• 제목/요약/키워드: Mass Transfer Model

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구리가 함침된 하이드로탈사이트 촉매의 고유 키네틱 데이터를 이용한 메탄올 수증기 개질반응의 고정층 반응기 CFD 시뮬레이션 (FBR CFD Simulation of Steam Methanol Reforming Reaction using Intrinsic Kinetic Data of Copper-impregnated Hydrotalcite Catalyst)

  • 이재혁;신동일;안호근
    • 한국가스학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.78-85
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    • 2023
  • 구리가 함침된 하이드로탈사이트 촉매의 고유 키네틱 데이터를 이용하여 메탄올 수증기 개질 반응의 고정층 반응기 Computational Fluid Dynamics(CFD) 시뮬레이션을 수행하였다. 이전 연구결과로부터 얻어진 20wt%의 구리가 함침된 하이드로탈사이트 촉매의 활성화 에너지는 97.4 kJ/mol, 전 지수 인자는 5.904 × 1010를 이용하였다. 그리고 고유의 키네틱 데이터를 사용하여 반응온도 (200-450 ℃) 및 메탄올과 물의 몰비 변화에 따른 전환율을 관찰하였다. 또한 위의 키네틱 상수를 power law 모델을 사용하여 Axial 2D Symmetry 시뮬레이션을 통해 상용반응기(I.D. 0.05 - 0.1 m, Length 1 m)의 열 및 물질유동해석을 예측하였다.

높은 유연 모드 주파수를 갖는 가동 자석형 광 픽업 액추에이터 개발 (Design of Moving Magnet Type Optical Pickup Actuator with High Frequencies of the Flexible Modes)

  • 송명규;김윤기;박영필;유정훈;박노철
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제17권11호
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    • pp.1043-1049
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    • 2007
  • 데이터 전송률과 저장용량은 광학디스크드라이브 성능의 주요 척도이다. 데이터 전송률은 높을수록 좋으며, 저장용량은 되도록 큰 것이 바람직하다. 이와 같은 성능을 증가시키기 위해 광학디스크드라이브의 액추에이터는 높은 서보대역폭을 가져서 광학디스크의 진동을 보상할 수 있어야 한다. 하지만 서보대역폭은 액추에이터의 몇몇 유연모드들에 의해 제한되므로 액추에이터 유연모드의 고유진동수를 높이는 설계가 필수적이다. 이 논문은 높은 유연모드 주파수를 갖는 가동 자석형 액추에이터를 제안한다. 일반적으로 가동 자석형 액추에이터는 가동부의 형태가 단순하고, 가동부 자석이 높은 영률을 가지기 때문에 유연모드 주파수를 높이는데 유리하다. 반면 가동부의 질량이 크고 자기 회로의 효율이 좋지 않아 액추에이터의 구동감도가 나쁘다. 이와 같은 단점을 극복하는 방편으로 구동감도를 향상시키기 위해 트랙킹 방향 구동을 위한 자기회로가 폐자기회로인 모델을 설계하였다. 추가로 실험계획법을 이용한 자기회로 개선을 통해 구동감도를 향상시켰으며, 유연모드 주파수 또한 렌즈 홀더의 변경을 통해 향상시켰다.

답토양(沓土壤)에 있어서 물 이동(移動)이 복합(複合)된 일차원(一次元) 열이동방정식(熱移動方程式)에 관(關)하여 I. 분석해(分析解)와 투수속도(透水速度)가 다른 두 답토양(沓土壤)에 대(對)한 적용(適用) (One Dimensional Heat Flow Equation Incorporated with the Vertical Water Flow in Paddy Soils I. An Analytical Solution and It's Application to Tow Different Paddy Soils with Different Percolation Rates)

  • 정영상;김리열;임정남
    • 한국토양비료학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.179-184
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    • 1982
  • 담수(湛水)된 논 토양(土壤)에서 열전달(熱傳達)은 전도(傳導)에 의(依)한 과정(過程)과 물 이동(移動)에 의(依)한 과정(過程)이 복합(複合)되어 있다. 이 열전달(熱傳達) 과정(過程)을 방정식(方程式)으로 나타내고 그 분석해(分析解)를 구(求)하였다. 분석해(分析解)는 1) 온도(溫度)의 일교차(日較差)(또는 연교차(年較差))는 Sine 함수식(含數式)에 따르며 2) 무한(無限)한 깊이에서의 온도(溫度)는 변(變)하지 않고 3) 일정(一定) 깊이에서의 수온(水溫)과 지온(地溫)은 동일(同一)하다는 가정하(假定下)에서 이루어졌다. 토양(土壤)의 열보유능(熱保有能), 용적밀도(容積密度), 공극율(孔隙率)과 투수속도(透水速度) 및 두지점(地點)에서의 최고(最高) 최저온도(最低溫度)를 알면 본해(本解)를 이용(利用)하여 토양(土壤)의 열광산계수 D; Thermal Diffusity, $cm^2/hr$)를 계산(計算)할 수 있다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻어진 열광산 계수(係數)는 투수계수(透水係數)가 0.88cm/day인 양토(壤土)에서 $9.5cm^2/hr$, 투수계수(透水係數)가 2.64cm/day인 사양토(砂壤土)에서 $13.9cm^2/hr$이었다.

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포화상태에 놓인 C-Type 액체수소 탱크의 슬로싱이 열 유속과 BOG에 미치는 변화의 수치적 분석 (Numerical Study of Heat Flux and BOG in C-Type Liquefied Hydrogen Tank under Sloshing Excitation at the Saturated State)

  • 이진호;황세윤;이성제;이장현
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제35권5호
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    • pp.299-308
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    • 2022
  • 본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

고정층(固定層) 활성탄(活性炭)에 의한 Trihalomethane의 제거(除去) (Trihalomethane Removal by a Fixed Bed Carbon Adsorber)

  • 정태학;정재철
    • 대한토목학회논문집
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    • 제3권2호
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    • pp.87-95
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    • 1983
  • 본(本) 연구(硏究)에서는 정수처리과정(淨水處理過程)에서 생성(生成)되는 trihalomethane을 제거(除去)하는 방법(方法)으로 활성탄(活性炭)으로 충전(充塡)된 고정층(固定層)에 의한 흡착(吸着)에 관하여 이론적(理論的)인 간단한 모형(模型)을 제시하고 모형(模型)의 simulation을 통하여 얻은 결과(結果)와 고정층(固定層) 흡착실험(吸着實驗)을 통해서 얻은 결과(結果)를 비교(比較), 분석(分析)하였다. 고정층흡착모형(固定層吸着模型)의 simulation 결과(結果)로 흡착효과(吸着効果)에 큰 영향을 미치는 인자(因子)인 물질전달계수(物質傳達係數) K와 Freundlich의 흡착계수(吸着係數)인 $K_F$와 n의 변화(變化)에 따른 전체적인 효율변화(効率變化)를 산정(算定)하였다. 처리효율(處理効率)은 K와 $K_F$가 증가할수록 그리고 n이 감소할수록 유리(有利)한 것으로 나타났다. 실험결과(實驗結果)로부터 얻은 breakthrough curve는 전형적(典型的)인 S자형(字形)으로 나타났으며 break point를 $100{\mu}g/l$로 정할 경우 활성탄(活性炭) 단위무게당(當) 흡착량(吸着量)은 6.3mg/g으로 등온흡착실험(等溫吸着實驗)에서 얻은 결과(結果)보다 훨씬 높았다. 또한 $5^{\circ}C$정도(程度)의 수온차이(水溫差異)는 처리효율(處理効率)에 뚜렷한 영향을 끼치지 못했다. 고정층운전결과(固定層運轉結果)와 잘 부합되는 simulation으로부터 얻은 $K_F$와 n은 등온흡착실험(等溫吸着實驗)에서 얻은 값과 약간의 차이를 나타냈다.

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고정층 Fischer-Tropsch 반응기의 액상 왁스 정체 현상 모델링 (Modeling of Liquid Hold-up in Fixed-bed Reactor for Fischer-Tropsch Synthesis)

  • 박찬샘;정익환;박성호;나종걸;;한종훈;이종열;정종태
    • 한국가스학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.63-67
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    • 2014
  • Fischer-Tropsch 합성은 주로 긴 carbon 사슬을 가지고 있는 높은 점도의 왁스를 product로 생산한다. 촉매 고정층 반응기를 이용하여 Fischer-Tropsch 합성을 수행할 경우, 왁스는 촉매입자의 표면에서 생산되어 촉매입자 표면에 흡착되어 있다. 이런 왁스의 hold-up 현상이 반응기 전체의 압력강하는 증가시키고 내부 흐름을 막는 문제를 일으킨다. 따라서 반응기 내부에 왁스가 hold-up되는 현상에 대한 모델링을 통해 왁스 hold-up 현상을 최소화 할 수 있는 반응기 및 촉매 입자의 크기를 결정하는 설계 과정이 필요하다. 본 연구에서는 왁스가 hold-up된 촉매 입자와 기체 흐름 사이의 대류 물질 전달 실험 모델을 이용하여 반응기 구조 및 운전 조건을 고려할 수 있는 반응기 내부 왁스 hold-up 모델을 개발하였다. 개발된 모델은 실험 데이터를 제공한 Knochen의 연구 결과와 비교하여 모델의 우수성을 검증하였다. 이 모델을 이용하여 반응기의 길이와 단면이 반응기 내부 왁스 hold-up 현상에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 분석해 보았다.

ATM 교환기 연결 절단율 추정을 위한 시뮬레이터 개발

  • 정명기;고재상;최성훈
    • 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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    • 한국시뮬레이션학회 1997년도 춘계 학술대회 발표집
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    • pp.65-65
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    • 1997
  • 가입자가 B-ISDN(Broadband Integrated Services Digital Network) 서비스에 대한 shb은 수준의 품질 및 안정적인 서비스 제공을 요구함에 따라, 이러한 서비스를 제공하기 위한 ATM (Asynchronous Transfer Mode) 교환기에 대한 신뢰성 설계의 중요성은 증가하 고 있다. 교환기의 중요한 신뢰성 성능 척도 중의 하나인 연결 절단율 (Cutoff connection rate)은 총 연결시간 동안 절단된 연결수로 정의되며, 연결 절단은 호 설정 (Call setup) 단 계를 지나 서비스 중인 연결이 사용자의 요구가 아닌 시스템의 고장으로 종료될 때 발생한 다. 연결 절단율 추정 문제는 기존의 신뢰도 또는 가용도 예측을 위한 시뮬레이션과는 달리 시스템 구성 유니트들의 고장율, 수리율, 그리고 요구된 연결의 트래픽 특성 부분이 혼합된 문제이다. 따라서, B-ISDN 서비스의 중요한 특징인 다양한 트래픽 특성과 시스템의 구성 (Configuration)을 고려하여 연결 절단율을 해석적인 방법을 통하여 추정하는 데네는 어려 움이 있으며 시뮬레이션에 의한 방법이 적절하다. 본 고에서는 B-ISDN 서비스의 트래픽 특 성과 ATM 교환기의 시스템 구성 및 신뢰도 데이터로부터 시스템의 연결 절단율을 추정하 기 위한 시뮬레이터의 기능 및 구조, 시뮬레이션 수행 결과 등을 제시한다. 시뮬레이터는 AweSim 시뮬레이션과 CUser Written Code를 사용하여 개발하였다. 시뮬레이터의 구성 모듈은 크게 호 도착 모듈, 연결 제어 및 자원 할당 모듈, 유니트 고장 및 수리 모듈, 통계 량 수집 모듈 등으로 구성된다. 개발된 시뮬레이터는 B-ISDN 트래픽 파라메터와 연결 절단 율의 상호 관계 규명 및 시스템 설계 대안 (Design alternatives)에 대한 비교/평가에 활용 된다., 수중생물의 경우는 특히 수온, 수량 영양원등이다.(중략). 본 연구의 접근방법으로는 ASRS의 개념적인 Reference Model을 수립하고 이 Reference Model에 대한 Formal Model로 DEVS(Discrete Event System Specification)을 이용하여 시스템을 Modeling하였다. 이의 Computer Simulation을 위하여 DEVS형식론 환경에서의 Simulation Language인 DEVSim ++ⓒ를 이용하여 시스템을 구현하였다.. 실형 결과로는 먼저 선형 상미분방정식의 예로 mass-damper-spring system, 비선형 상미분방정식의 예로는 van der Pol 방정식, 연립 상미분방정식의 예로는 mixing tank problem 등을 보였으며, 그의 공학에서 일어나는 여러 가지 문제들도 다루었다.화물에 대한 방어력이 증가되어 나타난 결과로 여겨지며, 또한 혈청중의 ALT, ALP 및 LDH활성을 유의성있게 감소시키므로서 감잎 phenolic compounds가 에탄올에 의한 간세포 손상에 대한 해독 및 보호작용이 있는 것으로 사료된다.반적으로 홍삼 제조시 내공의 발생은 제조공정에서 나타나는 경우가 많으며, 내백의 경우는 홍삼으로 가공되면서 발생하는 경우가 있고, 인삼이 성장될 때 부분적인 영양상태의 불충분이나 기후 등에 따른 영향을 받을 수 있기 때문에 앞으로 이에 대한 많은 연구가 이루어져야할 것으로 판단된다.태에도 불구하고 [-wh]의미의 겹의문사는 병렬적 관계의 합성어가 아니라 내부구조를 지니지 않은 단순한 단어(minimal $X^{0}$ elements)로 가정한다. 즉, [+wh] 의미의 겹의문사는 동일한 구성요 소를 지닌 병렬적 합성어([$[W1]_{XO-}$ $[W1]_{XO}$ ]$_{XO}$

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다매체거동모델을 이용한 대도시 자동차 배출 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) 거동 해석 및 영향평가 (Fate Analysis and Impact Assessment for Vehicle Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) Emitted from Metropolitan City Using Multimedia Fugacity Model)

  • 이가희;황보순호;유창규
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권4호
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    • pp.479-495
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    • 2018
  • 본 연구에서는 자동차배출화학물질 중 발암성 및 돌연변이 유발 물질인 PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)의 다매체 간 거동 모델링, 농도 분포, 그리고 영향평가를 수행하였다. S시의 차량 통계와 PAHs의 배출계수를 이용하여 PAHs의 배출량을 산정하였고, 도시의 불투수면적에서 대기-토양의 물질이동 제한조건을 바탕으로 다매체 퓨가시티 모델링을 수행하였다. 다매체 퓨가시티 모델을 이용하여 정상상태에서 환경 매체내 PAHs의 농도 분포를 예측하고(Level III), 각 모델 변수에 대하여 몬테카를로 민감도 분석을 바탕으로 비정상상태에서 환경 매체내 PAHs 잔류량 및 매체 간 물질 이동으로 인한 매체별 농도분포와 위해성 평가를 수행하였다(Level IV). S시의 경우 배출된 PAHs중 Fluoranthene이 네 가지 환경 매체(대기, 수계, 토양, 침전물)에서 모두 가장 높은 잔류농도(60.0%, 53.5%, 32.0%, 33.6%)를 보였으며 침전물에서 가장 높은 농도(80%이상)로 잔류하였다. 34년 동안 S시 환경 매체 중의 PAHs 농도 변화 분석 결과, 모든 환경 매체에서 PAHs 잔류량은 1983년부터 2005년까지 증가하였고, 이후 2016년까지 감소한 것을 확인하였으며, 각각 환경매체에서 트럭을 포함한 중량차량(Heavy Duty Vehicles, HDVs) 배출가스의 PAHs 농도 기여도가 큰 것으로 나타났다. 매체 별 PAHs 농도는 토양과 수계에서 34년간 기준치보다 작은 값을 보였으나, 대기중 PAHs농도는 권고치를 초과하는 농도값을 보였다. 본 연구 결과를 통해 지난 30여년 동안 대도시 자동차 배출 화학물질인 PAHs의 환경 중 거동 및 위해성을 평가를 통하여 PAH물질 관리 및 규제의 필요성을 제시하고, 다양한 환경 매체 내 독성화학물질 관리 및 모니터링에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Polymethylmethacrylate를 이용한 척추체 재건술에서 척수의 열 손상을 방지하기 위한 방어벽 기법 : 실험적 및 이론적 분석 (Barrier Techniques for Spinal Cord Protection from Thermal Injury in Polymethylmethacrylate Reconstruction of Vertebral Body : Experimental and Theoretical Analyses)

  • 박춘근;지철;황장회;권성오;성재훈;최승진;이상원;박성찬;조경석;박춘근;;강준기
    • Journal of Korean Neurosurgical Society
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    • 제30권3호
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    • pp.272-277
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    • 2001
  • Polymethylmethacrylate(PMMA)는 척추 전적출술후에 척추를 재건하기 위해 사용되지만 액체 형태의 PMMA가 응고하면서 발생되는 열은 척수 신경의 열 손상 가능성을 가지고 있다. 이 연구의 목적은 이미 응고된 PMMA sheet가 척수 신경을 보호하는 방어 벽으로서의 열 차단 역할을 할 수 있는지 또한 열손상으로부터 신경을 보호하기 위해 필요한 방어벽의 최소한의 두께를 탐구하는 데 있다. 실험실에서 제 12번째 흉추체 전 적출후의 상태와 동일한 크기와 모양의 정육면체의 용기를 제작하였다. 60ml의 액체형 PMMA를 용기 안에 주입하여 응고하는 PMMA중심부와 세 가지 다른 두께의(제 1 군 : 0mm, 제 2 군 : 5mm, 제 3 군 : 8mm) 이미 응고된 PMMA sheet의 하부(척수의 전면을 의미)에서 온도를 측정하였다. 또한 이 결과에 대한 위의 세 가지 군에 대해 열역학적 분석도 시행하였다. 응고하는 PMMA 덩이의 중심부에서의 온도는 18회의 실험 동안 매우 일정하여($106.8{\pm}3.9^{\circ}C$)이 실험 모델의 재현성을 보여주고 있었다. 방어 벽이 없는 군(제 1 군)에서 척수 신경 전면의 최고 온도가 $60.3^{\circ}C$이었으나 5mm군 (제 2 군)과 8mm군(제 3 군)에서는 각각 $47.3^{\circ}C$$43.3^{\circ}C$로 이미 응고된 PMMA는 통계적으로 유의한(p<0.00005) 온도 차단 효과를 보였다. 최고 온도에 도달하기까지의 계산된 시간은 실제 실험치 보다 35%이내의 오차를 보였으나 최고 온도에 대한 열역학적인 계산치는 실제 실험에서 나타난 수치의 1%이내의 오차를 보였다. 이상의 열역학적인 자료를 토대로 볼 때, PMMA를 이용한 척추의 재건술에서 PMMA 방어벽은 척수의 열손상을 방지하는 효과가 있으며, 이 실험에서 가정한 척수의 열손상 역치인 $39^{\circ}C$이하로 척수 온도를 유지하기 위해 필요한 PMMA방어벽의 두께는 10mm정도로 계산되었다. PMMA 방어벽의 임상 적용에 대해서는 추가적인 임상 실험이 필요하다고 사료된다.

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UV-VIS 초분광 위성센서 모의복사휘도를 활용한 다양한 관측환경에서의 에어로솔 유효고도에 대한 O4 대기질량인자 민감도 조사 (Investigation of O4 Air Mass Factor Sensitivity to Aerosol Peak Height Using UV-VIS Hyperspectral Synthetic Radiance in Various Measurement Conditions)

  • 최원이;이한림;최철웅;이양원;노영민
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제36권2_1호
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    • pp.155-165
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    • 2020
  • 본 연구에서는 복사전달모델을 사용하여 다양한 변수환경(파장 (340 nm, 477 nm), 에어로솔 종류(스모크, 황사, 황산염), AOD (aerosol optical depth), 지표면 반사도, 관측기하)에 따라 에어로솔 유효 고도(aerosol peak height; APH)에 대한 O4 대기질량인자(air mass factor; AMF)의 민감도를 조사하였다. 전반적으로, 477 nm의 O4 AMF 가 340 nm 보다 APH에 대한 민감도가 크고 안정적으로 산출 가능한 것으로 확인하였다. AOD가 높을 때 APH에 대한 O4 AMF의 민감도가 커지는 것을 확인하였다. 477 nm에서는 340 nm 보다 지표면 반사도의 영향이 큰 것으로 나타났다. 태양천정각 증가에 따라 340 nm에서의 O4 AMF가 감소하는 추세를 발견하였으며, 이러한 경향은 태양천정각 40°인 환경에서 높은 Rayleigh 및 Mie 산란에 의한 장벽효과로 인해 O4 흡수가 발생하는 광경로 길이가 줄어들기 때문인 것으로 사료된다. 477 nm에서는 태양천정각이 증가함에 따라 Rayleigh 및 Mie 산란에 의한 다중산란이 일부 발생하여 O4 AMF가 비선형함수 형태로 증가하는 경향을 보였다. 마지막으로, AOD의 불확실성이 APH 산출오차에 미치는 영향을 조사하였다. 황산염 타입에 대한 APH 산출 시, AOD의 불확실성으로 인한APH 산출오차가 다른 에어로솔 타입보다 크게 나타났으며, 황사의 경우 AOD 불확실성에 대한 APH 산출오차에 대한 영향이 미미하게 나타났다. 이러한 결과는 각 에어로솔 타입의 흡수 산란 특성이 다양하기 때문에, 에어로솔 타입이 APH 산출 오차에 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.