• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제55권5호
• /
• pp.609-617
• /
• 2017

목질계 바이오매스는 바이오 연료 및 바이오 화학제품 생산을 위한 재생 가능 자원이다. 푸르푸랄(furfural, FF)은 목질계 바이오매스의 헤미셀룰로스로부터 화학적 촉매전환으로 유도되는 주요한 플랫폼 케미칼이다. 테트라히드로푸르푸릴 알코올(Tetrahydrofurfuryl alcohol, THFA)은 FF의 유도체로 열적 화학적 안정성을 지닌 친환경 용매로 이용 가능하다. FF를 THFA로 전환하는 실험적 연구가 다수 존재함에도 불구하고, FF로부터 THFA의 대량생산에 관한 경제적 실현가능성에 관한 연구는 거의 수행되지 않았다. 개발된 전환기술의 상용화 단계에서 기술적 병목점 확인과 스케일업 문제의 해결을 위한 정보를 얻기 위해 실증플랜트 규모의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 FF의 THFA로의 화학적 촉매전환에 대해 공정 시뮬레이션 및 기술경제성 평가가 수행되며, 3가지 단계(통합 공정 디자인, 열 통합, 경제성 평가)를 거친다. 실험연구 결과를 기반으로 전환공정과 분리공정을 포함하는 실증플랜트 규모의 통합공정이 설계된다. FF 처리량은 일일 255톤이며, FF로부터 THFA로의 수율은 63.2~67.9 mol%이다. 통합공정에 대해 열 통합을 수행하여 가열요구량을 최초 대비 14.4~16.4% 감소시킬 수 있었다. 최종적으로 경제성 평가를 통해 전체 공정의 주요 비용원을 분석하고 THFA의 최소판매가격을 결정하였다. 개발된 공정에서 생산되는 THFA의 최소판매가격은 1톤당 2,120~2,340 달러로, 현재 THFA의 시장 가격에 근접한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.77-77
• /
• 2016

Thin films synthesized by plasma processes have been widely applied in a variety of industrial sectors. The structure control of thin film is one of prime factor in most of these applications. It is well known that the structure of this film is closely associated with plasma parameters and species of plasma which are electrons, ions, radical and neutrals in plasma processes. However the precise control of structure by plasma process is still limited due to inherent complexity, reproducibility and control problems in practical implementation of plasma processing. Therefore the study on the fundamental physical properties that govern the plasmas becomes more crucial for molecular scale control of film structure and corresponding properties for new generation nano scale film materials development and application. The thin films are formed through nucleation and growth stages during thin film depostion. Such stages involve adsorption, surface diffusion, chemical binding and other atomic processes at surfaces. This requires identification, determination and quantification of the surface activity of the species in the plasma. Specifically, the ions and neutrals have kinetic energies ranging from ~ thermal up to tens of eV, which are generated by electron impact of the polyatomic precursor, gas phase reaction, and interactions with the substrate and reactor walls. The present work highlights these aspects for the controlled and low-temperature plasma enhanced chemical vapour disposition (PECVD) of Si-based films like crystalline Si (c-Si), Si-quantum dot, and sputtered crystalline C by the design and control of radicals, plasmas and the deposition energy. Additionally, there is growing demand on the low-temperature deposition process with low hydrogen content by PECVD. The deposition temperature can be reduced significantly by utilizing alternative plasma concepts to lower the reaction activation energy. Evolution in this area continues and has recently produced solutions by increasing the plasma excitation frequency from radio frequency to ultra high frequency (UHF) and in the range of microwave. In this sense, the necessity of dedicated experimental studies, diagnostics and computer modelling of process plasmas to quantify the effect of the unique chemistry and structure of the growing film by radical and plasma control is realized. Different low-temperature PECVD processes using RF, UHF, and RF/UHF hybrid plasmas along with magnetron sputtering plasmas are investigated using numerous diagnostics and film analysis tools. The broad outlook of this work also outlines some of the 'Grand Scientific Challenges' to which significant contributions from plasma nanoscience-related research can be foreseen.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.648-655
• /
• 2014

This paper describes the continuing effort to develope a single acting free-piston Stirling engine/alternator combination for use of the household cogeneration. Free piston Stirling engines(FPSE) use variations of working gas pressure to drive mechanically unconstrained reciprocating elements. Stirling cycle free-piston engines are driven by the Stirling thermodynamic cycle which is characterized by an externally heated device containing working gas that is continuously re-used in a regenerative, reversible cycle. The ideal cycle is described by two isothermal process connected by two constant volume processes. Heat removed during the constant volume cooling process is internally transferred to the constant volume heating process by mutual use of a thermal storage medium called the regenerator. Since the ideal cycle is reversible, the ideal efficiency is that of Carnot. Free-piston Stirling engine is have no crank and rotating parts to generate lateral forces and require lubrication. The FPSE is typically comprised of two oscillating pistons contained in a common cylinder. The temperature difference across the displacer maintains the oscillations, and the FPSE operate at natural frequency of the mass-spring system. The power is generated from a linear alternator. The purpose of this paper is to describe the design process of the single acting free-piston Stirling engine/alternator. Electrical output of the single acting free-piston Stirling engine/alternator is about 0.95 kW.

• 콘크리트학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.97-107
• /
• 1994

폴리머 침투콘크리트는 경화된 보통 콘크리트에 폴리머 침투제를 침투시켜 제조되는 신소재의 폴리머-콘크리트 복합체이다. 본 연구는 아크릴계 열가소성수지를 이용한 폴리머 침투콘크리트를 개발하고 폴리머 침투콘크리트 휨부재의 거동평가를 위한 재료모델, 구조해석 과정과 구조해석 프로그램을 개발하는데 목적이 있다. 본 연구는 크게 두 부분으로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 결정성 고분자모노머인 methyl methacrylate(MMA)를 대상으로 침투성, 반응성, 열적 안정성 및 물성개선 효과를 종합적으로 분석하여 폴리머 침투제의 구성비와 제조공정을 정립하고, 본 연구의 실험자료로부터 폴리머 침투콘크리트의 제 강도특성, 파괴인성, 파괴에너지, 응력-변형률 관계 및 인장연화 관계를 보통 콘크리트의 압툭강도와 휨강도, 폴리머 함유율, 부재깊이, 초기 인공균열깊이 등의 함수로 각각 실험공식을 도출한다. 두 번째 단계에서는 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 하중단계별 탄성거동, 극한거동 및 인장연화거동을 해석하기 위한 구조해석 프로그램을 개발하고, 연구결과의 타당성과 적용성을 입증하기 위하여 폴리머 침투콘크리트의 제조공정, 제 실험공식 및 구조해석 프로그램은 실측거동을 잘 반영하고 있으므로 제한된 범위내에서 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 제조, 물성평가 및 거동해석에 적용 가능한 것으로 사료된다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제42권7호
• /
• pp.586-593
• /
• 2014

CNUSAIL-1은 태양돛을 탑재한 3U크기의 큐브위성이다. 주 임무는 저궤도에서 태양돛을 전개하는 것이며, 추가적으로 태양돛 전개와 태양돛 운용에 따른 위성의 자세/궤도변화를 확인하는 임무를 수행한다. 이를 위해, 위성의 각 시스템은 위성의 동적 데이터와 태양돛 작동 사진을 수집하고 지상국으로 전송한다. 본 논문에서는 이와 같은 임무를 수행하는 CNUSAIL-1의 태양돛 임무를 소개하고 시스템 개념설계 결과를 나타낸다. 탑재체인 태양돛의 구동 및 운용 원리를 구현하고, 버스시스템을 자세제어계, 통신계, 전력계, 명령 및 데이터 처리계, 구조 및 열 제어계로 나누어 개념 설계를 수행한다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.147-152
• /
• 2015

온실의 냉방부하 산정방법 개발을 위하여 열수지 방법에 기초한 냉방부하 산정식을 구성하고, 포그냉방 온실에서 냉방부하를 실측하여 검증하였다. 포그냉방 온실의 냉각열량은 포그분사에 의한 증발수량에 물의 증발잠열을 곱하여 구할 수 있다. 여기서, 증발수량은 포그 분사량에 증발효율을 곱하면 구할 수 있으며, 즉 분무수량을 계측하고 포그시스템의 증발효율을 알면 온실의 냉방부하를 실측할 수 있다. 따라서 온실의 냉방부하 실측을 위하여 실험온실에서 포그시스템의 증발효율을 실험하고, 실험온실의 열환경 계측과 더불어 포그 분사량을 계측하여 냉방부하 산정방법을 검토하였다. 먼저 냉방부하 산정식의 환기전열량을 검토하기 위하여 냉방을 실시하지 않은 상태에서 환기량 실측 실험을 통해 비교한 결과 열수지식을 이용한 환기전열량 예측은 비교적 양호한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 이류체 포그시스템의 증발효율은 0.3~0.94의 범위를 보였으며 평균 0.67로 나타났고, 환기율이 증가함에 따라 커지는 것으로 나타났다. 포그냉방을 실시하면서 온실의 환경을 계측하여 열수지식으로 냉방부하를 계산하고, 분무량 실측치로부터 증발 냉각열량을 구하여 비교한 결과 냉방부하 계산치와 실측치는 대체로 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 냉방부하가 낮은 경우에는 실측치에 비하여 약간 크게 예측되었고, 냉방부하가 높은 경우에는 실측치보다 작게 예측되었다. 온실의 냉방시스템 설계 시에는 최대냉방부하를 이용하여 냉방설비의 용량을 결정하게 된다. 따라서 냉방부하가 큰 쪽에서 실측치보다 작게 예측되는 부분은 검토가 필요하지만 설비용량 산정시의 안전계수를 고려하면 본 연구에서 제시한 냉방부하 산정방법은 온실의 환경설계에 적용할 수 있는 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제24권5호
• /
• pp.15-21
• /
• 2015

폐플라스틱은 조성뿐만 아니라 다양한 플라스틱의 종류로 인하여 열분해 및 연소 속도가 달라진다. 본 연구는 폐플라스틱 고체 연료 (Refused Plastic Fuel)의 열분해 및 연소 시 설계요소 도출을 위한 열중량 분석 및 동역학 특성을 규명하였다. 열중량 분석기 (Thermogravimetric analysis)의 결과을 이용하여 동력학 특성 중 가장 일반적인 방법인 Kissinger 방법을 통하여 활성화 에너지를 구하였다. TGA의 실험 조건은 다음과 같이 설정하였다. 질소 가스유량 20 ml/min, 승온 속도 $5{\sim}50^{\circ}C/min$ 및 최대온도는 $800^{\circ}C$로 하였다. 본 연구의 폐플라스틱 열분해 특성 연구를 위하여 적용된 방법은 실제의 반응기에서 반응기의 성능, 설계 및 최적 운전조건을 결정할 때 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제52권7호
• /
• pp.1386-1395
• /
• 2020

High fidelity nuclear reactor fuel assembly simulation using CFD method is an effective way for the structure design and optimization. The validated models and user practice guidelines play critical roles in achieving reliable results in CFD simulations. In this paper, the international benchmark MATiS-H is studied carefully and the best user practice guideline is achieved for the rod bundles simulation. Then a 5 × 5 rod bundles model in the advanced pressurized water reactor (PWR) is established and the detailed three-dimensional thermal-hydraulic characteristics are investigated. The influence of spacer grids and mixing vanes on the flow and hear transfer in rod bundles is revealed. As the coolant flows through the spacer grids and mixing vanes in the rod bundles, the drastic lateral flow would be induced and the pressure drop increases significantly. In addition, the heat transfer is enhanced remarkably due to the strong mixing effects. The calculation results could provide meaningful guidelines for the design of advanced PWR fuel assembly.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
• /
• pp.891-894
• /
• 2008

최근 지하공간개발이 활발해지면서 이의 체계적인 활용에 대한 연구가 필요하게 되었다. 본고에서는 지하공간 중 지하차도 및 지하통로를 대상으로 하여 국내건설 및 유지관리현황, 지하차도 및 지하통로 설계기준, 설계 검토내용 및 시공절차, 대상 지하구조물의 주요하자 원인 및 보수보강 방법, 이와 관련한 국내 신기술 신공법 현황, 그리고 장래 계획 등에 대해 조사 연구하였다. 현재 64${\sim}$94%는 건설된 지 10년이 지난 상태이며 전체의 50%가 서울, 경기도 및 수도권 일대에 위치하고 있으며 특정 관리대상 시설로 분류하여 안전점검 및 관리가 시행되고 있다. 설계 시에는 차도부, 보도부, 차로폭등으로 구분하여 시설한계기준을 적용하고 있으며 건설공법은 지반상태, 구조물심도, 지형조건 등을 감안하여 개착식과 터널식을 구분 적용하고 있다. 구조물 공법 선정 시에는 설치공법, 내부 중간(벽, 기둥)구조, 보도설치여부,부력방지공 설치여부, 방수공법, 내장 마감재, 갱구부형식 등을 감안하여 정하고 있다. 주요 하자원인분석 시 구조적 원인과 비구조적 원인으로 분류하여 균열, 박리, 탈락 및 백태 등에 의한 하자원인 및 대책을 검토하였고 수화열에 의한 균열발생 기준도 추가하였다. 지하차도 및 지하통로 관련 신기술 신공법은 2007년 말까지 등록된 것을 주로 조사 분석하였다. 대부분 지하철이나 통신과로등 다른 지하구조물에 공통적으로 적용할 수 있는 것들로 관련 요소핵심기술을 활발히 개발 중인 것으로 파악되었다. 지하차도및 지하통로 관련 지하구조물의 장래계획은 지역마다 자치구마다 다르지만 시 전체에 지하도로 건설을목표로 지하구조물 계획을 수립하고 있는 서울시를 위주로 장래관련 계획을 자료조사하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권8호
• /
• pp.1119-1127
• /
• 2010

본 논문에서는 작동 평면상의 네 위치에서 사중안정점을 가지는 신개념 전자기형 마이크로 액추에이터의 구조체와 전자기 로렌츠력을 이용하는 구동 방식을 제시하고, 이의 타당성을 비선형 구조해석 및 전기-열해석을 통하여 검증하였다. 사중안정성 액추에이터의 구현을 위해서 관련 분야에서 널리 연구되고 있는 쌍안정성 액추에 이터의 개념을 확장 응용하였다. 비선형 유한요소해석을 이용하여 사중안정성 미소 구조체의 정적 해석과 과도동 적 해석을 수행함으로써 액추에이터 구조체의 다중안정성 유무를 파악하고 이 결과를 분석하여 구조체 설계에 반영하였다. 사중안정성 미소 구조체를 도체화하여 자기장 내에서 구조체에 전류를 통할 때에 발생하는 로렌츠력으로 평면상의 네 안정점으로 구조체를 구동할 수 있도록 고안하고, 그 때 필요한 구동전류의 크기 및 전자기 구동에 의한 주울열에 의한 온도분포를 계산하여 전반적인 타당성을 검토하였다. 본 논문은 지금까지의 관심 대상인 쌍안정성의 이용이 아니라 더욱 확장된 다중안정성을 가진 미소 액추에이터의 구조체와 전자기 구동방법을 제안하여 향후에 다중안정성을 필요로 하는 마이크로 시스템에 활용될 수 있도록 하는데 그 의미가 있다.