• 제목/요약/키워드: Materials science and engineering

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MILD 이용한 배기가스 재순환에 관한 연구 (A study on the exhaust gas recirculation in a MILD combustion furnace by using a Venturi nozzle)

  • 하지수;심성훈
    • 에너지공학
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    • 제22권4호
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    • pp.413-419
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    • 2013
  • 본 연구에서는 동심원관 형태의 MILD 연소로에서 바깥 원통의 배기가스 통로에서부터 안쪽 원통의 연소통로 사이에 연결관을 설치하고 배기가스를 유입하기 위해 벤츄리 노즐을 사용할 경우 벤츄리 노즐의 기하학적 형상 변화와 고압공기 노즐의 유속 변화에 따라 고압공기 유량, 배기가스 유입량 특성을 수치해석을 통해 살펴봄으로써 최적의 벤츄리 노즐 형상과 고압공기 유속 조건들을 도출하는 것을 본 연구의 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석을 통해 고압공기 노즐 출구가 연소로 벽면에 부착된 경우와 배기가스에 노출된 경우를 비교하였고, 이 두 가지 형상에 대하여 고압공기 노즐과 벤츄리 노즐의 간격을 고압공기 노즐 직경의 1배에서 3배로 변화할 때의 유입량 특성을 살펴보았다. 또한 고압공기 노즐에서의 출구 유속을 변화하여 유입량 특성을 살펴보았다. 이를 통해 고압공기 노즐과 벤츄리 노즐의 간격이 증가하면 고압공기 노즐이 벽면에 부착된 경우는 유입량이 상대적으로 변화가 적으나 배기가스에 노출된 경우는 유입량이 증가하는 경향을 확인하였다. 또한 고압공기 노즐의 유속이 증가하면 속도가 낮은 범위에서는 유입량비가 상대적으로 증가하는 경향이 크지만 속도가 큰 영역에서는 증가하는 경향이 줄어드는 것을 확인하였다.

Floating potential에서 유도결합 플라즈마 식각에 의한 GaAs(100) 표면의 형태 변화 (Morphological Evolution of GaAs(100) Surfaces during Inductively Coupled Plasma Etching at Floating Potential)

  • 이상호
    • 한국진공학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.15-22
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    • 2007
  • $BCl_3-Cl_2$ 플라즈마에서 이온 강화 식각 시 source power에 따른GaAs(100)의 표면 형태 변화를 연구하였다. Floating potential에서는 이온 포격(bombardment)이 거의 없기 때문에, 화학적 반응에 의존한 순수한 습식 식각에 의해 나타나는 것과 같이 <110> 능선과 {111} facet으로 이루어진 표면이 관찰 되었다. 이러한 형태는 식각 시작후 1분 이내에 형성되기 시작하여 시간이 지남에 따라 커진다. 동일한 압력에서 source power를 변화시키면 식각된 표면이 다른 형태를 보인다. 100 W 정도의 낮은 source power에서는 결정학적 표면이 형성되지 않지만, 900 W 정도의 높은 source power에서는 결정학적 표면이 잘 형성된다. 이것은 건식 식각에 필수적인 여기된 반응성 물질의 양이 source power에 크게 좌우되기 때문이다. 높은 source power에서는 반응성 물질의 농도가 높아지고, 열역학적으로 가장 안정한 GaAs(100) 표면이 형성 된다. 반면에 반응성 물질이 부족할 경우에는 표면 형태는 sputtering에 의해 결정된다. Scaling theory에 기초한 표면의 통계적 분석 적용 시, 두개의 spatial exponent가 발견 되었다. 하나는 1 보다 작고 원자 수준의 표면형태 형성 기구에 의해 결정되고, 다른 하나는 1보다 크며 facet 형성 기구와 같이 큰 규모의 형태 형성 기구에 의한 결과로 생각된다.

루테늄 착물 촉매를 이용한 디올 및 트리올과 아민과의 반응 (Ruthenium Complex Catalyzed Reaction of Diols or Triol with Amines)

  • 심상철;윤영주;이재욱;이동엽;심재구;김주희;허근태
    • 대한화학회지
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    • 제37권11호
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    • pp.967-973
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    • 1993
  • 1,6-헥산디올과 1,7-헵탄디올과 같은 ${\alpha},{\omega}$-디올은 180$^{\circ}$C, 24시간, 촉매량의 루테늄 착물존재하에서 이차아민과 반응하여 좋은 수득율로 대응하는 생성물인 디아미노화합물이 얻어졌다. 디아미노화합물의 수득률은 ${\alpha},{\omega}$-디올과 이차아민의 몰비에 의해 영향을 받았으며, 또한 반응은 채택한 포스핀 배위자의 성질에의해 영향을 받았다. 한편으로 디옥산 용매내에서 루테늄-포스핀 촉매와 방향족 일차아민 및 1,2,6-헥산트리올을 180$^{\circ}$C, 3시간 반응시키면 선택적으로 1-치환-2-히드록시 과수소아제핀이 좋은 수득율로 주어졌다. 이 생성물의 선택적 합성은 두 개의 일차히드록시기가 보다 우선적으로 산화함을 보여주고 있다. 수득율은 방향족 아민의 파라-, 메타- 및 오르토 치환기의 순서에 따라 감소하였다.

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유도결합 플라즈마 식각시 bias에 의한 GaAs(100) 표면의 형태 변화 (Morphology Evolution of GaAs(100) Surfaces during Inductively Coupled Plasma Etching at Biased Potential)

  • 이상호
    • 한국진공학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.250-261
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    • 2007
  • [ $BCl_3-Cl_2$ ] 플라즈마에서 GaAs(100)의 이온 강화 식각 시 source power에 따른 표면 형태 변화를 연구하였다. Floating 전위에서는 이온 포격(bombardment)이 거의 없고, 화학적 반응에 의존한 순수한 습식 식각에 의해 나타나는 것과 같이 <110> 능선과 {111} 표면으로 이루어졌다. 900 W 정도의 높은 source power에서는 결정학적 표면이 잘 형성되지만, 100 W 정도의 낮은 source power에서는 결정학적 표면이 형성되지 않는다. 이것은 건식 식각에 필수적인 Cl 원자와 같은 여기된 반응성 물질의 양이 source power에 크게 좌우되기 때문이다. 높은 source power에서는 반응성 물질의 농도가 높아지고, GaAs(100) 표면은 열역학적으로 가장 안정한 표면이 된다. 반면에 반응성 물질이 부족할 경우에는 표면 형태는 sputtering에 의해 결정된다. Scaling theory에 기초한 표면의 통계적 분석 적용 시, 두 개의 spatial exponent가 발견 되었다. 하나는 1 보다 작고 원자 수준의 표면형태 형성 기구에 의해 결정되고, 다른 하나는 1보다 크며 facet 형성 기구와 같이 큰 규모의 형태 형성 기구에 의한 결과로 생각된다. 시료들에 bias가 인가 되면, 표면에 포격이 일어난다. 그 결과 높은source power에서 능선 형성이 억제되고, 낮은 source power에서는 섬들의 형성이 억제된다.

역스피넬 Fe3O4 박막의 바나듐 도핑에 따르는 자기적 성질 변화 (Effects of Vanadium Doping on Magnetic Properties of Inverse Spinel Fe3O4 Thin Films)

  • 김광주;최승리;박영란;박재윤
    • 한국자기학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.18-22
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    • 2006
  • 바나듐(V)도핑이 $Fe_3O_4$의 자기적 성질에 미치는 영향을 조사하기 위하여 졸-겔 방법을 이용하여 $V_xFe_{3-x}O_4$ 박막들을 제작하고, x-ray diffraction(XRD), x-ray photoelectron spectroscopy(XPS), conversion electron Mossbauer spectroscopy(CEMS), vibrating sample magnetometry(VSM) 등을 이용하여 그 구조적, 자기적 특성들을 측정 및 분석하였다. XRD 측정 결과에 따르면 $V_xFe_{3-x}O_4$ x=1.0까지 입방(cubic)구조를 유지하며, 그 격자 상수는 거의 변화하지 않았다. 바나듐의 2p 및 철의 2p 준위들에 대한 XPS 측정 및 분석 결과, 바나듐은 화합물 내에서 주로 +3가의 상태로 존재하며, 성분비 x가 증가함에 따라 +2가 이온의 농도가 증가함이 나타났다. CEMS측정 결과 $V^{3+}$이온들은 사면체 $Fe^{3+}$자리를 주로 치환하며, $Fe^{2+}$이온들은 팔면체 $Fe^{2+}$자리를 치환하는 것으로 나타났다. 박막들에 대한 상온에서의 VSM측정 결과, 바나듐을 작은 양 도핑 할 경우(x=0.14) $V_xFe_{3-x}O_4$의 포화자화량(saturation magnetization)은 $Fe_3O_4$ 비하여 증가함이 나타났으며, 다량 도핑 할 경우$(x\geq0.5) Fe_3O_4$에 비하여 점차적으로 감소함이 나타났다. $V_xFe_{3-x}O_4$의 보자력(coercivity)은 x의 증가에 따라 증가함이 나타났는데, $V^{2+}(d^3)$ 이온의 팔면체 자리 치환에 의한 비등방성의 증가에 기인하는 것으로 해석된다.

Ba-페라이트/α-Al2O3/SiO2 자성박막에서 버퍼층의 역할 (Role of Buffer Layer in Ba-Ferrite/α-Al2O3/SiO2 Magnetic Thin Films)

  • 조태식
    • 한국자기학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.283-286
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    • 2006
  • 고밀도 자기기록용 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 자성박막에서 계면확산 장벽으로써 ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층의 역할을 연구하였다. 열처리동안 $1900{\AA}$의 두께를 가진 비정질 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 박막에서 계면확산은 약 $700^{\circ}C$에서 일어나기 시작하였다. 열처리온도를 $800^{\circ}C$까지 증가시켰을 때, 계면확산은 자기특성을 저하시킬 정도로 급격히 진행되었다. 고온에서의 계면확산을 억제하기 위하여, $110{\AA}$ 두께의 ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층을 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 박막의 계면에 증착하여 사용하였다. Ba-페라이트/${\alpha}-Al_{2}O_{3}/SiO_{2}$ 박막에서는 $800^{\circ}C$의 고온까지 열처리하여도 계면확산이 심각하게 일어나지는 않았다. ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층에 의하여 계면확산이 억제되기 때문에 Ba-페라이트 자성박막의 포화자속밀도와 보자력이 향상되었다. 따라서 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 박막의 계면에서 ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층은 $SiO_{2}$ 기판 성분의 계면확산 장벽으로 사용될 수 있다.

염수환경에 노출된 철도차량용 탄소섬유/에폭시 복합재의 내구성 평가 (Durability of Carbon/Epoxy Composites for Train Carbody under Salt Water Environment)

  • 윤성호;황영은;김정석;윤혁진
    • 한국철도학회논문집
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    • 제11권4호
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    • pp.357-363
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    • 2008
  • 본 연구에서는 염수분무환경에 노출된 철도차량 차체용 탄소섬유/에폭시 복합재의 내구성을 조사하였다. 염수환경시험을 위해서는 해수와 가장 유사하도록 5% 염화나트륨 염수용액을 제조하여 사용하였다. 본 연구에 적용된 시편은 T700 탄소섬유직물을 에폭시 수지에 함침시킨 형태의 복합재 평판에서 채취하였다. 기계적 특성 시험을 통해 인장특성, 굽힘특성, 전단특성을 평가하였으며 동역학 측정장치를 통해 저장탄성계수, 손실탄성계수, 그리고 tan $\delta$ 등의 열분석 특성을 평가하였다. 또한 적외선 분광분석을 통해 노출기간에 따른 화학구조 변화도 조사하였다. 연구결과에 따르면 강화섬유가 지배적인 역할을 하는 기계적 특성은 염수환경에 영향을 받지 않지만 수지가 지배적인 역할을 하는 기계적 특성은 노출기간이 길어짐에 따라 점차 감소하는 양상을 나타낸다. 저장탄성계수는 노출기간에 큰 영향을 받지는 않지만 유리전이온도는 염수환경에 영향을 받으며 노출기간이 길어지면 감소하는 양상을 나타낸다. FT/IR 선도에서 관찰된 피크의 세기는 노출기간에 다소 영향을 받지만 피크의 형상과 위치는 노출 기간에 따른 변화가 관찰되지 않는다. 이로 미루어 볼 때 본 연구에 적용된 탄소섬유/에폭시 복합재는 염수환경에 비교적 안정함을 알 수 있다.

인듐 수산화물(In(OH)3)의 공동침전을 이용한 미량의 중금속 회수 및 분석방법 연구 (A Study on Co-precipitation of Indium Hydroxide (In(OH)3) for the Recovery and Determination of Trace Heavy Metals)

  • 권슬우;손성훈;이만승;남상호
    • 자원리싸이클링
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    • 제26권4호
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    • pp.50-55
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    • 2017
  • 복잡한 모체를 갖는 시료에 존재하는 미량의 원소들은 모체방해효과로 인하여 분석이 어렵다. 따라서 시료모체로부터 미량의 원소들을 분리해서 분석할 수 있다면 그 방해 요인을 줄일 수 있어 분석에 많은 도움이 된다. 시료모체와 미량의 원소들을 분리하기 위하여 인듐 수산화물($In(OH)_3$)을 이용하여 시료 내에 존재하는 미량의 원소들을 공동침전시킴으로서 분석물질을 분리시킨 후에 유도 결합 플라즈마-원자 방출 분광법을 이용하여 분석하는 방법에 대한 연구를 하였다. 이 연구에서는 공동침전의 발생과 회수율을 높일 수 있는 최적의 조건을 실험을 통해 설정하였다. 공동침전물을 석영섬유필터를 사용하여 걸러내고, 공침이 발생하는 시료의 pH를 9.5로 조정하였다. 또한 필터의 침전물을 ICP-AES로 측정하기 위해 질산 30% 용액에 1분 동안 담궈 침전물을 녹였고, 침전물이 녹은 질산용액은 온도변화 없이 농축을 진행하는 최적의 조건을 설정하였다. 이 최적조건을 소금시료에 적용하여 분석한 결과, 신안 증도에서의 소금에서는 중금속이 거의 검출 되지 않았지만 전남 영광 소금의 경우 카드뮴을 제외하고 여러개의 중금속이 미량 검출되었다.

다양한 유기계 지지체와 광촉매 Nano-ZnO 복합체를 활용한 1,1,2-trichloroethylene 제거 효율 평가 (Evaluation of 1,1,2-trichloroethylene Removal Efficiency Using Composites of Nano-ZnO Photocatalyst and Various Organic Supports)

  • 장대규;안호상;김정연;안창혁;이새로미;김종규;주진철
    • 대한환경공학회지
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    • 제36권11호
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    • pp.771-780
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    • 2014
  • 본 연구에서는 광촉매 nano-ZnO 분말을 수질정화에 사용 후 회수 공정을 생략하기 위해 지지체에 고정화/안정화 시 발생하는 효율 저하를 유기오염물의 수착(sorption)으로 극복하고 복합체로부터 nano-ZnO의 탈리(detachment) 현상을 방지 하고자 실리콘(silicone), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), 에폭시(epoxy), 부타디엔 고무(butadiene rubber)를 선정하여 nano-ZnO/Organic composites (NZOCs)를 제조하였다. 또한, 개발된 다양한 NZOCs의 수중 안정성을 규명 하고, 지하수 내 대표적인 난분해성 유기오염물인 1,1,2-trichloroethylene (TCE)를 대상으로 액상에서 제거 실험을 통해 NZOCs의 활용 타당성을 검증하였다. 연구 결과, 내수성실험을 통해 개발된 NZOCs는 수질정화 용도로 장기간 사용이 타당함을 확인하였다. 또한, FE-SEM, EDX, imaging 분석을 통해 Nano-ZnO/Butadiene rubber Composite (NZBC)는 다양한 공극과 균열에 nano-ZnO 분말이 비교적 균질하게 부착된 반면, Nano-ZnO/Silicone Composite (NZSC), Nano-ZnO/ABS Composite (NZAC), Nano-ZnO/Epoxy Composite (NZEC)는 표면에 공극과 균열이 발달되지 않아 불균질한 부착이 이뤄졌음을 확인할 수 있었다. 또한, NZBC는 초기농도 대비 60%의 TCE 수착 능을 보였는데 이는 다른 유기계 지지체와 달리 비결정성 고분자이며, TCE 분자의 소수성 분배가 활발히 발생하였기 때문으로 판단된다. 액상에서 TCE의 제거효율(수착+광분해)은 NZBC가 99% 제거 효율로 가장 우수했으며, 복합체 주입량이 증가할수록 TCE 제거효율이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 butadiene rubber의 우수한 수착능과 nano-ZnO의 광촉매 기작이 동시에 발생하였기 때문인 것으로 판단된다. 마지막으로 액상에서 TCE 제거는 선형모델을 활용해서 비교적 잘 모사할 수 있었으며($R^2{\geq}0.936$), NZBC의 총 반응상수($K_{app}$)는 UV에 의한 TCE 분해상수($K_{photolysis}$) 대비 2.64~3.85배로 높은 값으로 확인되어 butadiene rubber가 TCE 수착 효율이 우수하며, 광분해 기작을 억제하지 않는 지지체로 활용 가능한 것으로 판단하였다.

인천시 고잔동에서 제기된 유리섬유에 의한 건강피해 역학 조사 (Health Assessment for Glass Fibre Landfill at Gozan-dong, Inchon)

  • 조수헌;주영수;김경렬;이강근;홍국선;은희철;송동빈;홍재웅;권호장;하미나;한상환;성주헌;강종원
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제30권1호
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    • pp.77-101
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    • 1997
  • In September 1994, residents of Gozan-dong, Incheon City, made a petition to the government about their health problems which might be caused by previous glass fibre landfill nearby 'H' company. In february 1995, at regular academic meeting of occupational and environmental medicine, a research team of 'D' University presented that they had found glass fibres in groundwater of the area through their survey. They were suspicious of probable association between ingestion of groundwater contaminated with glass fibres and skin tumors among residents. A joint research team was formed and carried out the survey of environment concerning groundwater and its glass fibre existence, and health assessment of residents in the area and industrial workers of 'H' company during May to November, 1995. Analysis of groundwater flow system indicates that the flow lines from the glass fibre landfill pass through or terminate at the 6 houses around the landfill. This means that the groundwater of the 6 houses around the glass fibre landfill could be affected by some possible contaminants from the landfill, but the groundwater quality of the other houses was irrelevant to the landfill. The qualitative and qualitative analyses for glass fibres in 54 groundwater samples including those from the nearby 6 houses, were carried out using SEM equipped with EDS, resulting in no evidence for the presence of glass fibres in the waters. Major precipitates, formed in waters while boiling, were identified as calcium carbonates, in particulary, aragonites in needle form. The results of health assessments of 889 residents in Gozan-dong, participated in this study, showed statistically significant differences in past medical histories of skin tumor and respiratory disease between the exposed group (31 persons who inhabited in 6 houses around the landfill) and the control group, but no significant differences in past medical histories of other diseases, such as cancer mortality, current gastroscopic findings, current skin diseases and respiratory diseases, etc. Also, we could not prove any glass fibres in excised specimens of 9 skin tumors in both groups and there were no health problems possibly associated with glass fibres in employees of the 'H' company. After all, we could not authenticate the association, raised by prior investigators, between groundwater streams, assumedly contaminated with glass fibres or not, and specific disease morbidities or common disease/symptom prevalences. That is, we could not find any glass fibres in groundwater as the only exposure factor of this study hypothesis, and there were not enough certain evidences such as increasing disease prevalences, for examples, skin, respiratory and gastrointestinal diseases etc, possibly related to glass fibre exposure, in exposed group. As a matter of course, the conditions for confirming causal association, for example, strength of the association, consistency of the association, specificity of the association, temporality of the association and dose-response relationship etc, have not been satisfied. In conclusion, we were not able to certify the hypothesis that contamination of groundwater with glass fibres might cause any hazardous health effects in residents who used it for drinking.

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