Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.3
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pp.157-164
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2016
In this study, researchers performed preliminary design and numerical analysis for a pilot-scale helium heating system intended to support full-scale construction for a sulfur-iodine (SI) cycle. The helium heat exchanger used a liquefied petroleum gas (LPG) combustor. Exhaust gas velocity at the heat exchanger outlet was approximately 40 m/s based on computational thermal and flow analysis. The maximum gas temperature was reached with six baffles in the design; lower gas temperatures were observed with four baffles. The amount of heat transfer was also higher with six baffles. Installation of additional baffles may reduce fuel costs because of the reduced LPG exhausted to the heat exchanger. However, additional baffles may also increase the pressure difference between the exchanger's inlet and outlet. Therefore, it is important to find the optimum number of baffles. Structural analysis, followed by thermal and flow analysis, indicated a 3.86 mm thermal expansion at the middle of the shell and tube type heat exchanger when both ends were supported. Structural analysis conditions included a helium flow rate of 3.729 mol/s and a helium outlet temperature of $910^{\circ}C$. An exhaust gas temperature of $1300^{\circ}C$ and an exhaust gas rate of 52 g/s were confirmed to achieve the helium outlet temperature of $910^{\circ}C$ with an exchanger inlet temperature of $135^{\circ}C$ in an LPG-fueled helium heating system.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.16
no.1
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pp.9-16
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2013
An experiment was conducted to evaluate the biochemical adverse effect of increased carbon dioxide in seawater on marine polychaete, Perinereis aibuhitensis. We measured the available energy reserves, Ea (total carbohydrate, protein, and lipid content) and the energy consumption, Ec (electron transport activity) of Perinereis aibuhitensis exposed for 7-d to a range of $CO_2$ concentration such as 0.39 (control =390 ppmv), 3.03 (=3,030 ppmv), 10.3 (=10,300 ppmv), and 30.1 (=30,100 ppmv) $CO_2$ mM, respectively. The cellular energy allocation (CEA) methodology was used to assess the adverse effects of toxic stress on the energy budget of the test organisms. The results of a decrease in CEA effect of increased carbon dioxide in seawater from all individual in Ea and Ec. Increase of carbon dioxide reduced pH in seawater, significantly. The chemical changes in sea- water caused by increasing $pCO_2$ might cause stresses to test organisms and changes in the cellular energy allocations. Results of this study can be used to understand the possible influence of $CO_2$ concentration increased by the leakage from sub-sea bed storage sites as well as fossil fuel combustion on marine organisms.
Microalgae are photosynthetic microorganisms that are highly productive in the presence of basic renewable natural sources (light, $CO_2$, water and nutrients). They can synthesize lipids, carbohydrates and proteins in a small number of days. Subsequently, these carbon-captured products can be processed into both biofuels and valuable co-products. Additionally, microalgae would be an ideal feedstock for replacing land-based food crops with cellular products as high energy density transportation fuels. These microscopic organisms could contribute a significant amount of renewable energy on a global scale. In Korea, microalgae biofuel research was common in the early 1990s. The research activities were unfortunately stopped due to limited governmental funds and low petroleum prices. Interest in algal biofuels in Korea has been growing recently due to an increased concern over oil prices, energy security, greenhouse gas emissions, and the potential for other biofuel feedstock to compete for limited agricultural resources. The high productivity of microalgae suggests that much of the Korean transportation fuel requirements can be met by biofuels at a production cost competitive with the increasing cost of petroleum seen in early 2008. At this time, the development of microlalgal biomass production technology remains in its infancy. This study reviewed microalgae culture systems and biomass production, harvesting, oil extraction, conversion, and technoeconomical bottlenecks. Many technical and economic barriers to using microalgal biofuels need to be overcome before mass production of microalgal-derived fuel substitutes is possible. However, serious efforts to overcome these barriers could become a large-scale commercial reality. Overall, this study provides a brief overview of the past few decades of global microalgal research.
Volatile fatty acids (VFAs) production from marine brown algae, Saccharina japonica, was investigated in anaerobic dark fermentation. In order to evaluate the VFAs productivity, various experimental parameters (i.e., physicochemical pre-treatment, microorganism inoculation ratio, substrate concentration, and pH) were evaluated. According to the physicochemical pre-treatment methods, the maximum concentrations of VFAs were obtained in the order of sulfuric acid, subcritical water and subcritical water with lipid-extraction. Also, we investigated the operating parameters such as microorganism inoculation ratio (MV/M = 10 to 30), the substrate concentration (18.0 to 72.0 g/L) and pH (6.0 to 7.0) in sulfuric acid pre-treatment method. When the substrate concentrations were 18.0, 36.0, 54.0 and 72.0 g/L at $35^{\circ}C$, microorganism inoculation ratio 15, pH 7.0 for 372 hours, the maximum concentrations of VFAs were respectively 9.8, 13.9, 18.6 and 22.3 g/L. The change in VFAs concentrations was detected that acetic- and propionic acids increased according to increasing pH, while the butyric acid increased with decreasing pH. The VFAs obtained from concentration and separation process may be used as basic chemistry materials and bio-fuel, and they will expect to produce alternative energy of fossil fuel.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.47
no.3
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pp.183-193
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2011
This study made a comparative analysis of behavioral reaction of squid to red (624nm), green (524nm), blue (460nm) & white LED light, its arrival time for the shadow section by making the shadow section in the central section of a water tank just like the bottom part of a squid jigging vessel, and on-site catching efficiency of LED fishing lamp with control fishing vessel. The color LED light showing the highest squidgathering rate as against the shadow section was found to be blue LED light with 39.3% rate under the dark (0.05lx) condition. Under the brighter condition than 0.05lx, white LED light was found to have the highest gathering rate of 41.5%. In addition, it was found that squid gathering rate was high at the shadow section which showed 6.3-fold brightness difference between the shadow section and bright section. As for the arrival time for the shadow section, blue LED light was found to be the fastest in attracting squids in 192.7 seconds under the dark condition while the red LED light was the fastest in luring squids in 164.6 seconds under the bright condition. The ratio of the squid-jigging operation and sailing in fuel consumption of the fishing vessel loaded with LED fishing lamp is about 7 to 1, showing most of the fuel is consumed more in sailing than in squid-jigging operation. As for a catch of squid, the control vessel loaded with MH (Metal Halide) fishing lamp had more catch of 600-7,080 squids than the vessel loaded with LED fishing lamp having a catch of 260-1,700 squids. In addition, even in the comparison of a catch per automatic jigging machine, the catch of the vessel loaded with MH fishing lamp excelled that of the vessel loaded with LED fishing lamp in 6 operations of squid jigging out of 9 operations. The ratio of hand-jigging and automatic jigging machine (one line) in the LED fishing lamp vessel was 1:1.1 excepting the case of having a catch only using an automatic jigging machine, showing almost the same with each other in catches, while in case of a MH fishing lamp vessel, its ratio against hand-jigging was 1 to 5.8, showing hand-jigging excelled in catches.
Kim, Sora;Min, Byung-Il;Park, Kihyun;Yang, Byung-Mo;Suh, Kyung-Suk
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.14
no.4
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pp.423-434
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2016
The importance of severe nuclear accidents and probabilistic safety assessment (PSA) were brought to international attention with the occurrence of severe nuclear accidents caused by the extreme natural disaster at Fukushima Daiichi nuclear power plant in Japan. In Korea, studies on level 3 PSA had made little progress until recently. The code systems of level 3 PSA, MACCS2 (MELCORE Accident Consequence Code System 2, US), COSYMA (COde SYstem from MAria, EU) and OSCAAR (Off-Site Consequence Analysis code for Atmospheric Releases in reactor accidents, JAPAN), were reviewed in this study, and the disadvantages and limitations of MACCS2 were also analyzed. Experts from Korea and abroad pointed out that the limitations of MACCS2 include the following: MACCS2 cannot simulate multi-unit accidents/release from spent fuel pools, and its atmospheric dispersion is based on a simple Gaussian plume model. Some of these limitations have been improved in the updated versions of MACCS2. The absence of a marine and aquatic dispersion model and the limited simulating range of food-chain and economic models are also important aspects that need to be improved. This paper is expected to be utilized as basic research material for developing a Korean code system for assessing off-site consequences of severe nuclear accidents.
Sodium borohydride,$NaBH_4$, has many advantages as hydrogen source for portable proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). When PEMFC is used for marine use, $NaBH_4$ hydrolysis using seawater is economical. Therefore, in this study, hydrogen was generated by using seawater instead of distilled water in the process of hydrolysis of $NaBH_4$. Properties of $NaBH_4$ hydrolysis reaction using activated carbon supported Co-B/C catalyst were studied. The yield of hydrogen decreased as $NaBH_4$ concentration and NaOH concentration were increased during $NaBH_4$ hydrolysis using sea water. At higher concentrations of $NaBH_4$ and NaOH, byproducts adhered to the surface of the catalyst after hydrolysis reaction using sea water, reduced hydrogen yield compared to distilled water. The activation energy of $NaBH_4$ hydrolysis is 59.3, 74.4 kJ/mol for distilled water and sea water, respectively. In order to increase the hydrogen generation rate in seawater as high as distilled water, the reaction temperature has to be increased by $80^{\circ}C$ or more.
Bio diesel has advantages to reduce GHG(Greenhouse Gas) compare with the fossil fuel by using oil comes from plant/animal sources and even waste such as used cook oil. The diversity of energy feeds brings the positive effects to secure the national energy mix. In this circumstance, micro-algae is one of the prospective source, though some technical barriers. We analyzed the bio diesel which was derived from Dunaliella tertiolecta LB999 through the BD100 quality specifications designated by the law. From that result, it is revealed that the oxidation stability is one of the properties to be improved. In order to find the reason for low oxidation stability, we analyzed the oxidation tendency of each FAME components through some methods(EN 14111, EN14112, EN16091). In this study, we could find the higher double bond FAME portion, the more oxidative property(C18:1${\ll}C18:3$) in bio diesel and main unsaturated FAME group is acted as the key component deciding the bio diesel's oxidation stability. It is proved experimentally that C18:3 FAME are oxidized easily under the modified accelerated oxidation test. We also figure out low molecular weight hydrocarbon and FAME were founded as a result of thermal degradation. Some alcohol and aldehydes were also made by FAME oxidation. In conclusion, it is necessary to find the way to improve the micro-algal bio diesel's oxidation stability.
Sediment works as a resource for electric cells. This paper was designed in order to verify how sediment cells work with anodic material such as metal and carbon fiber. As known quite well, sediment under sea, rivers or streams provides a furbished environment for generating electrons via some electron transfer mechanism within specific microbial population or corrosive oxidation on the metal surfaces in the presence of oxygen or water molecules. We experimented with one type of sediment cell using different anodic material so as to attain prolonged, maximum electric power. Iron, Zinc, aluminum, copper, zinc/copper, and graphite felt were tested for anodes. Also, combined type of anodes-metal embedded in the graphite fiber matrix-was experimented for better performances. The results show that the combined type of anodes exhibited sustainable electricity production for ca. 600 h with max. $0.57\;W/m^2$ Al/Graphite. Meanwhile, graphite-only electrodes produced max. $0.11\;W/m^2$ along with quite stationary electric output, and for a zinc electrode, in which the electricity generated was not stable with time, therefore resulting in relatively sharp drop in that after 100 h or so, the maximum power density was $0.64\;W/m^2$. It was observed that the corrosive reaction rates in the metal electrodes might be varied, so that strength and stability in the electric performances(voltage and current density) could be affected by them. In addition to that, COD(chemical oxygen demand) of the sediment of the cell system was reduced by 17.5~36.7% in 600 h, which implied that the organic matter in the sediment would be partially converted into non-COD substances, that is, would suggest a way for decontamination of the aged, anaerobic sediment as well. The pH reduction for all electrodes could be a sign of organic acid production due to complicated chemical changes in the sediment.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.16
no.4
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pp.239-247
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2013
Recently renewable energy such as offshore wind energy takes a higher interest due to the depletion of fossil fuel and the environmental pollution. This paper deals with multi-body dynamics (MBD) analysis technique for offshore wind turbine system considering aerodynamic loads and Thevenin equation used for determination of electric generator torque. Dynamic responses of 5MW offshore wind turbine system are evaluated via the MBD analysis, and the system is the horizontal axis wind turbine (HAWT) which generates electricity from the three blades horizontally installed at upwind direction. The aerodynamic loads acting on the blades are computed by AeroDyn code, which is capable of accommodating a generalized dynamic wake using blade element momentum (BEM) theory. In order that the characteristics of dynamic loads and torques on the main joint parts of offshore wind turbine system are simulated similarly such an actual system, flexible body modeling including the actual structural properties are applied for both blade and tower in the multi-body dynamics model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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