• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.1-10
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• 2023

산업혁명의 발달로 인해 급격하게 증가된 온실가스 배출량을 저감하기 위해 배기 배출물 규제가 계속해서 강화되고 있다. 이를 만족시키기 위해선 친환경 연료의 사용은 필수적이다. 미래의 친환경 연료로서 수소가 주목받고 있지만, 물질적 특성으로 인해 취급과 보관에 큰 어려움을 겪고 있어, 이에 대안으로 암모니아가 제안되었다. 암모니아는 수소 대비 상온 조건에서 쉽게 액화가 가능하며, 에너지밀도가 높다. 이에 엔진의 연료로서 암모니아의 적용성을 검토하기 위해 직접분사식 암모니아 전소 엔진에서 연소제어인자의 변경에 따른 실험을 진행하였다. 본 실험은 점화시기(Spark Timing)와 공기과잉률(Excess Air Ratio) 두 개의 변수를 변경하여 실험을 진행하였다.엔진 속도 1,500 RPM 및 중부하 이상(제동 토크 200 Nm)의 조건에서 암모니아 전소를 하였을 때, 연소 안정성과 질소산화물, 미연 암모니아 등의 배기 배출물의 경향을 관찰하였다. 연소제어인자의 최적화를 통해 암모니아만을 연료로 사용한 경우에도 안정적인 연소가 가능한 조건을 찾을 수 있었고, 향후 운전영역 확장을 위한 전략을 적용할 계획이다.

• 접착 및 계면
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• 제25권2호
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• pp.69-74
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• 2024

소프트 액추에이터는 구성 재료 자체가 가지는 유연성과 부드러운 움직임으로 인해 의료 산업과 제조업 등 다양한 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 자극감응성 하이드로젤은 유연하며 다양한 주위 자극에 의해 큰 부피 변화를 보일 수 있는 물질로서 소프트 액추에이터 재료로서 적합하다. 하지만, 자극감응성 하이드로젤의 부피 변화는 온도 변화의 속도 및 용매의 확산 속도에 기인하여 대부분의 작동 조건에서 느린 속도로 진행되며 이는 액추에이터의 반응속도를 제한한다. 본 연구에서는 온도감응성 하이드로젤인 polydiethylacrylamide에 광열효과를 가지는 공액고분자를 도입하여 빛에 의해 구동되는 소프트 액추에이터를 구현하였고, 공액고분자의 광열효과에 의한 반응속도의 개선효과를 조사하였다. 공액고분자의 도입에 의해 반응시간이 41% 개선됨을 확인하였고 이는 열전달 효율의 개선에 의한 것으로 짐작할 수 있다. 최종적으로 이러한 개선된 반응속도의 하이드로젤이 적용된 소프트 그리퍼를 제작하였고 반응속도를 조사하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.684-689
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• 2012

Poly(acrylic acid) (PAA) 구형 입자는 바이오 분야의 소재에서부터 전자 재료에 이르기까지 다양한 분야에 사용되는 고분자 물질이다. 이를 생산하기 위해서는, 분산제(surfactant)를 이용한 중합 방법으로 합성을 한 후, 사용한 분산제를 제거하기 위한 별도의 Purification 과정을 거치게 된다. 일반 유기 용매를 사용하면 막대한 폐수 발생, 별도의 분리 공정 추가, 잔류 용매의 가능성 등의 문제점이 발생한다. 이에 이러한 문제를 해결하고자, 액체 이산화탄소를 용매로 하여, high-pressure Soxhlet extraction 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 compressed liquid dimethyl ether (DME) 상에서 PAA 분산 중합에 사용된 pyrrolidene carboxylic acid-g-poly (siloxane) 계열의 분산제, Monasil PCA 제거하는 연구를 진행하였다. 추출된 PAA 입자의 모양은 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)으로 확인을 하였고, Monasil PCA의 농도는 Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer (ICP-OES)로 분석하였다. 용매의 효과를 비교하기 위해서, 액체 이산화탄소와 n-hexane과 liquid DME를 대상으로 추출 실험을 하였다. 그 결과 n-hexane의 경우 일부 정제된 PAA 구형 입자를 얻을 수 있었지만, 일부는 n-hexane 증기의 높은 열에 의해서 변형된 형태의 입자를 얻었다. Liquid DME의 경우엔, 추출이 잘 되지 않았다. 액체 $CO_2$를 이용하는 경우에 구형의 형태는 유지하면서 분산제가 제거된 입자를 얻을 수 있었다. 그리고 최적 운전 조건을 알기 위해서 8시간 동안 재비기와 응축기의 온도를 달리하면서 실험을 실시하였다. 그 결과 추출기의 온도가 $19.6{\pm}0.2^{\circ}C$, 압력이 $51.5{\pm}0.5$ bar일 때, 가장 좋은 제거 효율을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권4호
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• pp.394-401
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• 2005

저온 플라즈마 연료개질 장치를 개발하여 여러 운전인자가 그 성능에 미치는 영향을 조사하였고 생성된 수소농후 개질가스를 무부하(Idle) 상태의 디젤엔진에 연소용 공기와 같이 주입하여 NO와 매연 저감효율에 미치는 영향을 조사하였다 전력 소모량이 증가할수록 개질반응의 점화가 더욱 용이하였으나 $H_2$ 농도, $H_2$ 수율, 에너지 전환율과 같은 저온 플라즈마 연료개질 장치의 성능은 O/C 비에 의해서만 영향을 받았는데 그 이유는 평형 반응온도가 O/C 비에 의하여 결정되기 때문이다. 저온 플라즈마 연료개질 장치에서의 $H_2$ 수율과 에너지 전환율은 O/C 비가 증가함에 따라 O/C 비가 $1.2{\sim}1.5$에서 33.4%와 66%의 최고값을 통과하였다. $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 O/C 비가 $1.2{\sim}1.5$ 이하인 범위에서 O/C 비가 증가함에 따라 증가하는 이유는 O/C 비가 높아짐에 따라 완전 산화반응이 충분히 일어나서 반응온도가 높아지기 때문으로 보인다. O/C비가 $1.2{\sim}1.5$ 이상인 범위에서 O/C 비가 증가함에 따라 $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 감소하는 현상은 과잉산소 조건에서 완전산화반응이 더욱 촉진되어 $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 감소하였기 때문으로 보인다. 무부하 상태의 디젤엔진에 개질가스를 주입시 개질된 디젤/총디젤 무게비가 $18.2{\sim}23.5%$까지 증가할 때 NO저감효율과 매연제거효율은 각각 68.8%와 55.5%까지 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.642-650
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• 2020

순환유동층 보일러에서 유동 입자들의 순환 경로는 연소로에서 비산된 입자들이 사이클론에서 포집되어 비기계적 밸브인 실포트(Sealpot)를 거쳐 연소로로 재순환하는 일반적인 경로를 갖는다. 그러나, 유동 입자들로부터 열을 추가적으로 흡수하기 위해 유동층 외부열교환기(FBHE; Fluidized Bed Heat Exchanger)가 설치된 경우, 실포트의 일부 입자들은 FBHE를 거쳐 연소로로 재순환하는 경로를 갖게 된다. 이때 기포유동층 영역으로 운전되는 FBHE는 실포트로부터 유입되는 고온(800~950 ℃)의 입자들의 유동 특성에 따라 열교환 튜브의 국부적 가열로 인한 손상 및 hot spot에 의한 입자들의 고온 뭉침(agglomeration)이 발생할 수 있어 순환유동층의 안정적 조업에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 국내 D 순환유동층 보일러의 FBHE에 대한 운전자료 분석 및 바라쿠다를 통한 CPFD(Computational Particle Fluid Dynamics) 해석을 통해 구조적 문제로부터 발생하는 열흐름의 불균일성을 밝혀내었다. 실제 D 순환유동층의 FBHE 열교환 튜브 온도는 실포트의 고체온도 변화와 가장 밀접한 상관관계를 나타내었으며, FBHE 내의 열흐름의 불균일성은 FBHE의 조업 유속의 증가(0.3→0.7 m/s)로는 그 불균일성을 해소하기 어려운 것으로 나타났다. 그러나, FBHE로 유입되는 고온 입자들에 대한 사전 혼합 영역(Premixing Zone)이 설치된 경우와, 연소로로 재순환되는 입자 배출 라인의 대칭화를 통한 구조변경 시, 입자 혼합의 증대와 더불어 열흐름의 불균일성은 상당 부분 감소하는 것으로 고찰되었다. 이에, FBHE의 구조 최적화가 열교환 성능 및 운전 안정성을 확보하는 대안임을 제시하였다.

• 청정기술
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• 제22권1호
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• pp.16-28
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• 2016

섬유산업은 염색폐수의 농도가 높고 방출량이 많아 고도의 공해산업으로 알려져 있다. 염색폐수에는 색도물질 뿐만 아니라 다량의 유기화합물과 불용성 물질이 섞여 있다. 합성염료 중 아조(azo) 염료는 특히 오염물질의 배출이 많은 것으로 알려져 있다. 전기화학적 폐수처리방법은 전극의 산화·환원반응에 의해 색도와 유기물 등을 처리하는 방법으로 다른 폐수처리방법들에 비해 반응기가 작고 경제적이고 간단하며 오염물제거속도가 빠르다. 본 연구에서는 diazo 화합물인 CI Direct Blue 15 염색 폐수의 전기화학적 분해특성을 연구하였다. 실험은 전극재질과 조업조건을 달리하여 그에 따른 분해효율을 알아보고자 하였으며, 탈색 효율을 향상시킬 수 있는 최적전극 재질과 조업조건을 알아보고자 하였다. 조업조건으로는 전해질 농도, 전류밀도, 반응 온도, 초기 pH의 영향을 검토하였다. 음극은 stainless steel 전극을 사용하였고, 양극은 graphite와 RuO₂/Ti, PtO₂/Ti, IrO₂/Ti를 사용하여 조업조건에 따른 각 전극의 염색폐수 분해성능 실험을 수행하였다. 그 결과 전해질의 농도와 전류밀도 증가에 따라 전기분해 효율은 증가하였다. 양극 재질에 따른 전기분해 효율은 산성 전해질 조건에서 RuO₂/Ti > PtO₂/Ti > IrO₂/Ti > graphite 순이었고 중성과 염기성에서는 RuO₂/Ti > IrO₂/Ti > PtO₂/Ti > graphite의 순으로 나타났다. 따라서 염색 폐수의 전기분해 처리에는 RuO₂/Ti와 IrO₂/Ti가 가장 효율적인 양극재질이었다.

• 유기물자원화
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• 제13권4호
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• pp.89-99
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• 2005

문화생활의 향상과 더불어 골프를 즐기는 인구는 해를 거듭할수록 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라 골프장 설립도 활발하여 현재 200여개 이상의 골프장이 운영, 건설 혹은 착공을 준비하고 있어 발생되는 잔디예초물의 양도 계속 증가되고 있는 실정이다. 본 연구는 골프장에서 발생되는 잔디예초물을 농업적인 유기자원으로 재활용하기 위하여 호기적정체식퇴비화장치에서 잔디의 종류에 따른 퇴비화를 약 30일간 진행하면서 시료를 채취하여 이화학성을 분석하여 부숙도를 평가하였으며 실험에 사용한 잔디예초물의 초종은 Creeping Bentgrass(CB), Kentucky Bluegrass(KB), Korean Lawngrass(KL)이며 보조재료로는 계분과 탈지강, 처리구는 잔디예초물 초종별로 CB, KB, KL의 세 처리구를 선정하였다. 퇴비화 기간 동안 온도는 급격히 상승하여 약 20일 후 CB, KB, KL 처리구가 각각 ($57.9^{\circ}C$, $67.8^{\circ}C$, $74.3^{\circ}C$)의 최고온도를 보였고, 주 발효기간이 끝나고 30일차 부근에서는 $35.2{\sim}41.6^{\circ}C$로 낮아져 안정화되었다. 처리구의 pH는 상승하여 적정 pH인 6.0~8.5 범위에 준하는 8.25, 7.84, 8.34의 값을 나타내었고, 각 처리구의 C/N 비는 감소하여 11.7~13.5 범위에서 완료하였다. 배추, 상추종자를 이용한 식물독성실험에서는 KL의 G.I.값이 98.7, 78.2로 가장 높은 결과를 보였으며 원형여 지크로마토그래피에서도 KL이 가장빨리 전개되었다. 이러한 결과를 볼 때 KL, CB, KB의 순으로 퇴비의 부숙이 잘 되었으며 비료공정규격에도 모두 적합하였다. 향후에는 양질의 퇴비를 생산하기 위한 잔디예초물의 혼합비율에 따른 퇴비화연구와 작물재배 실증시험 등의 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제31권6호
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• pp.599-609
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• 2015

OSA (oxic-settling-anaerobic)공정은 종래 활성슬러지법(conventional activated sludge)의 잉여슬러지 감량을 목적으로 슬러지 반송라인에 혐기조가 추가된 공정이다. 본 연구에서는 호기조(1)-혐기조-호기조(2)가 순차적으로 구성된 OSA 모의공정의 슬러지 감량원리를 조사하기 위해 각 반응조의 세포 내 에너지 전달물질(ATP, NAD(H), NADP(H)) 변화를 관찰하였다. 시간이 경과함에 따라 호기조 및 혐기조 모두 에너지전달물질이 급격히 감소하였다. 혐기조의 경우 호기조(1)과 (2)보다 낮은 에너지를 함유하는 것으로 나타났으며, 혐기조를 거친 호기조(2)의 경우 호기조(1) 보다 에너지 전달물질이 낮은 수준으로 관찰되었다. 또한, OSA 공정에서 내생호흡을 유도하여 슬러지를 감량하는 혐기조의 화학적 산소요구량 (SCOD), 체류시간 및 온도변화에 따른 호기조(1)과 (2)의 에너지량 차이를 확인한 결과 낮은 농도의 SCOD, 긴 체류시간 및 높은 온도는 호기조(2)의 세포 내 에너지량을 감소시켰다. 혐기조 및 호기조(2)의 세포 내 에너지 수준은 각각 호기조(1)의 57.73% 및 39.12% 수준으로, 두 단계의 호기조 사이에 추가된 혐기조는 OSA 공정의 세포 내 에너지 수준을 낮출 뿐 아니라, CAS 공정보다 적은 양의 슬러지가 생산하였다. 본 연구결과를 토대로, 호기조 사이에 추가된 혐기조의 운전조건에 따라 각 반응조의 세포 내 에너지 수준의 조절뿐만 아니라 잉여슬러지의 생성을 제어할 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국식품과학회지
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• 제30권1호
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• pp.151-160
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• 1998

감귤류의 가공 부산물인 감귤 과피 내에는 식이 섬유소 외에 미생물의 성장을 억제시키는 naringin과 혈압 저해 능력이 있는 hesperidin 등의 bioflavonoids가 다량 함유되어있지만, 대부분이 가공 과정 중 폐기되고 있다. 생리 활성 물질인 bioflavonoids를 회수하기 위하여 원료 투입 속도, 막 횡단 압력, 온도, pH등을 조절하여 최적 막 분리 조건을 구하였다. 감귤 과피에 7.5 배의 물을 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 혼합 용액을 예비 여과 시스템에서 여과하였다. 예비 여과된 추출물은 중공사 막을 이용하여 한외 여과하였다. 원료 투입 속도와 flux간에는 일정한 상관 관계가 없었지만, 막 횡단 압력 8 psi 이상에서 pressure controlled region이 관찰되었다. $9^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$로 온도가 상승함에 따라 $10{\;}liters/m^2/hr{\;}(LMH)$씩 flux가 증가하였으나, $25^{\circ}C$에서 $33^{\circ}C$ 구간에서는 flux 증가폭이 2 LMH에 그쳤다. 모든 적용 막 횡단 압력에서 pH 4.8일 때의 flux가 가장 높았으며, pH 3.0에서의 flux가 pH 6.0, 7.0, 9.0 일 때 보다 훨씬 낮았다. 최적 운용 조건은 원료 투입 속도 49.3 L/hr, 막 횡단 압력 10psi,온도 $25^{\circ}C$, pH 4.8 이었다. 최적 분리 조건하에서 막 분리 하였을 때, 시간이 경과함에 따라 flux가 점차적으로 감소하여 약 1시간 50분 경과 후 정상 상태에 도달하였다. 각 분리 단계별로 retentate 단위 무게당 식이 섬유 함량과 permeate의 bioflavonoids농도를 측정하였다. 분리 단계별 retentate중 단위 무게당 총 식이 섬유와 수용성 식이 섬유 함량은 각각 170 mesh retentate와 prefiltered retentate에서 가장 높았다 한외 여과 permeate내의 naringin 과 hesperidin 농도는 각각 $0.45{\sim}0.65\;mg/g,\;5.15{\sim}6.86\;mg/g$으로, 감귤 과피 고유의 함량보다 각각 $15{\sim}22$배, $79{\sim}93$배 높은 수치였다. 따라서 , 감귤 과피로부터 bioflavonodsi를 회수하는데 있어서 PM10 중공사막의 운용이 매우 효과적인 분리 시스템임을 알 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제14권1호
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• pp.19-27
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• 2012

본 연구는 외국에서 이용해 왔던 기존의 상부 개방형 온실의 단점을 보완하여, 장기적인 연구가 요구되는 수목을 대상으로 설치한 상부 개방형 온실의 운영결과를 제공하고자 하는 것이다. 이 자료에는 이산화탄소의 농도 조절 능력 및 안정성을 비롯하여, 대기와 OTC 내부 간의 미세환경 차이에 대한 정보를 포함하고 있다. OTC 시설은 대조구인 OTC 외부 시험구, 대기와 동일 $CO_2$ 농도의 OTC 시험구, 대기 $CO_2$ 농도의 1.4배 증가시킨 OTC 시험구, 대기 $CO_2$ 농도의 1.8배 증가시킨 OTC 시험구로 구성되어 있다. 이시설은 온실 6기, $CO_2$ 폭로장치 6기, $CO_2$ 제어장치 6기, 액화탄산가스 탱크 1기, 제어감시실 1실로 구성되어 있다. 온실 6기는 직경 10m, 높이 7m의 10각형 구조물로 제작되었으며, 상부 개구율은 75% 이상을 유지하고 있다. $CO_2$ 폭로를 위해 16개 원통형 토출배관을 도입하였다. OTC의 평균 가동률은 2010년 6월에 94.2%로 가장 낮았으나, 7월 이후부터는 98% 이상의 가동률을 나타냈고, 2011년에는 100% 가동률을 보였다. 2010년과 2011년 모두 $CO_2$ 농도 조절 결과는 목표 값에 도달하였으며, 2011년이 보다 안정된 값을 나타냈다. 2011년 무처리 OTC의 $CO_2$ 농도는 목표 값의 106%였으며, 1.4배 OTC는 목표 값의 100%, 1.8배 OTC는 목표 값의 94%였다. 대기와 OTC 내부의 온도는 오전 10시부터 오후 2시 사이에 차이가 가장 컸는데, 편차는 $1.2{\sim}2.0^{\circ}C$를 기록했으나, OTC간 온도 차이는 크지 않았다. 대기와 OTC 내부간 상대 습도의 차이는 0.1~1% 사이로 매우 적었다. OTC를 운영하는데 사용된 $CO_2$ 가스 소비량은 2010년과 2011년 6월에 가장 많은 11.33톤과 17.04톤을 기록했다.