• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.258-266
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• 2011

수중 경도물질에 의해 유발된 스케일은 수질 저해는 물론 배관의 기능에 막대한 손실을 초래할 수 있어 관리가 필요하다. 특히 온수시스템의 경우, 온도에 의해 스케일화작용이 가속화되므로 관리가 필요한 시설 중 하나이다. 현재까지는 화학약품이나 에너지가 소모되는 화학적, 물리적, 전자기적 방법과는 다른 무전원방식의 Frequency Driver (FD)를 이용하여 스케일 생성 방지 효과를 확인하고자 하였다. 500 mg/L의 경수에 33일간 3종류의 관 시편을 침지시켜 관 재질별 스케일 형성도를 비교하기 위해 XRD와 SEM을 이용하여 표면을 분석하였다. 주철관에서는 경도에서 유발된 스케일인 calcite ($CaCO_3$)가 형성되었고, 구리나 스테인리스관에 비해 부식율이 높았다. 온수순환장치를 제작하여 경도 300 mg/L로 $50^{\circ}C$의 조건에서 FD 설치 유무에 따른 주철관의 스케일 형성도와 수질 변화를 비교하였다. XRD 결과에서 FD를 설치하였을 경우 calcite의 생성은 비교적 적은 반면, 좋은 부식생성물인 magnetite ($Fe_3O_4$)의 생성을 확인할 수 있었으며, SEM 사진에서도 FD의 스케일 저감 효과를 확인할 수 있었다. 관 내부의 스케일 양의 경우, FD를 설치하지 않은 경우에 비해 FD를 설치하였을 경우 관 연결부분에서는 16%, 관 전체길이에서는 14%, 열교환기에서는 42%의 적은 스케일이 형성되어 FD의 스케일 저감효과를 확인할 수 있었다. 또한 FD 설치 유무에 따른 수질분석 결과를 토대로 FD가 수질의 화학적 변화 없이 경도물질의 결정화를 방지하는 것으로 나타나 환경적으로도 안전함을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제17권1호
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• pp.53-66
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• 2000

한국 천문연구원은 국내 관련 기업과 함께 열전냉각방식 (thermoelectric cooler, 이하 TEC)을 이용한 실용화 극미광 영상장비를 개발하였다. 개발한 모델을 구성하는 부품들은 Kodak사의 KAF-0401E($768{\times}512$ pixels, blue plus version) CCD 센서를 사용하였고, 국내 업체인 Thermotek의 TEC 모듈을 사용하여 $-25^{\circ}C$까지 냉각이 가능하다. 셔터는 Uniblitz사의 VS25S를 사용하여 최소 80ms의 노출을 할 수 있다. PC와의 인터페이스는 현재 한국 천문연구원에서 개발하여 사용중인 ISA 버스의 컨트롤러 보드를 사용하고 12bit 비디오 프로세서인 AD9816을 사용하여 영상을 얻는다. 암잡음은 $-10^{\circ}C$에서 $0.4e^-$/pixel/s이며 직선성은 $99.9{\pm}0.1%$, gain은 4.24e^-/ADU이고 전체 시스템 잡음은 $25.3e^-(rms)$이다. 실험한 모델은 측광이 가능할 정도 ($\pm$0.01등급)의 정밀도를 가지고 천문관측 뿐만 아니라 다른 분야의 영상획득에 유용하게 사용 할 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.93-99
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• 2014

최근 들어 경제적인 지열에너지 활용을 위하여 에너지 파일의 적용이 확대되고 있다. 특히 더 높은 열 교환 효율을 확보하고자 에너지 파일의 경우 통상적인 U자형 또는 W자형과 같은 라인형 지중 열교환기가 아닌 코일형 지중 열교환기를 매입하는 경우가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 매립지 부지에 PHC 코일형 열교환기 형태의 에너지 파일을 설치하고 240시간 동안 현장 열응답 시험(thermal response test)을 실시하였다. 또한 현장에서 지층별로 시료를 채취하여 실내에서 현장 지층 물성으로 시료를 재조성한 후 비정상 탐침법(non-steady state probe method)을 이용하여 지층별 열전도도와 열확산계수를 측정하였고 등가의 열물성으로 환산하였다. 실험 결과 현장 열응답 시험에 의한 지반의 열전도도와 실내 탐침법으로 측정된 지반의 열전도도는 5%내에서 일치하였으며 아울러 지반의 또 하나의 중요한 설계인자인 등가 열확산계수의 측정방법도 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제11권2호
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• pp.109-115
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• 2005

하이드로사이클론은 다양한 산업 방면의 고$\cdot$액 분리를 위해 널리 사용되어왔다. 왜냐하면 하이드로사이클론의 적당한 응용으로 폭넓은 범위의 입자에 적용이 가능하기 때문이다. 불순물을 함유한 해수가 펌프나 열교환기로 흘러가면 그것은 해수 냉각시스템의 효율을 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 하이드로사이클론을 이용한 해수 냉각시스템에서 불순물을 분리하는 몇가지 방법을 제시했다. 설계의 영향을 미치는 인자로서 고체농도, 사이클론 입구압력, 하부배출구의 직경과 유량에 따른 하이드로사이클론의 분리효율에 대해 연구를 하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 고형물질의 농도가 감소할수록 고$\cdot$액 분리의 효율이 증가하였다. 2) 사이클론 입구압력이 증가함에 따라 분리효율이 증가하였다. 결과적으로 이 연구에서는 하이드로사이클론을 기계류 냉각시스템의 전처리장치로 사용한다면 엔진시스템에서 예상치 못했던 사고를 방지할 수 있을 것이다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2004년도 추계학술발표회
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• pp.109-115
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• 2004

하이드로사이클론은 다양한 산업 방면의 고$\cdot$액 분리를 위해 널리 사용되어왔다 왜냐하면 하이드로사이클론의 적당한 응용으로 폭넓은 범위의 입자에 적용이 가능하기 때문이다. 불순물을 함유한 해수가 펌프나 열교환기로 흘러가면 그것은 해수 냉각시스템의 효율을 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 하이드로사이클론을 이용한 해수 냉각시스템에서 불순물을 분리하는 몇가지 방법을 제시했다. 설계의 영향을 미치는 인자로서 고체농도, 사이클론 입구압력, 하부배출구의 직경과 유량에 따른 하이드로사이클론의 분리효율에 대해 연구를 하였다 이 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 고형물질의 농도가 감소할수록 고$\cdot$액 분리의 효율이 증가하였다. 2)사이클론 입구압력이 증가함에 따라 분리효율이 증가하였다. 결과적으로 이 연구에서는 하이드로사이클론을 기계류 냉각시스템의 전처리장치로 사용한다면 엔진시스템에서 예상치 못했던 사고를 방지할 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제23권4호
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• pp.441-447
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• 2017

개념설계 단계에서 개발 공정에 대한 경제적 타당성 분석에 대한 중요성이 대두되고 있으며, 목표 경제성에 부합하는 공정개발을 위한 공정 최적화에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 발전 시스템 분야에서는 전력 단가(Levelized cost of electricity, LCOE)를 예측하여 경제적 효과를 정량적으로 비교 분석하는 평가 방법이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 목표 전력 단가에 부합한 발전 시스템을 설계하기 위해서 요구되는 핵심기기의 설계 조건을 역산출 할 수 있는 플랫폼을 구축하였으며 초임계 이산화탄소 발전 시스템이 석탄 화력에 적용될 경우, 목표 전력 단가(초임계 증기 랭킨 사이클 발전 단가, $ 85.4 /kWh)를 충족하기 위해 요구되는 주요 핵심기기(압축기, 터빈, 열교환기) 등의 설계 지표 기준을 도출하였다. 터빈의 등엔트로피 효율이 86%인 경우, 주압축기 효율은 88% 이상 설계되어야 한다. 만약 터빈의 등엔트로피 효율이 88%로 설계된 경우, 주압축기 효율은 82%까지 완화하여 설계가 가능하다. End seal 부분에서 누설량을 0.24% 수준으로 유지하고, 열교환기의 경우 cold side 출구측 온도가 $92{\sim}97^{\circ}C$, 열용량은 2650 ~ 2680 MWth로 설계한다면 목표 전력단가를 충족시킬 수 있을 것으로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.730-736
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• 2019

친환경 에너지원으로 고려되고 있는 천연가스의 수요가 증가하고 있고 이와 동시에 천연가스의 공급을 위한 대규모 파이프라인의 시장 규모 또한 지속적으로 증가하고 있다. 하지만, 이러한 대규모 파이프라인의 부식은 천연가스 운송의 효율성을 저하시킨다. 이에 본 연구는 천연가스 공급용 대규모 파이프라인을 위한 에너지 자립형 고효율 부식방지 기술에 대한 특허의 정량분석을 통해 관련 기술의 특허권 확보을 위한 전략을 수립하는데 목적을 두고 있다. 본 특허 기술동향 조사에서는, 2018년 6월까지 출원, 공개 및 등록된 한국, 미국, 일본 및 유럽 특허를 대상으로 분석하였으며, 전문가토의를 거쳐 기술분류체계 및 분류기준을 마련하였다. 천연가스 대규모 파이프라인의 부식방지를 위한 외부전원으로 연료전지를 이용하기 위해, 1) 파이프라인의 분기 구조와 설비 설계(감압기/압축기/열교환기) 그리고 2) 고압 천연가스의 감압/예열과 가압/냉각 기술을 구비하는 에너지 제어 시스템 및 방법으로 권리화를 시도해 볼 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.446-451
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• 2020

전열관군으로 이루어진 열교환기에서 유동에 따른 진동은 전열 관군 배관의 파손을 유발할 수 있어서 열교환기에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 본 연구는 전열 관군의 원관에서 입구의 유속이 일정한 경우와 주기적인 변동이 있는 경우에 대하여 시간에 따라 전열 관군 원관 1, 10 그리고 마지막 19번 원관에서 와류의 시간 변동 특성을 살펴보고 양력의 시간 변화 특성과 PSD 특성을 분석하여 전열 관군 원관에서 전방류의 주기적인 속도 변동에 따른 유동 특성을 규명하였다. 일정 입구 유속의 경우는 칼만 와류가 후류에 있는 원관의 유동에 영향을 미치고 있고 후류의 전열관군과 전방의 전열관군에서의 와류는 다소 시간적인 차이를 보여주지만 같은 주기의 칼만 와류를 발생하고 있음을 관찰할 수 있었다. 주기적인 입구 유속의 경우는 전열 관군에서 와류가 강한 유동이 흐르다가 유속이 줄어들 때는 와류가 약한 유동이 흐르는 것이 반복됨을 알 수 있다. 일정 입구 유속의 경우는 양력의 PSD로 살펴본 결과 주파수는 37.25Hz이며 19번 원관의 경우는 18.63Hz와 50Hz 근방에서 주파수가 관찰 되었다. 주기적인 입구 유속의 경우는 37.25Hz와 속도 주기인 18.63Hz에서 주된 주파수 특성을 보여주었다. 마지막 원관인 19번 원관은 20Hz에서 50Hz 사이에서 많은 피크 주파수를 관찰할 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권3호
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• pp.285-292
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• 2020

본 연구에서는 CFD 시뮬레이션 기법을 이용하여 유리온실의 내부 환경 변화를 예측하는 모델을 개발하였으며, 실험을 통해 확보한 데이터를 이용하여 이를 검증하였다. 주·야간 실험 데이터를 경계조건으로 하는 Case 1, 2, 3의 시뮬레이션 예측값은 실험값 대비 평균 2.62℃ 높게 나타났으며, 최대편차와 균일도는 각각 평균 1.12℃, 2.92%p 높게 나타났다. Case 1에서 Case 3으로 외기온도가 변화함에 따라 조성되는 온실 내부 온도는 평균 0.84℃의 차이를 보였으며, R²는 0.9628로 실험값과 시뮬레이션 예측값 간 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 시뮬레이션 예측 결과 해석대상 온실 내 불균일한 온도분포를 확인하였다. 해석대상 온실의 효율적인 열에너지 관리를 위해 온실 내 방열관과 FCU의 위치 변경, 온실 구조 변경 등이 필요하다고 판단되었다. 추후 현장에서의 적용을 위해 정밀한 분석이 필요하며 이를 위해 온실 내부 작물 및 구조물 미고려, 온실을 완전 밀폐로 가정하는 등 모델 정립을 위한 조건들에 의한 열전달 현상을 고려한 모델의 개선이 필요하다고 판단된다.