• 한국가스학회지
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• 제26권5호
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• pp.28-34
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• 2022

반도체 공장은 인구가 밀집된 지역에 위치하여 제조 공정에서 취급되는 위험물질의 안전한 처리가 무엇보다 중요하다. 특히나 반도체 제조 공정에서 취급 후 배출되는 위험물의 종류는 매우 다양하며 물질별로 연소, 흡수, 흡착 방식 등 처리 방법도 매우 복잡하다. 따라서 최근 반도체 배기 처리 공정에서는 하나의 처리 설비에 두 개 이상의 처리 방식을 적용하고 있는데, 이러한 복합 처리방식 적용으로 예상치 못한 사고가 발생하고 있다. 본 연구에서는 최근의 사고 사례인 Scrubber 방식과 전기 집진방식을 함께 적용한 처리 설비의 사고 원인을 파악하고 예방대책을 제시하여 복합 처리방식 적용 시 유의해야 할 점을 알아보고자 한다.

• 유기물자원화
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• 제20권4호
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• pp.97-105
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• 2012

본 연구는 음식물류 폐기물의 처리과정에서 발생하는 음식물류 폐수를 생활폐기물 소각시설에서 생활폐기물과 음식물류폐수를 혼합하여 소각처리 방법과 소각시 음식물류 폐수를 이용한 질소산화물 제거 및 배출가스의 영향등을 조사하였다. 해양투기용으로 발생된 음식물류폐기물 폐수는 성상이 94-96%의 함수율을 갖고 있다. 음식물류폐기물 폐수를 주입하였을 때 소각로 출구 온도는 $897^{\circ}C$이였으며, 평상시는 $925^{\circ}C$로 약 $28^{\circ}C$도 떨어졌다. 음식물류폐기물 폐수를 각각 $200{\ell}/hr$, $300{\ell}/hr$ 투입시 질소산화물의 평균배출농도는 각각 50ppm, 46ppm 이었다. 연관식 폐열보일러는 음식물류 폐수의 투입량이 많을수록 튜브 막힘 현상이 있었으며, 막힘 튜브는 압축공기를 이용한 튜브 청소로 원상태를 유지 할 수 있어 연속적 소각에는 방해가 되지 않았다. 유기성 폐기물인 음식물류 폐수의 자원화 처리방법과 더불어 기존 소각시설을 이용한 소각처리가 육상처리의 한 방법으로 자리매김 할 수 있으며, 소각시 배출가스의 질소산화물이 제거됨으로써 질소산화물 제거용 암모니아, 요소수 등 화학약품비용 절감하는 효과도 있는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권10호
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• pp.3874-3897
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• 2023

A high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed using the Large Eddy Simulation (LES) model for the lower plenum of the High-Temperature Test Facility (HTTF), a ¼ scale test facility of the modular high temperature gas-cooled reactor (MHTGR) managed by Oregon State University. In most next-generation nuclear reactors, thermal stress due to thermal striping is one of the risks to be curiously considered. This is also true for HTGRs, especially since the exhaust helium gas temperature is high. In order to evaluate these risks and performance, organizations in the United States led by the OECD NEA are conducting a thermal hydraulic code benchmark for HTGR, and the test facility used for this benchmark is HTTF. HTTF can perform experiments in both normal and accident situations and provide high-quality experimental data. However, it is difficult to provide sufficient data for benchmarking through experiments, and there is a problem with the reliability of CFD analysis results based on Reynolds-averaged Navier-Stokes to analyze thermal hydraulic behavior without verification. To solve this problem, high-fidelity 3-D CFD analysis was performed using the LES model for HTTF. It was also verified that the LES model can properly simulate this jet mixing phenomenon via a unit cell test that provides experimental information. As a result of CFD analysis, the lower the dependency of the sub-grid scale model, the closer to the actual analysis result. In the case of unit cell test CFD analysis and HTTF CFD analysis, the volume-averaged sub-grid scale model dependency was calculated to be 13.0% and 9.16%, respectively. As a result of HTTF analysis, quantitative data of the fluid inside the HTTF lower plenum was provided in this paper. As a result of qualitative analysis, the temperature was highest at the center of the lower plenum, while the temperature fluctuation was highest near the edge of the lower plenum wall. The power spectral density of temperature was analyzed via fast Fourier transform (FFT) for specific points on the center and side of the lower plenum. FFT results did not reveal specific frequency-dominant temperature fluctuations in the center part. It was confirmed that the temperature power spectral density (PSD) at the top increased from the center to the wake. The vortex was visualized using the well-known scalar Q-criterion, and as a result, the closer to the outlet duct, the greater the influence of the mainstream, so that the inflow jet vortex was dissipated and mixed at the top of the lower plenum. Additionally, FFT analysis was performed on the support structure near the corner of the lower plenum with large temperature fluctuations, and as a result, it was confirmed that the temperature fluctuation of the flow did not have a significant effect near the corner wall. In addition, the vortices generated from the lower plenum to the outlet duct were identified in this paper. It is considered that the quantitative and qualitative results presented in this paper will serve as reference data for the benchmark.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.131-137
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• 2022

현재 반도체 공정에서 다양한 by-product 및 미사용 가스가 배출되고 있다. 오염물질을 함유한 배기는 일반적으로 유기, 산, 알칼리, 열, 캐비넷 배기 등으로 분류하며, 각각의 배기 특성에 맞는 대기 방지설비에서 처리 후 배출된다. 유기 배기 물질로서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)은 산소 함유 탄화수소, 유황 함유 계 탄화수소 및 휘발성 탄화수소를 총칭하는 물질이고, 알칼리 배기의 주요성분은 암모니아(NH₃), 수산화테트라메틸암모늄(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)등이 있다. 본 연구의 목적은 유기와 알칼리 배기가스를 동시에 처리하기 위해 직접 연소 및 로 내 온도를 일정하게 유지하여 연소 특성 파악하고 NO_X 저감률을 분석하고자 진행하였다. VOC는 Acetone, IPA(isopropyl alcohol), PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)을 사용하였으며, 알칼리 배기 대표 물질로는 암모니아를 사용하였다. 실험 변수로는 온도와 당량 비(equivalence ratio, ER)로 배기가스 특성을 살펴보았다. 물질별 단독 및 혼합 연소테스트를 진행하였다. VOC 단독 테스트 결과 당량 비 1.4 조건에서 완전 연소가 일어남을 확인하였다. 암모니아는 당량 비 감소에 따라 산소 및 질소산화물의 농도가 감소하였다. 혼합 연소 운전 결과 배기가스 조성 내 질소산화물의 대부분은 일산화질소였으며 이산화질소는 10 ppm 부근으로 검출되었다. 전체적으로 질소산화물의 농도는 반응온도가 증가하면서 산화반응이 활성화되어 감소하는 경향을 나타나지만 이산화탄소의 농도는 증가하는 경향을 확인하였다. 전기열원을 적용한 무 화염 연소 기술을 적용하였을 때 VOC 및 암모니아 연소가 원활하게 일어남으로써 현재 별도로 운전되는 유기 및 알칼리 배기 시스템보다 경제성 및 공간적인 측면에서 장점이 있다고 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.86-92
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• 2014

나로우주센터에 구축되는 연소기 연소시험설비(CCTF)에는 한국형발사체(KSLV-II)에 적용된 터보펌프식 엔진의 가스발생기 시험시 생성되는 연료과잉가스를 연소시키기 위한 후연소시스템이 포함되어 있다. 후연소시스템은 $O_2$와 $CH_4$ 가스를 공급받아 연료과잉가스를 소모시킨다. 본 연구는 연소기 연소시험설비의 상세설계 자료를 바탕으로 후연소시스템의 가스공급시스템에 대해 AMESim 상용프로그램을 이용하여 해석하였다. 그 결과 상세설계에 적용된 레귤레이터, 공급배관, 오리피스크기 등으로 가스사용량을 예측하고, 상세설계의 타당성을 검증하였다.

• 한국기후변화학회지
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• 제7권4호
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• pp.477-484
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• 2016

In general, $CH_4$ concentrations generated in combustion facilities are known to be ppm units. In most cases, $CH_4$ samples are collected in Tedlar bags and transported to laboratories for analysis. Considering this fact, in the present study, an attempt was made to find out how long samples can be stored in cases where they are kept in bags and transported as a preliminary study for sampling. According to the results of the experiment using simulated gases (1 ppm, 5 ppm, 10 ppm) in Tedlar bag, $CH_4$ was safe up to 240 hr which is the full time. In the case of simulated gases are containing 4 kind gases ($N_2$, $CO_2$, $CH_4$, and $N_2O$). Field samples (samples of obtained by collecting combustion facilities' exhaust gases) are known to contain highly reactive substances (for example NOx, SOx, and VOCs) and may affect each other. In the present study, one site sample was secured from each of a bituminous coal combustion facility and an LNG combustion facility and whether the concentrations of $CH_4$ gas would change over time (24 hr, 96 hr, 144 hr, 192 hr) was checked. Since site samples could not be analyzed on the day of collection, an experiment was started 24 hr after the time point of sampling to analyze the samples. As with the results of analysis of the simulated gas (240 hr), the results of analysis using the site sample indicated that it could be stored for the full study period 192 hr. Therefore, it was judged that if 192 hr would be taken after sampling before the sample would be analyzed, the concentration value should be reliable.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.228-233
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• 2010

기존의 열풍건조기의 효율은 약 30% ~ 50%인 반면, 최적 설계된 열풍-열펌프 건조기 효율은 약 60% ~ 80% 수준이므로 에너지 효율향상과 에너지 절약을 이룰 수 있다. 외국의 여러 사례에서는 기존 대비 약 60% ~ 80%의 에너지를 절약할 수 있으며, 밀폐형 순환방법을 사용하여 건조공기에 포함될 수 있는 환경오염물질의 외부로의 유출을 최소화 할 수 있어 기존의 건조기에 비해서 환경문제에 적극적으로 대응할 수 있을 것을 판단된다. 본 논문에서는 이와 같은 특성을 가진 건조기에 적용하기 위한 고온 생산이 가능한 열펌프를 얻기 위하여 시스템의 사이클을 설계하고 시스템을 구축하여 목표 성능을 만족하는지 여부를 확인하였다. 본 연구에서는 열펌프 복합건조기 적용을 위한 고온용 열펌프 시스템을 설계하고 제작한 후, 성능평가를 수행하여 다음의 결론을 얻었다. (1) 고온생산을 위한 시스템 설계는 2사이클이 가장 우수한 것으로 나타났다. (2) 2사이클 시스템은 저단이 R134a를, 고단이 R124를 냉매로 사용할 경우 가장 적합한 것으로 나타났다. (3) 사이클 운전을 통하여 상용압력으로 간주되는 범위에서 R134a시스템은 $75^{\circ}C$, R124시스템은 $95^{\circ}C$ 생산이 가능한 것으로 나타났다. (4) 수냉식 2사이클 시스템의 성능 시험을 수행한 결과 목표성능을 상회하는 결과를 얻어 고온 생산이 가능한 열펌프 시스템의 설계 및 제작이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제9권4호
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• pp.239-246
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• 2013

The purpose of this study is to determine the feasibility of dry-type desulfurization process for actual application to coal-fired power plant. We used actual exhaust gas from Facility Y, Plant #2 to fabricate a demo-scale testing device to attempt to improve the efficiency of desulfurization. A spout-bed circulating dry scrubber convergence system connecting turbo reactor with bag filter was devised, then analyzed for performance characteristics of $SO_2$ removal for Ca/S mole ratio, superficial gas velocity, and ammonia injection, and for secondary reaction characteristics of the non-reactive sorbent at the bag filter. As a result, the installation of spout-bed circulating dry scrubber convergence system showed better economy and efficiency for removing sulfur than the existing wet/semidry-type desulfurization process. In addition, the best efficiency for desulfurization occurred when connected to the bag filter, with differential pressure maintained at 150 $mmH_2O$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.229-234
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• 2008

Korea Electric Power Corporation (KEPCO) has started the nation's first biogas-microturbine project in the city of Gongju as an effort to encourage the utilization of wasted biogas containing useful energy source in the form of $CH_4$. The goal of the project is to set up the biogas microturbine co-generation system for utilizing biogas as an energy source and improving the economics of the wastewater treatment plant. Wastewater treatment processes were investigated in depth to find improvement possibility. Changes in internal recirculation ratio and pre-treatment degree are needed to optimize plant operation and biogas production. Biogas pre-treatment system satisfies Capstone's fuel condition requirement with the test result of 99.9% and 90.2% of hydrogen sulphide and ammonia is removal performance. Installation of microturbine and manufacture of heat exchanger to warm anaerobic digester has been done successfully. Expected economic profit produced by the system is coming from energy saving including electricity 115,871kWh/year and heat contained in exhaust gas 579GJ/year.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.231-236
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• 2020

물 개질반응 고속선회 소각로 시험 설비를 제작하였다. 개질 반응실과 연소실은 직접 연결이 되게 하였다. 소각로와 집진 장치는 일체형으로 만들어 2중 격벽식 공기 냉각 구조로 만들었다. 송풍기를 집진장치 내부에 내장하여 공간적으로 효율성을 향상시켰다. 집진부의 옆에 부착된 다수의 집진통을 이용하여 분진을 수거하여 백필터가 별도로 필요없는 축류 유동형 다단식 집진장치를 적용하였다. 배출되는 가스 중 다이옥신을 측정한 결과 기준치 이하의 결과를 얻었다. 배출가스와 중금속을 측정한 결과 환경기준치 이하의 결과를 얻었다.