• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권8호
• /
• pp.1-7
• /
• 2016

수도권 대기관리권역 내에서 발생되는 휘발성 유기화합물(VOCs)를 규제하고 있다. VOCs는 산업 활동 및 일상생활에서 많이 쓰이고 있는 유기용제에서 발생되고 있다. 특히 주거지역과 인접하게 위치하고 있는 도장 공정에서는 다량의 유기용제를 사용하고 있으며, 그에 대한 영향이 크게 나타날 것으로 예상된다. 도장 공정에서 배출되는 VOCs을 제거하기 위하여 다양한 기술이 개발되고 있다. 최근 플라즈마를 이용하여 유해 VOCs를 고온에서 분해하는 공정이 제시되었는바, 본 연구에서는 반응기 설계에 앞서 전산유체역학기법을 사용하여 초고온 공정 수치해석을 실시하였다. 수치해석은 질량과 운동량에 대한 보존 방정식과 에너지 보존 방정식을 이용하였다. 원심력 반응기의 내부 유체유동은 내측 벽면을 타고 강한 선회류를 형성하면서 하부로 하강하는 것을 알 수 있었다. 플라즈마에 의한 고온 가스는 반응기 하부까지 영향을 주지만, 방사형 방향(radial direction)의 열전달은 거의 없는 것으로 나타났다. 시험용 VOCs인 톨루엔에 대한 분해효율을 계산한 결과, 반응기 전체에 대하여 67%가 얻어졌으며, 이는 실제 플라즈마를 이용한 실험실 규모의 실험 결과치인 약 70% 와 비교적 유사하게 나타났다.

• 멤브레인
• /
• 제28권5호
• /
• pp.297-306
• /
• 2018

본 총설은 분리막기술이 적용된 수소생산에 대한 개론으로, 특히, 암모니아를 수소운반체로 이용하는 수소생산에 대한 연구결과를 중점적으로 서술하였다. 암모니아를 수소운반체로 적용한 수소생산은 추가적인 탄소생성이 없다는 점 외에 여러 측면에 있어 이점이 있다. 많은 연구들이 고순도 수소 분리 및 생산을 위한 분리막 개발을 위해 진행되고 있으며, 이들 중 팔라듐을 기본으로 한 분리막(예를 들어, 다공성 세라믹 또는 다공성 금속 지지체와 팔라듐 합금의 얇은 선택층으로 이루어진 분리막)에 대한 연구가 활발하다. 반면에, 효율적인 암모니아 분해를 위해서는 주로 루테늄 촉매가 적용되고 있으며, 루테늄과 지지체 및 촉진제로 이루어진 루테늄에 기반을 둔 촉매에 대한 연구발표가 다수 존재한다. 수소생산을 위한 분리막 반응기 형태로는 충전층, 유동층, 그리고 마이크로반응기 등이 있으며, 이들의 최적화 및 원활한 물질전달 연구는 현재진행형이다. 또한, 높은 암모니아 분해율, 고순도 수소생산 및 높은 수소생산율을 얻기 위해 분리막과 촉매의 다양한 조합에 대한 연구 및 분리막과 촉매의 역할을 동시에 구현할 수 있는 분리막에 대한 연구가 발표되고 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
• /
• pp.2094-2099
• /
• 2004

An experimental study on heat transfer characteristics near the critical pressure has been performed with an internally-heated vertical annular channel cooled by R-134a fluid. Two series of tests have been completed: (a) steady-state critical heat flux (CHF) and (b) heat transfer tests for pressure reduction transients through the critical pressure. In the present experimental range, the steady-state CHF decreases with the increase of the system pressure For a fixed inlet mass flux and subcooling, the CHF falls sharply at about 3.8 MPa and shows a trend toward converging to zero as the pressure approaches the critical point of 4.059 MPa. The CHF phenomenon near the critical pressure does not lead to an abrupt temperature rise of the heated wall because the CHF occurred at remarkably low power levels. In the pressure reduction transient experiments, as soon as the pressure passed through the critical pressure, the wall temperatures rise rapidly up to a very high value due to the occurrence of the departure from nucleate boiling. The wall temperature reaches a maximum at the saturation point of the outlet temperature, then tends to decrease gradually.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제49권1호
• /
• pp.103-112
• /
• 2017

Application of the supercritical condition in reactor core cooling needs to be properly justified based on the extreme level of parameters involved. Therefore, a numerical study is presented to compare the thermalhydraulic performance of supercritical and single-phase natural circulation loops under low-to-intermediate power levels. Carbon dioxide and water are selected as respective working fluids, operating under an identical set of conditions. Accordingly, a three-dimensional computational model was developed, and solved with an appropriate turbulence model and equations of state. Large asymmetry in velocity and temperature profiles was observed in a single cross section due to local buoyancy effect, which is more prominent for supercritical fluids. Mass flow rate in a supercritical loop increases with power until a maximum is reached, which subsequently corresponds to a rapid deterioration in heat transfer coefficient. That can be identified as the limit of operation for such loops to avoid a high temperature, and therefore, the use of a supercritical loop is suggested only until the appearance of such maxima. Flow-induced heat transfer deterioration can be delayed by increasing system pressure or lowering sink temperature. Bulk temperature level throughout the loop with water as working fluid is higher than supercritical carbon dioxide. This is until the heat transfer deterioration, and hence the use of a single-phase loop is prescribed beyond that limit.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제36권5호
• /
• pp.403-414
• /
• 2004

An experimental study of heat transfer characteristics near the critical pressure has been performed with an internally-heated vertical annular channel cooled by R-134a fluid. Two series of tests have been completed: (a) steady-state critical heat flux (CHF) tests, and (b) heat transfer tests for pressure reduction transients through the critical pressure. In the present experimental range, the steady-state CHF decreases with increase of the system pressure for fixed inlet mass flux and subcooling. The CHF falls sharply at about 3.8 MPa and shows a trend towards converging to zero as the pressure approaches the critical point of 4.059 MPa. The CHF phenomenon near the critical pressure does not lead to an abrupt temperature rise of the heated wall, because the CHF occurs at remarkably low power levels. In the pressure reduction transients, as soon as the pressure passes below the critical pressure from the supercritical pressure, the wall temperatures rise rapidly up to very high values due to the departure from nucleate boiling. The wall temperature reaches a maximum at the saturation point of the outlet temperature, and then tends to decrease gradually.

• 공업화학
• /
• 제10권2호
• /
• pp.293-298
• /
• 1999

Fluoran계 감열색소의 중간체인 2-Methyl-4-methoxydiphenylamine(MMDPA)을 합성하는 촉매반응의 반응기구를 규명하고 반응조건을 최적화하였다. 반응물질로서는 2-methyl-4-methoxyaniline(MMA), 3-methyl-4-nitroanisole(MNA), 그리고 cyclohexanone의 혼합물을 사용하였으며, 5 wt % Pd/C를 촉매로 사용하였다. 반응실험은 reflux condenser가 부착된 개방형 slurry reactor에서 진행시켰으며, 생성물은 GC/MS와 NMR에 의해서 분석하였다. 반응조건을 최적화 시킨 결과 xylene용매 속에서 0.01 gmoles MMA 투입기준으로 MMA : MNA : cyclohexanone = 1 : 2 : 150의 반응물조성, $160^{\circ}C$의 반응온도, 0.5 g 촉매량 조건에서 8~10시간 경과 후 90 mole %의 MMDPA수율을 얻을 수 있었다. MMA와 cyclohexanone간의 축합반응에 의해 생성된 중간생성물의 탈수소화 반응단계가 총괄반응을 율속함을 알 수 있었다. MNA를 MMA와 함께 반응물에 투입함으로써 hydrogen transfer반응에 의하여 총괄반응속도와 MMDPA수율이 증대되었다. 반응물에 과량으로 투입된 cyclohexanone은 MMA와의 축합반응을 촉진시키는 역할을 하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제47권4호
• /
• pp.398-406
• /
• 2015

In this study, R-123 flow boiling experiments were carried out to investigate the effects of nanoparticle deposition on heater surfaces on flow critical heat flux (CHF) and boiling heat transfer. It is known that CHF enhancement by nanoparticles results from porous structures that are very similar to layers of Chalk River unidentified deposit formed on nuclear fuel rod surfaces during the reactor operation period. Although previous studies have investigated the surface effects through surface modifications, most studies are limited to pool boiling conditions, and therefore, the effects of porous surfaces on flow boiling heat transfer are still unclear. In addition, there have been only few reports on suppression of wetting for decoupled approaches of reasoning. In this study, bare and $Al_2O_3$ nanoparticle-coated surfaces were prepared for the study experiments. The CHF of each surface was measured with different mass fluxes of $1,600kg/m^2s$, $1,800kg/m^2s$, $2,100kg/m^2s$, $2,400kg/m^2s$, and $2,600kg/m^2s$. The nanoparticle-coated tube showed CHF enhancement up to 17% at a mass flux of $2,400kg/m^2s$ compared with the bare tube. The factors for CHF enhancement are related to the enhanced rewetting process derived from capillary action through porous structures built-up by nanoparticles while suppressing relative wettability effects between two sample surfaces as a highly wettable R-123 refrigerant was used as a working fluid.

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.1021-1026
• /
• 2000

음이온계면활성제인 sodium di[2-ethylhexyl] sulfosuccinate(AOT)를 isooctane에 용해하여 조제한 W/O형 마이크로에멀젼을 이용하여 수용액중의 카드뮴, 구리 및 크롬 등의 중금속이온을 조작이 간단하고 효과적이며 대량으로 분리처리할 수 있는 시스템을 개발하였다. $Cd^{2+}$, $Cu^{2+}$ 및 $Cr^{3+}$는 W/O형 마이크로에멀젼에 의한 분리 후 3~7분 후에 평형에 도달하였고, 분리율과 분리속도는 수용액의 pH가 증가할수록 증가하였으며 $Cr^{6+}$ 는 전 pH 영역에서 분리제거가 되지 않았다. pH 3.5에서 $Cr^{3+}$는 5분 후에 90%이상 제거되었다. 분리속도식은 유사1차식으로 나타낼 수 있으며, 초기 물질전달계수(Jo)와 수용액 pH의 상관관계를 제시하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.56-62
• /
• 2014

본 연구에서는 촉매가 들어있는 고정층 반응로의 단일 개질관에 대하여 전산 유체 해석(Fluent ver. 13.0)을 수행하여 열/유동 특성을 파악하고, 주입 가스에 따른 추출 가스의 종류를 다공성에 따라 예측하였다. 촉매 형상을 모델링하기 위하여, 개질관 내부에 있는 촉매를 모두 다공성 물질이라고 가정하고, 수정된 Eugun 식을 해석에 적용하였다. 유체의 공극률을 기준으로 0.545, 0.409, 그리고 0.403로 설정하고, 결과를 비 다공성인 경우와 비교하였다. 수치해석 결과, 개질관 벽면의 온도는 흡열반응과 주변 열전달로 인하여 개질관의 온도보다 높게 나타나며, 수소 생성량도 다소 증가했다. 촉매의 공극률이 증가 하게 될 경우, 압력 강하로 인하여 관 중심부 온도 및 수소 생성량이 현저하게 감소하는 경향을 보였다.

• 생명과학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.127-133
• /
• 2011

${\beta}$-galactosidase를 공유결합으로 키토산 담체에 고정화하여 고정화 효소의 특성을 조사하였다. 또한 충진층 반응기에서 연속 조업을 실시하여 공정 최적화를 실시하였다. 키토산 담체에 대한 효소 고정화 효율은 최대 75%을 나타내었다. 고정화 효소에 대한 최적의 pH는 7.0이었고 최적의 온도는 $50^{\circ}C$였다. pH와 온도의 실험 범위에서 고정화 효소가 자유 효소에 비해 넓은 분포를 보여 pH와 온도에 덜 민감하게 작용하였다. 충진층 반응기에서 고정화 효소의 운전에 대한 수학적 모델을 세우고 수치적으로 해를 구하였다. 투입되는 유당의 농도와 유량에 대해서 충진층 반응기의 출구에서 유당의 전환율을 측정하였다. 실험 결과를 경쟁적 저해 효소 반응식과 물질전달 저항을 고려한 수학적 모델의 결과와 비교하였다. 모델의 결과는 실험 결과를 5% 이내의 오차로 잘 예측하였다. 그리고 충진층 반응기의 길이에 따른 유당 전환율과 연속운전 시간에 따른 효소의 비활성화를 고려한 전환율을 모델로부터 예측하였다.