연소 효율을 간단하게 평가할 수 있는 방안을 제시하였다. 연소성 분석 결과인 ROHR 곡선으로부터, 단순한 삼각함수를 활용하여 연소특성을 예측할 수 있는 방안을 제시하였으며, 이 기법을 활용하여 기존의 압력 곡선과 유사한 결론을 도출할 수 있었다. 열 중량 분석(TGA)의 경우 연료유의 증발 특성에 민감하게 반응함을 확인하였고, 첨가제가 연료유 증발에 효과적으로 작용함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.263-273
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• 2016

자연순환식 압입 송풍식 수관보일러에 FGR시스템을 설치하여 보일러 부하 및 공기량 댐퍼개도를 파라미터로 해서 FGR률에 따른 성능 및 배기 배출물에 미치는 재순환 배기의 영향을 조사하였다. 본 연구의 목적은 $NO_x$ 배출물을 저감시키기 위하여 동력플랜트 보일러에 FGR시스템을 적용하는 것이다. 연소를 활성화시키기 위해 0 ~ 20%의 연소용 공기를 화염 내에 공급한다. 공기상자 상부에 설치된 2단 연소시스템의 흡입댐퍼를 $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$ 사이에서 레버를 조작하여 열면, 버너로 공급되는 연소용 공기가 변화된다. 증발률당의 연료소비율은 FGR률의 증가에 따라 증가 혹은 감소의 명확한 경향을 나타내지 않았고, 동일 공기량 댐퍼개도에서는 FGR률이 증가할수록, 또한, 보일러 부하가 감소할수록 $NO_x$ 배출물이 감소되었다. 매연 배출물은 전기 집진기에서 86.7%의 포집효율로 매연이 제거되었기 때문에, 보일러 부하, 공기량 댐퍼 개도 및 FGR률의 운전조건에 관계없이 극소량의 매연이 배출되었다.

• 유기물자원화
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• 제9권1호
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• pp.79-89
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• 2001

본 연구에서는 유기성 폐기물의 분해시 발생되는 열을 재활용하고, 혐기성 소화액의 퇴비화를 위한 혐기성 소화 - 고온 호기법(Anaerobic Digestion-Thermophilic oxic process, ADTOP)을 고안하고, 유기물 분해와 수분의 증발 그리고 생성열의 적용성을 검토하였다. 유기성 폐기물인 중화요리 잔반은 TOP에 의해 완전처리가 가능하며, 최대 용적부하는 $55kg/m^3{\cdot}d$, 투입된 수분은 거의 완전히 증발되었으며 탄소수지에 의한 탄소성 유기물의 이산화탄소 전환율은 90.5%이었다. 고온 혐기성 소화를 위한 적정온도(약$55^{\circ}C$)를 유지하기 위한 최소용적부하는 $45.0kg/m^3{\cdot}d$이었다. 혐기성 소화조의 온도는 수리학적 체류시간이 짧아짐에 따라 지수적 온도강하를 나타내었으며 고온 혐기성소화를 위한 최소 HRT는 약 10일 정도로 판단된다. 따라서 고온 호기법을 이용한 유기성폐기물의 처리시 발생되는 열에너지는 혐기성 소화와 같은 체류시간이 비교적 긴 공정에서 효과적일 것으로 판단된다. 혐기조의 유기물 부하 $1.1kg-COD/m^3{\cdot}d$, 고온 호기조 유기물의 투입량 $50kg/m^3$, 공기 유입량 $250{\ell}/m^3{\cdot}min$의 조건에서 혐기성 소화효율은 90% 이상으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1189-1193
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• 2012

본 연구는 초소형 광학 시스템을 구현할 수 있는 설계 및 제작의 방법론을 제시하고자 한다. 초소형 광학계에서는 조명 및 결상 광학소자의 성능과 소형화가 조광면의 균질도와 결상 된 이미지의 선명도에 중요한 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 얇은 두께로 실효 광도를 배가시키기 위한 초박형의 LED 빔조형 렌즈를 설계 제작하였다. 상기 렌즈는 중앙부의 비구면렌즈와 외각의 전반사 프레넬 가장자리 부로 구성되어 있다. 설계된 LED 빔조형 렌즈(직경 4.7 mm, 두께 0.6 mm)는 다이아몬드 선삭으로 중앙 비구면부의 전반사(TIR) 가장자리가 정밀하게 가공되었으며, LED 의 빔각을 150 도에서 17.5 도로 축소 시켰다. 다른 광학소자들 마이크로 프리즘, 결상광학용 프레넬 렌즈, 광가이드는 다양한 마이크로 나노 크기의 제조공정으로 일체형으로 성형되었다. 시작품으로 제작된 초소형 광학계($6.8{\times}2.2{\times}2.5mm$)는 마이크로 패턴을 결상의 가능성을 보여주었고, 지문인식용 초소형광학계로서의 성능을 검증하였다.