• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.12-21
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• 2022

Steam assisted gravity drainage(SAGD) is a process that drills well in the underground oil sands layer, injects hightemperature steam, lowers the viscosity of buried bitumen, and recovers it to the ground. Recently, direct contact steam generator(DCSG) is being developed to maximize steam efficiency for SAGD process. The DCSG requires high technology to achieve pressurized combustion and steam generation in accordance with underground pressurized conditions. Therefore, it is necessary to develop a combustion technology that can control the heat load and exhaust gas composition. In this study, process analysis of high-pressurized DCSG was conducted to apply oxygen enrichment technology in which nitrogen of the air was partially removed for increasing steam production and reducing fuel consumption. As the process analysis conditions, methane as the fuel and normal air or oxygen enriched air as the oxidizing agent were applied to high-pressurized DCSG process model. A simple combustion reaction program was used to calculate the property variations for combustion temperature, steam ratio and residual heat in exhaust gas. As a major results, the steam production efficiency of DCSG using the pure oxygen was about 6% higher than that of the normal air due to the reducing nitrogen in the air. The results of this study will be used as operating data to test the demonstration device.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권8호
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• pp.788-795
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• 2006

From the view of the environmental protection against the use of fossil fuels, the great of efforts have been exerted to find an effective method which is not only pollutant reduction but also high thermal efficiency. Reburning is a useful technology in reducing nitric oxide through injection of a secondary hydrocarbon fuel. In this paper, an experimental study has been conducted to evaluate the hybrid effects of reburning and selective non-catalytic reaction (SNCR) on $NO_x/CO$ reduction from oxygen-enriched LPG flame. Experiments were performed in flames stabilized by a co-flow swirl burner, which was mounted at the bottom of the furnace. Tests were conducted using LPG gas as main fuel and also as reburn fuel. The paper reported data on flue gas emissions, temperature distribution in furnace and various heat fluxes at the wall for a wide range of experimental conditions. Overall temperature in the furnace, heat fluxes to the wall and $NO_x$ generation were observed to increase by oxygen-enriched combustion, but due to its hybrid effects of reburning and SNCR, $NOx/CO$ concentration in the downstream has considerably decreased.

• 대한환경공학회지
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• 제29권6호
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• pp.647-653
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• 2007

본 연구의 목적은 기존의 산업용 보일러에서 이산화탄소 배출저감을 위하여 연소가스 재순환에 의한 고온 순산소 연소기술을 개발하는데 있다. 이를 위해 실험실 규모의 LNG 연소기에서 연소 화염특성을 평가하기 위한 조직적인 수치해석 연구가 일차적으로 수행되었다. 특히 본 연구에서 고려한 중요한 변수는 산소부화환경에서 계산된 연소가스의 재순환 정도이다. 배기가스 재순환이 없는 100% 순산소 연소환경에서 화염은 고온의 길고 가는 층류형상의 화염을 보였다. 이는 산화제 중에서 질소성분이 감소함으로써 약화된 난류혼합효과와 $N_2$ 가스에 의한 현열손실의 감소에 기인하는 것으로 판단하였으며 문헌에 발표된 실험과 일치된 결과를 보였다. $O_2/CO_2$ 혼합가스에서 $CO_2$ 가스의 재순환율이 증가될수록 산화제의 유량 증가에 따른 강화된 난류혼합으로 인해 최고 화염온도가 버너 근처로 이동한 반면 전반적인 연소가스 온도는 $N_2$에 비해 $CO_2$의 높은 비열로 인해 낮아지는 현상을 보였다. 결국 80% 이상 $CO_2$ 가스를 재순환한 경우 연소가스의 온도가 급격하게 떨어지는 화염소멸 현상을 보여주었다. 그러나 30% $O_2/70%$ $CO_2$의 혼합 연소조건에서는 기존의 공기연소와 유사한 가스온도를 나타내었다. 이외에도 공기연소와 동일한 유량조건에서 난류강도와 열수지 측면에서 화염특성 변화를 평가하기 위한 면밀한 연구가 수행되었다.

• Ocean and Polar Research
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• 제37권2호
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• pp.141-147
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• 2015

Snow albedo can be decreased if there are any impurities on the snow surface other than the snow itself. Due to the decrease of snow albedo, melting rates of surface snow can increase, which is very crucial in climate change and hydrogeology in many parts of the world. Anthropogenic black carbons caused by the incomplete combustion of fossil fuel affect snow and tephra particles generated by geologic volcanic activities reduce snow albedo. In this study, we investigated isotopic compositions for snow covered by tephra particles and compared with this with clean snow. Isotopic compositions of snow with tephra statistically show more enriched than those of clean snow (p<0.02). This can be explained by the fact that snow becomes enriched in $^{18}O$ or D relative to meltwater as melting rates are increased. In addition, the slopes of the linear regression between oxygen and hydrogen for snow with tephra and clean snow are 6.7 and 8, respectively, and the latter is similar to that of the global meteoric water line of 8. Therefore, we can conclude that snow impurities control the isotopic compositions of snow, which is very crucial in the study of climate change and hydrogeology. To quantitatively explain these observations, melting experiments and numerical approaches are required.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1101-1109
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• 2010

본 연구에서는 촤 연소 시에 분위기 가스 변화에 따른 연소 반응 변화를 수직 관형 연소로를 이용하여 실험적으로 측정해 보았다. 실험 조건으로 아역청탄인 Adaro탄과 역청탄인 Coal valley탄을 사용하였고, 두 탄을 $O_2/CO_2$조건과 $O_2/N_2$조건에서 온도를 900, 1100, $1300^{\circ}C$, 산소 분압을 12, 21, 30%로 변화를 주어 촤 반응성 실험을 수행하였다. 순산소 조건과 일반 대기 조건을 비교하였을 경우 순산소 조건일 때 입자온도와 총괄 반응량이 낮게 나타나는 경향을 보였지만, 입자 표면에서의 반응률을 계산한 결과, 분위기 가스의 영향과 상관없이 거의 동일한 경향을 가지는 것으로 나타났다. 또한 두 조건에서의 촤 연소 반응을 위한 반응 속도 상수 및 활성화 에너지 역시 분위기 가스의 영향과 상관없이 유사한 값을 가지는 것으로 확인하였다. 전반적으로 Adaro탄이 Coal valley탄보다 입자 온도와 총괄 반응량이 높게 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권1호
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• pp.55-68
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• 2020

Because of the intensified environmental problems such as climate change and resource depletion, sewage treatment technology focused on energy management has recently attracted attention. The conversion of primary sludge from the primary sedimentation tank and excessive sludge from the secondary sedimentation tank into biogas is the key to energy-positive sewage treatment. In particular, the primary sedimentation tanks recover enriched biodegradable organic matter and anaerobic digestion process produces methane from the organic wastes for energy production. Such technologies for minimizing oxygen demand are leading the innovation regarding sewage treatment plants. However, sewage treatment facilities in Korea lack core technology and operational know-how. Actually, the energy potential of sewage is higher than sewage treatment energy consumption in the sewage treatment, but current processes are not adequately efficient in energy recovery. To improve this, it is possible to apply chemically enhanced primary treatment (CEPT), high-rate activated sludge (HRAS), and anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) to the primary sedimentation tank. To maximize the methane production of sewage treatment plants, organic wastes such as food waste and livestock manure can be digested. Additionally, mechanical pretreatment, thermal hydrolysis, and chemical pretreatment would enhance the methane conversion of organic waste. Power generation systems based on internal combustion engines are susceptible to heat source losses, requiring breakthrough energy conversion systems such as fuel cells. To realize the energy positive sewage treatment plant, primary organic matter recovery from sewage, biogas pretreatment, and co-digestion should be optimized in the energy management system based on the knowledge-based operation.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.72-76
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• 2006

고분자/점토의 nanocomposite는 고분자에 소량의 점토를 첨가해도 물리적, 기계적, 열적 특성이 증가하기 때문에 최근 이에 관련된 연구가 증가되고 있다. 특히 montmorillonite(MMT)와 같은 smectite 계열의 점토는 높은 종횡비, 판형의 층상구조, 경제성 때문에 산업적으로 이용가치가 많다고 할 수 있다. 본 연구에서는 PE/MMT nanocomposite는 고분자를 용융시킨 후 점토를 삽입하여 시편을 제조하였다. 나노입자의 구조는 XRD 및 TEM을 이용하여 확인하였고, 난연성은 LOI, 탄화층 생성량, 연기중량농도의 측정을 통하여 검토하였다. 또한 PE/MMT nanocomposite의 열적 안정성은 DTG-DTA 분석을 통하여 검토하였다. 그 결과 종래의 화합물보다 그 특성이 보강되었다. 난연성은 연소시 탄화층 형성에 의하여 증가 되었음을 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제21권1호
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• pp.62-71
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• 2011

공기 중 산소의 분압이 높아지면 불연성인 질소의 감소로 높은 열효율을 낼 수 있으며, 고농도의 질소는 LNG선의 방폭기체 및 청과류의 신선도를 유지하는데 이용되므로 효율적인 공기 중의 산소/질소 분리 공정은 매우 중요하다. 분리막은 적은 에너지 소모로 산소와 질소를 동시에 분리 농축시킬 수 있다. 본 연구에서는 막 재료로 폴리이서설폰을, 방사용매로 NMP를 그리고 첨가제로는 비용매이면서 PES를 잘 팽윤시키는 Acetone을 사용하였다. 방사용액을 아세톤의 첨가량의 변화에 따라 0, 6.5, 15, 25, 31.5% (wt%)로 조절하여 제조하였고, 각 방사용액을 0~10 cm의 방사높이 변화에 따라 방사하였다. 제조된 중공사막은 실리콘을 코팅하여 산소 및 질소의 선택도 및 투과도를 코팅전후와 비교하여 조사하였다. Acetone의 함량 변화에 크게 관계없이 방사높이가 증가할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하였다. 연신방법을 이용하여 방사한 결과 자유낙하(free fall)로 방사한 중공사막에 비해 선택도는 약간 감소하였지만 투과도는 증가하는 것으로 나타났다. 최적의 중공사막은 폴리이서설폰 37 wt%, Acetone 6.5 wt% NMP 56.5 wt%의 용액을 사용하였고, 실리콘 코팅 후에 외경 $320{\mu}m$와 7.3의 $O_2/N_2$ 선택도 및 산소투과도 4.3 GPU의 우수한 성능을 나타내었다.