• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
• /
• pp.151-157
• /
• 2005

In the chemical, mineral and electronics industries, mechanically stirred tanks are widely used for complex liquid and particle mixing processes. In order to understand the complex phenomena that occur in such tanks, it is necessary to investigate flow field in the vessel. Most difficulty on the numerical analysis of stirred tank flow field focused particularly on free surface analysis. In order to decrease the dead zone and improve the flow efficiency of a system with free surface, this paper presents a new method that overcomes free surface effects by properly combining the benefits of using experiment and 3-D CFD. This method is applied to study the mixing flow in an agitated tank. From the results of experimental studies using the PIV (particle image velocimetry) system, the distribution of mixing flow including free surface are obtained. And these values that are expressed as a velocity vector field have been patched for simulating the free surface. The results of velocity distribution obtained by 3-D CFD are compared with those of experimental results. The experimental data and the simulation results are in good agreement.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제53권2호
• /
• pp.150-155
• /
• 2015

최근 전세계적인 액화천연가스(LNG) 수요의 증가로 인해 LNG 터미널의 건설이 크게 늘어나고 있으며 기존의 LNG 터미널도 저장시설을 확장하고 있는 추세이다. 이에 따라 LNG 터미널의 다수의 저장탱크가 존재할 때 LNG를 송출하게 될 탱크와 각 송출량을 선택하는 것은 전체 공정 운전에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 전체 송출량이 정해져 있을 경우 레벨이 각기 다른 탱크들에 대해 발생하는 BOG 양을 최소화 할 수 있도록 각 탱크의 송출량을 최적화하는 연구를 수행하였다. 저장 탱크의 특성과 구조에 맞게 벽면과 바닥면에서 유입되는 열과 탱크 재질의 열전도도를 고려한 동적모델을 구성하였고, 레벨을 변화시켜 각 레벨에 따른 BOG 양을 계산하여 얻은 BOG 발생량을 탱크 레벨에 따라 지수함수로 회귀분석하였다. 이를 통해 탱크의 특성과 레벨에 따라 BOG 발생량을 예측할 수 있는 BOR(Boil-off Rate) 모델을 얻을 수 있었다. 개발한 BOR 모델을 이용하여 BOG 발생량을 최소화하는 목적함수를 설정하고 요구되는 송출량, 탱크내 레벨 제한, 탱크 당 가능한 송출량을 제한조건으로 설정하여 각 탱크의 최적 송출량을 결정하는 운전 최적화를 수행하였다. 이를 실제 운전되고 있는 인천 LNG 터미널의 18개 저장탱크에 적용하여 다양한 레벨이 분포되어 있고 총 송출량이 80,000 m3/day(최대 송출량)이 요구되는 시나리오에 대해 최적화를 수행하여 가정한 기존의 운전방법과 비교하였을 때 BOG 양을 약 9% 감소시킬 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권5호
• /
• pp.574-580
• /
• 2014

이산화탄소($CO_2$) 포집 및 지중저장을 위한 $CO_2$ 수송선용 저장탱크는 액체 $CO_2$와 직접적으로 접촉할 경우 발생할 수 있는 물리적/열적 탱크 손상을 방지하기 위해 화물 선적 단계 이전에 예냉과정을 거쳐야 한다. 본 연구에서는 예냉을 위해 주입되는 저온 $CO_2$ 기체의 탱크 유입량을 계산하기 위해 $CO_2$ 저장탱크 예냉과정의 수학적 모델 식을 제안하였다. 또한 비례-적분(proportional-integral: PI) 제어를 통해 공정을 제어하는 동적 모사 결과를 제시하였다. 이 때 제어 변수를 탱크 내 온도 또는 압력으로 선정한 두 가지 사례를 모사하였으며 그러한 결정이 $CO_2$ 저장탱크의 예냉과정에 미치는 영향을 해석하였다. 결과적으로 예냉과정의 PI제어에는 탱크 내 온도를 제어하는 것보다 압력을 제어하는 우회적인 방식을 택할 때 수학적 모델의 비선형성과 특이점 발생으로 인한 불안정성을 피할 수 있으므로 더 안정된 결과가 도출됨을 보였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.102-110
• /
• 2017

발사대시스템의 산화제공급계(Liquid Oxygen Filling System)는 발사체의 추진제(Propellant) 중 연료의 연소를 위한 산화제(Oxidizer)로 사용되는 액체산소(Liquid Oxygen)를 저장하고, 발사체 요구조건에 맞게 공급하는 하는 설비이다. 본 논문에서는 한국형발사체(KSLV-II) 발사대시스템 상세설계(Critical Design, 2015년 8월에서 2016년 4월, 8개월) 동안 수행된 한국형발사체 발사대시스템 추진제 공급설비의 산화제공급계 설계 내용을 주요 설비 구성에 대하여 구조적 관점으로 소개한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제60권3호
• /
• pp.468-471
• /
• 2022

헬리컬 리본 임펠러 교반조의 중심축과 헬리컬 리본을 지지하는 스트럿의 영향을 실험과 가시화를 통하여 검토한 결과, 액위 변화에 따른 불완전 혼합부의 발생 등 혼합성능에 크게 악영향을 미치는 것은 종 방향의 중심축이 아니라 횡 방향의 스트럿임을 밝혔다.

• 한국축산시설환경학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.161-168
• /
• 2006

본 연구는 돼지분뇨 슬러리의 액비화시 저장깊이(매 30m 깊이별)에 따른 액비의 수직 적층형 단면을 구분하여 각 단면별로 유기물 및 질소와 인의 농도변화 및 고형물의 분포 형태를 분석하여 액비의 수직 단면별 특성을 구명하고자 수행되었으며 주요 결과는 다음과 같다. 1. 침전깊이가 깊어짐에 따라 총고형물 농도는 증가하는 경향을 보인 반면에 총고형물중에 함유된 용해성 물질은 감소하였다. 2. 침전깊이별 오염물 농도는 깊이에 따라 증가하여 저장조 전체깊이 대비 약 70% 정도 내외에서 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 3. 총질소와 총인 역시 침전깊이가 깊어짐에 따라 증가하는 결과를 보였는데, 이러한 경향은 총 인의 경우에 있어 더 뚜렷했고 질소의 농도변화는 상대적으로 적었다. 4. 저장 깊이가 깊어짐에 따라 Cr과 Ni 등의 함량도 증가하는 경향을 보였고 그 증가 경향치는 SS의 농도변화와 유사하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권3호
• /
• pp.345-358
• /
• 2021

본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권2호
• /
• pp.328-333
• /
• 2012

상용 CFD 소프트웨어 FLUENT를 이용하여 혼합탱크 내에서 DME와 Propane 두 가지 액화연료의 혼합에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 직경 1 m, 높이 2.5 m의 3D 혼합탱크를 모사하고 혼합탱크 상부에 DME가 146 l, 하부에 프로판 770 l가 존재하는 초기조건을 설정하여 34시간 동안 시뮬레이션을 진행하였으며, 시간대별 혼합 및 유동특성에 대하여 알아보았다. 혼합연료는 약 24시간 경과 후 3 mol% 범위 내에서 균일하게 혼합되었으며, 34시간 경과 시 1 mol% 내에서 균일하게 혼합되었다. 4시간 이후의 시뮬레이션 결과는 한국가스공사에서 수행된 DME 연료 실증 시험연구 기술개발 실험결과와 상당히 일치함을 확인하였다.

• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.71-76
• /
• 2024

Automatic production systems are constantly advancing technologies to improve productivity and safety. Specifically, liquid filling machines are primarily utilized to package products into drums after manufacturing process in the hazardous chemical industry. Most existing filling machines allow the operator to open the drum cap and inject the product directly or semi-automation. In this study, we have developed a cap opening and closing mechanism onto the existing drum filling machine, enabling automatic and safe cap manipulation while filling the product in the IBC tank. By applying the appropriate torque value through numerical analysis, we confirmed that the system worked without any problems during the process of opening and closing the cap. Therefore, it is expected that the developed machine will give more production and reduce human efforts without risk in the chemical packaging industry.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권10호
• /
• pp.1048-1053
• /
• 2009

액체 추진제 안의 헬륨과 얼리지 안의 헬륨에 질량보존법칙을 적용하여 추진제 탱크의 평형압력을 구하는 간단하고 직관적인 방법을 제안하고, 이를 이용하여 추진제 충전 해석 프로그램을 개발하였고 기존의 참고자료와 비교하여, 검증하였다. 또한 개발된 프로그램을 현재 개발 중인 통신해양기상위성의 자료와 비교하였고, 다음 정지궤도 복합위성의 추진계 기술개발에 사용하고자 한다.