• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.378-387
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• 2023

석유화학은 전체 산업에너지 소비량 중 약 30%를 소비하는 에너지 다소비 업종으로써 대표적인 이산화탄소(carbon dioxide, CO₂) 배출원이다. 그 중 에틸렌, 프로필렌, 프로판 및 혼합 C4를 생산하는 납사 분해 공정(naphtha cracking center, NCC)은 많은 양의 에너지를 소비하고 상당한 양의 CO₂를 배출한다. 이러한 이유로 경제성과 환경적 측면에서의 효율성을 보장하기 위해 에너지 사용량 및 환경 영향 인자 감소를 목표로 하는 통합 기술경제적-환경영향 평가가 필요하다. 본 연구는 핀치분석에 근거하여 기존 NCC에서 사용되는 열 교환망의 효율성을 분석하고 이를 통해 에너지 사용량을 감축 시킬 수 있는 개선안을 선정하는 것을 목표로 한다. 공정 내 유틸리티 소비량을 줄이기 위하여 고온 스트림과 저온 스트림 사이를 고려한 최적의 열 교환망을 도출하고, 유틸리티 사용량 감소와 열교환기 설치 비용 증가 사이의 트레이드 오프를 고려하여 경제성 평가를 진행하였다. 또한, 환경적 측면을 고려하여 감소된 CO₂ 배출에 대한 환경영향평가를 실시하였고, 경제적-환경 영향 평가는 투자된 자금을 회수하는 회수기간을 사용하여 실제 공정을 바탕으로 적용 가능성이 있는 에너지 절감안을 도출하였다. 경제적-환경영향평가를 고려한 결과 경제성만을 고려한 부분에서는 각 사례별로 4.29개월, 3.21개월, 3.39개월로 나타났고, 경제적-환경 통합 평가의 경우에는 각 사 례별로 4.24개월, 3.17개월, 3.35개월로 각각의 회수기간을 보였다. 이러한 결과는 환경영향평가를 포함하지 않았을 때와 포함하였을 때 모두 동등하게 나타났다. 추가로 주요한 요소가 회수기간에 어느정도 영향을 미치는지 확인하기 위해 각 사례별 민감도 분석을 진행하였다. 민감도 분석결과 열 교환기 비용이 전체적인 비용에 영향을 미치는 주요 원인으로 확인되었다.

• 한국광학회지
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• 제22권2호
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• pp.96-101
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• 2011

본 논문에서는 930 nm 대역 광섬유 결합 레이저 다이오드 여기광을 0.8 mm 두께의 얇은 디스크형 Yb:YAG 결정에 조사하여 레이저 발진 특성을 연구하였다. 구멍이 있는 구리판 사이에 레이저 결정을 고정시켜 발생된 열을 접촉 냉각시키는 구조를 채택하였고, 구리판 구멍 크기에 따른 조사 지점의 온도 변화를 발진 피크 스펙트럼 이동으로부터 조사하였다. 광섬유 결합 LD 여기 광에 대해 발진 레이저 출력은 기울기 효율 42.2%, 광변환 효율 34.8%로 높게 구현되었다. LD 여기 전류 및 구리판 구멍 크기가 증가함에 따라 여기광이 조사된 지점의 온도가 증가하였다. 구리판 구멍 크기가 결정 두께에 비해 상당히 큰 경우, 높은 여기광의 세기에서는 온도 상승이 선형 변화로부터 벗어남을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.136-141
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• 2010

본 연구에서는 옥내 조명 설비의 전원을 ON/OFF 하기 위해 사용되는 저압용 스위치의 구조 및 발열 메커니즘을 제시하고, 에너지원의 종류에 따라 스위치의 고정금구 및 가동 접점 등의 소손패턴을 제시함으로써 향후 예상되는 PL 분쟁의 판단 근거를 확보하는데 있다. 스위치에 인가된 일반 화염은 한국산업규격(KS)의 난연성 시험 방법을 적용하였다. 또한 스위치에 공급된 전류는 대전류공급장치(PCITS)를 이용하였다. 실험이 진행될 때 주위의 온도는 $22{\pm}2^{\circ}C$, 습도는 40~60%를 유지시켰다. 스위치의 발열은 배선과 클립의 접속 불량, 가동 접점의 절연 열화 및 접촉 불량 등에 의해서 생성되는 것으로 판단된다. 일반 화염에 의해 소손된 스위치는 표면이 균일하게 탄화되었으며, 화원을 제거하면 자연 소화되었다. 일반화염에 의해 탄화된 스위치를 분해한 결과 고정금구 및 가동 접점 등은 비교적 양호한 형태를 보였으나 외함, 클립 지지대, 가동 접점, 표시램프 등에서 탄화 및 변색을 확인할 수 있었다. 과전류에 의해 소손된 스위치는 배선을 연결하는 클립 및 클립 지지대 등은 소손의 흔적이 거의 없으나 고정금구, 가동 접점, 표시 램프 등은 심하게 탄화되었다. 즉 접촉 저항이 큰 부분에서 집중적으로 소손되었고 내부에서 외부로 탄화가 진행되는 패턴을 나타냈다. 따라서 소손된 스위치의 탄화 패턴 및 금속 금구류의 특성을 분석하면 최초의 에너지원 판정이 가능하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.854-862
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• 2016

최근 화석연료를 대체할 친환경 신재생에너지에 대한 요구가 증가하면서 수소에너지가 미래 대체에너지원으로서 주목받고 있다. 수소를 생산하는 방법 중 수전해 기술은 에너지효율과 안정성이 뛰어난 장점이 있지만, 산소발생반응시 발생하는 높은 과전압은 여전히 단점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 분무열분해 공정을 통하여 Co 전구체로부터 $Co_3O_4$를 제조하였다. 또한, urea, sucrose, citric acid의 유기물첨가제를 사용하여 다양한 입자 크기와 표면형상을 가지는 $Co_3O_4$를 제조하였고, 필요에 따라 추가로 열처리를 실시하였다. 합성한 $Co_3O_4$의 물리적 특성을 분석하기 위해 X-선 회절 분석(XRD)으로 결정성을 조사하였고, 주사전자현미경(SEM)과 투과전자현미경(TEM)으로 입자형상 및 표면을 분석하였다. 질소 흡 탈착 시험을 통해 촉매의 비표면적 및 기공부피를 측정하였고, 질소도핑을 확인하기 위해 X-선 광전자 분광법(XPS)을 사용하였다. 촉매의 산소발생반응 활성을 알아보기 위해 3전극 셀에서 선형주사전위법(LSV)으로 전기화학적 거동을 분석하였다. 첨가제를 사용하지 않은 $Co_3O_4$가 가장 우수한 활성을 보였고, 이는 분무열분해법을 통하여 상대적으로 작은 입자형성과 높은 비표면적의 영향인 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권2호
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• pp.99-112
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• 2015

본 연구에서는 고준위폐기물 처분시 완충재로 사용되는 벤토나이트의 열적 거동을 평가하기 위해 실내실험장치를 제작하였다. 그리고 실험 결과를 검증하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용한 열해석을 실시하였다. 그리고 실험기간 동안의 계절변화를 감안하여 외부대기 온도에 따른 벤토나이트의 열적거동을 평가하였다. 해석결과, 스테인리스스틸이 포함된 case3 해석모델의 결과가 실험결과와 1℃ 내외의 오차를 보이며 거의 일치함을 볼 수 있었다. 그리고 계절에 따른 벤토나이트 온도 해석을 수행한 결과, 시간에 따른 온도분포 경향이 일치함을 확인하였다. 이러한 열해석을 통해 완충재를 둘러싸고 있는 물질의 열전도도와 외부대기의 온도가 벤토나이트 완충재의 열적 거동에 큰 영향을 주는 요소임을 확인할 수 있었다. 향후 열원을 포함한 벤토나이트 완충재의 수분 포화 특성 실험이 실시 될 예정이므로, 실험에 대한 검증과 예측을 위해 보다 적합한 수치해석모델 개발에 대한 연구가 필요할 것이다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제6권1호
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• pp.139-145
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• 1993

Biogas created from animal waste is a precious energy source. A practical and successful utilization of the biogas is not easy, because there lie some difficulties in biogas production and facilities investment. In this study, the requisites for a successful biogas utilization were discussed. The production results obtained in the previous operation of anaerobic digestion plant were used for the simulation. When the slurry heating was designed for constant biogas generation, depreciation costs of the facilities amounted 1,175,000 yen per year, and biogas productions at $24.5^{\circ}C$, $30.0^{\circ}C$ and $35.5^{\circ}C$ were $16.8m^3$, $17.6m^3$ and $25.1m^3$, respectively. Removal ratios of organic matters were not so high. At $35.5^{\circ}C$, energy value of the biogas produced was estimated 125.5 Mcal per day, and the following heat loss (y Mcal/day) was brought about by the temperature difference ($X^{\circ}C$) between the digester and atmosphere; y = 0.769X - 5.375. The costs of biogas production per cow were assumed to decrease according to enlargement of feeding scale, especially on scales of more than 30 cows. On recent levels of costs and prices of energy in Japan, they were nearly equal to 2 to 3 fold of the price of municipal mixed gas when a anaerobic digester was compulsorily heated and kept at $30.0^{\circ}C$ or $35.5^{\circ}C$.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권7호
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• pp.33-40
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• 2021

Current industrial flow is directed toward reducing the usage of raw materials by reusing parts, which is referred to as a circular economy (CE). Repair is one of the most value-added approaches in CE, which can be efficiently accomplished via additive manufacturing. The repair technology of metallic parts via the directed energy deposition process, which includes the selective removal and redeposition of damaged regions of metallic parts. Residual stress characteristics depend on the shape of the part and the shape of the redeposition region. The objective of this study is to investigate the effects of the radius and corner position of the substrate on the residual stresses for repair by using finite element analysis (FEA). The residual stress distribution of the 45° angle groove at the edge of the circular shape models on the outer and inner radii was analytically investigated. The analysis was accomplished using SYSWELD software by applying a moving heat source with defined material properties and cooling conditions integrated into the FEA model. The results showed a similar pattern of concentrated stress distribution for all models except the 40-mm and 60-mm radii, for which the maximum stress locations were different. The maximum residual stresses are high but lower than the yield strength, suggesting the absence of cracks and fractures due to residual stresses.

• Journal of Power Electronics
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• 제4권3호
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• pp.138-151
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• 2004

In this paper, a constant frequency phase shifting PWM-controlled voltage source full bridge-type series load resonant high-frequency inverter using the $4^{th}$ generation IGBT power modules is presented for innovative consumer electromagnetic induction heating applications, such as a hot water producer, steamer and super heated steamer. The bridge arm side link passive capacitive snubbers in parallel with each power semiconductor device and AC load side linked active edge inductive snubber-assisted series load resonant tank soft switching inverter with a constant frequency phase shifted PWM control scheme is evaluated and discussed on the basis of the simulation and experimental results. It is proved from a practical point of view that the series load resonant and edge resonant hybrid high-frequency inverter topology, what is called, DE class type, including the variable-power variable-frequency regulation function can expand zero voltage soft switching commutation area even under low output power setting ranges, which is more suitable and acceptable for newly developed induction heated dual pack fluid heaters. Furthermore, even the lower output power regulation mode of this high-frequency load resonant tank inverter circuit is verified so that this inverter can achieve ZVS with the aid of the single auxiliary inductor snubber.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.235-241
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• 2006

Catalytic combustion is one of the suitable methods for micro power source due to high energy density and no flame quenching. Catalyst loading in the micro structured combustion chamber is one of the most important issues in the development of micro catalytic combustors. In this research, to coat catalyst on the chamber wall, two methods were investigated. First, $Al_2O_3$ was selected as a support of Pt and $Pt/Al_2O_3$ was synthesized through the alumina sol-gel procedure. To improve the coating thickness and adhesion between catalyst and substrate, heat resistant and water solvable organic-inorganic hybrid binder was used. Porous silicon was also investigated as a catalyst support for platinum. Through the parametric studies of current density and etching time, fabrication process of $1{\sim}2{\mu}m$ of diameter and about $25{\mu}m$ depth pores was confirmed. Coated substrates were test in the micro channel combustor which was fabricated by the wet etching and machining of SUS 304. Using $Pt/Al_2O_3$ coated substrate and Pt coated porous silicon substrate, conversion rate of fuel was over 95% for $H_2$/Air premixed gas.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.589-590
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• 2010

The drying method that is applied in industry is mainly used hot air drying method witch is circulated heated air by generating heat from thermal source. But these methods have problems such as decreasing drying efficiency and waste of energy by low thermal efficiency. Therefore, this paper proposes high efficiency hybrid drying system using near infrared ray(NIR) drying method using halogen lamp and hot air drying method. And this paper proves validity of proposed drying system through experiment about thermal and humidity of drying system inside.