• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.49-55
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• 2023

This paper presents the design of a re-liquefaction system as a BOG (boil-off gas) handling process in liquid hydrogen transport vessels. The total capacity of the re-liquefaction system was assumed to be 3 ton/day, with a BOR (boil-off rate) of 0.2 %/day inside the cargo. The re-liquefaction cycle was devised using the He-Brayton Cycle, incorporating considerations of BOG capacity and operational stability. The primary components of the system, such as compressors, expanders, and heat exchangers, were selected to meet domestically available specifications. Case studies were conducted based on the specifications of the components to determine the optimal design parameters for the re-liquefaction system. This encompassed variables such as helium mass flow rate, the number of compressors, compressor inlet pressure and compression ratio, as well as the quantity and composition of expanders. Additionally, an analysis of exergy destruction and exergy efficiency was carried out for the components within the system. Remarkably, while previous design studies of BOG re-liquefaction systems for liquid hydrogen vessels were confined to theoretical and analytical realms, this research distinguishes itself by accounting for practical implementation through equipment and system design.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.278-286
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• 2021

본 연구에서는 단면설계 및 열 교환 장치 위치 변경을 통해 온실의 구조 변경을 진행하였으며, 선행연구를 통해 개발된 모델을 근간으로 하여 개선 여부에 따른 온실 내부 환경을 예측하였다. 단면형상과 열 교환 장치의 개선 후 유속 변화에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였으며, 이 때 온도와 균일도는 각각 평균 0.65℃, 0.75%p 상승함을 확인하였다. 해석대상 온실과 같은 소규모 온실의 경우 방열관의 난방성능 개선보다 FCU에 의해 형성되는 공기 유동이 균일한 환경 조성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 개선 전·후 온실에 환기시스템 적용 시 공기 유동 특성 분석을 위해 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 공기 유동과 공기령은 유사한 분포를 보였으며, 개선 후 온실의 공기령이 개선 전 온실 대비 18초낮게 나타났다. 개선 전·후 온실 시뮬레이션 분석 결과 전체적으로 개선된 온실에서의 평균온도 및 온도 균일도 상승, 최대편차 감소 등 내부 환경의 균일성이 향상됨을 확인하였다. 선행연구로 개발된 모델은 형상 변경, 열 교환 장치 위치 변경 등에 따라 변화하는 온실 내부 환경을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 온실 설계, 온실 내 난방시스템 설계 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국자기학회지
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• 제21권4호
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• pp.136-140
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• 2011

고온에서 운용 중인 설비의 안전성 평가를 위하여 사용기간 동안 열화된 재료의 물성을 측정하여야 하나, 운용 중인 설비에서 열화도가 다른 여러 종류의 시편을 획득하기가 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 열교환기의 튜브와 압력용기의 재료로 널리 사용되고 있는 1Cr-0.5Mo 강을 인공열화시켜 시편으로 사용하였다. 열화도 평가를 위하여 바크하우젠 노이즈의 포락선(envelope)에서 첨두값(peak value) 사이의 간격, 보자력 및 경도를 실온에서 측정하였다. 열화도의 증가에 따라 세 값은 모두 감소하였는데, 이는 기지의 탄화물 입자가 조대화 됨으로써 탄화물 석출에 의한 기지의 연화가 결정립계의 경화보다 우세하게 작용하여 나타나는 것으로 판단되었다. 포락선 첨두값 사이의 간격과 경도값의 선형관계를 이용하여 자기적 특성 측정에 의해 간접적으로 1Cr-0.5Mo 강의 열화도를 비파괴적으로 평가할 수 있는 근거를 제시하였다.

• 자원환경지질
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• 제49권6호
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• pp.459-467
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• 2016

300 m 이상의 장심도 지중열교환기는 도심지나 넓은 부지를 확보가기 어려운 지역에 지열냉난방 시스템을 경제적으로 설치하는데 유리하다. 그러나 실제 시공에서는 여러 가지 문제들로 인하여 보편적으로 시도되지 않았고, 일반적으로 100 ~ 200m 심도로 설치되어 왔다. 본 연구에서는 일반적인 시추공 직경 150 mm에 U 파이프는 50A 규격으로 외경 50 mm의 300 m 심도로 지중열교환기를 설치하였다. 고밀도 PE관은 단위 길이당 비중이 $0.94{\sim}0.96g/cm^3$으로 지열공 내부에 채워진 지하수 영향으로 부력이 존재하여, 이를 개선하기 위해 4.6 kg 무게의 금속으로 제작된 하중밴드 10개조를 설치하여 부력의 영향을 감소시켰다. 지중열교환기의 길이 산정 및 성능평가를 위한 기초조사로서 지반조사 및 열응답실험이 실시되었다. 지반내 온도구배는 100 m 심도까지는 주변 지하수 이용에 의한 영향 등으로 $15^{\circ}C$ 정도의 분포를 보이며 그 하부는 $1.9^{\circ}C/100m$의 지온증온율을 나타내고 있다. 열응답실험은 기존에 설정된 표준 방식으로 48 시간 진행되었으며 평균 주입전력은 17.5 kW이며 평균 순환수 유량은 28.5 l/min, 그리고 평균 입출구 온도차는 $8.9^{\circ}C$로 나타났다. 측정된 지중열전도도는 3.0 W/mk이며, 공내열저항은 0.104 mk/W로 나타났다. Stepwise 평가에서 지중열전도도 변화는 초기 13시간을 제외한 이후에는 표준편차가 0.16으로 매우 안정된 값으로 수렴한 것으로 나타났다. 그리고 공내열저항의 민감도를 분석한 결과 파이프의 구경과 그라우팅 물질의 열전도도가 증가함에 따라 그 값이 미미하게 감소하는 경향을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.419-425
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• 2017

본 연구에서는 벤치급 건식 $CO_2$ 포집 성능평가 장치에서 흡수반응기 내부의 구조와 형태에 따른 K-계열 흡수제(KEP-CO2P2, 한국전력공사 전력연구원)의 성능특성을 확인하였다. 흡수반응기 혼합영역(mixing-zone)에 구조와 형태가 다르게 제작된 두 종류의 열교환기가 적용되었으며, 각각 CASE 1과 CASE 2로 나뉘어 동일한 조업조건으로 연속운전을 수행하였다. 연속운전동안 흡수반응 온도는 $75{\sim}80^{\circ}C$, 재생반응 온도는 $190{\sim}200^{\circ}C$, 그리고 반응기체($CO_2$) 농도는 12~14 vol%으로 설정하였다. 특히 흡수제의 흡수능 비교를 위해 흡수반응기 혼합영역의 차압을 400~500 mm$H_2O$로 유지하며 운전하였다. 또한 반응 후 채집한 시료는 반응성 비교를 위해 TGA를 이용하여 물성분석을 하였다. CASE 1 실험에서 $CO_2$ 제거효율과 동적흡수능은 각각 64.3%, 2.40 wt%으로 산출 되었고, CASE 2 실험에서 $CO_2$ 제거효율과 동적흡수능은 각각 81.0%, 4.66 wt%으로 산출되었다. 또한 반응 후 흡수제에 대한 TGA 측정 결과의 무게감량을 이용하여 흡수제의 동적흡수능을 계산한 결과, CASE 1과 CASE 2 실험에서 반응 후 흡수제의 동적흡수능은 각각 2.51 wt%와 4.89 wt%으로 산출되었다. 결론적으로 동일한 조업조건에서 흡수반응기 내부에 삽입되는 열교환기의 구조와 형태에 따라 흡수제의 성능 차이가 있는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.9-18
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• 2013

이상 횡 유동은 응축기, 증발기와 원자로 증기발생기와 같은 쉘과 튜브의 열 교환기에서 볼 수 있다. 이상 유동장에 놓인 구조물에 작용하는 수동력을 이해하기 위해서는 이상유동의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 이상 유동의 유동특성과 유동변수를 소개하고 관군에서의 압력손실과 실린더에 작용하는 압력분포에 의한 수동력을 평가하기 위한 실험을 수행하였다, 실험부 입구에서 이상유동은 혼합되었으며 실험은 횡 방향 이상 유동장에 놓인 정규 삼각형 배열을 갖는 관군을 사용하여 수행하였다. 관군에서의 흐름방향 압력손실을 측정하여 이상유동의 마찰승수를 계산하고 이론적 결과와 비교하였다. 또한 특정 실린더에 작용하는 원주 방향 압력 분포의 측정결과와 이상유동의 기초이론에 근거하여 압력손실계수의 분포 및 항력계수에 미치는 체적건도와 단위면적당 질량유량의 효과를 평가하였다. 튜브 표면에 작용하는 측정된 압력을 수치해석방법으로 적분하여 항력계수를 계산하였다. 작은 질량 유량의 경우에 측정된 마찰 승수는 기존의 이론 결과와 잘 일치하며 압력분포에 의한 항력계수에 작용하는 기공률의 영향은 기존의 실험결과와 정성적으로 유사한 경향을 보이고 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권4호
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• pp.386-395
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• 2010

국내 원자력 증기발생기 관리프로그램 통합지침서는 와전류검사 장비 및 기법에 대한 자격인정 절차를 규정하고 있다. 이러한 자격인정 절차에는 두 가지 방법이 있다. 첫 번째는 열교환기에서 인출된 튜브 혹은 인공결함에 의한 결함 발생기구 및 기법을 사용하여 장비 혹은 탐촉자를 인정한다. 두 번째는 이미 인정된 장비 혹은 탐촉자 특성과 동등함을 입증할 경우, 즉 검사기술사양서에 기술된 필수변수 범위가 만족된다면 인정절차 없이 이미 인정된 장비 혹은 탐촉자를 대체하여 사용할 수 있다. 본 논문은 국산화 개발된 보빈탐촉자와 이미 해외에서 인정된 보빈탐촉자의 특성을 비교 수행한 결과를 수록하였다. 탐촉자의 전기적 특성평가를 위해 임피던스 및 공진주파수를 측정하였으며, 자기장 특성평가를 위해 유효주사 자기장 폭 측정, 충전율 계수 측정, 깊이계수 측정, 축방향 길이계수 측정, 횡방향 폭계수 측정, 위상각 대 깊이곡선 측정 및 직류포화세기를 측정하였다. 본 특성시험 결과 두 종류의 탐촉자 특성이 거의 동등한 것으로 평가됨에 따라 향후 현장 적용을 위한 기반을 구축한 것으로 판단된다.

• 미생물학회지
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• 제39권4호
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• pp.283-287
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• 2003

본 연구에서는 에어컨 내에서 서식하는 세균을 분리하여 동정하였고 이들 에어컨에 대한 위생 관리에 대하여 조사하였다. 20개의 에어컨 냉각기에서 8종의 세균이 분리, 동정되었는데 그것들은 가장 많이 분리 동정된 Pantoea sp.를 비롯하여 Bacillus circulans, Bacillus pumilus, Corynebacterium, Flavimonas oryzihabitans, Ochrobacterum anthropi, Micrococcus sp., non fermented bacilli (NFB)이었다. 한편 에어컨 사용자 1,322명을 대상으로 에어컨의 위생관리 상태에 대하여 조사하였는데 설문자의 1,138명(86%)이 에어컨 사용시 환기를 하는 것으로 나타났다. 에어컨 청소에 있어서 1,128명(85%)이 청소를 하는 것으로 나타났지만 에어컨의 오염원들이 되는 에어컨의 필터 청소는 864명(66%)이 하지 않는 것으로 나타났고 에어컨의 열교환기는 1089명(82%)이 하지 않는 것으로 나타났다. 이런 결과로 상기에서 언급된 세균들과 같은 에어컨 오염원이 증가하면 호흡기 질환과 같은 인간의 질병을 초래할 수 있다는 것을 알 수 있었고 따라서 에어컨 사용시 에어컨의 오염원제거와 위생관리는 에어컨내 세균으로부터 발생되는 인간의 질병을 예방할 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.339-347
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• 2018

화석연료로 인한 환경문제 및 기후변화 대응을 위해 신재생에너지 공급비중은 매년 증가하고 있으며 현재 폐기물 에너지는 신재생에너지 생산량의 60% 가량을 차지하고 있다. 그러나 폐기물은 화석연료에 비해 낮은 발열량을 가지고 여러 유해물질이 포함되어 있어 발전용 보일러에 적용 시 다양한 문제를 발생시킨다. 특히 연료 내 염소성분은 보일러 열교환부에 슬래깅 및 파울링을 증가시켜 열효율 감소와 고온부식의 주요 원인이 되며 설비 가동률을 낮추고 운전비용을 증가시킨다. 본 연구에서는 염화알칼리에 의한 과열기 소재의 부식특성 분석을 위해 과열기용 주요 금속소재(ASME SA213/ASTM A213 T2, T12 and T22 합금)를 대상으로 고온부식 실험을 수행하고 무게 감량법과 주사전자현미경 에너지분산분광기(SEM-EDS)를 활용해 다양한 조건에 따른 부식특성을 분석하였다. 실험 결과 온도 및 염화물 함량이 높을수록 부식이 증가하였으며 NaCl보다 KCl의 부식성이 더 높음을 확인하였다. 또한 소재의 크롬함량이 높을수록 염화알카리에 대한 내부식 특성이 우수하게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.163-172
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• 2024

본 연구에서는 이산화탄소를 배출하지 않고 수소를 운반할 수 있는 그린 암모니아 공정의 효율적인 설계를 위해 암모니아 액화 시나리오를 다르게 설계하고 이에 대한 경제성 및 환경 영향도 평가를 수행하였다. 순도 99.9 mol%의 148 kmol/hr 액화 암모니아를 생산물로 얻는 것을 목표로 설정하였고 후처리 단계에서 냉각단계 전 기-액분리를 통해 일정량의 액화 암모니아를 분리하고 고압에서 냉각하는 고압 냉각 공정과 기-액분리 과정 없이 바로 감압 후 냉각하여 기-액분리를 시켜 최종생산물을 얻는 저압 냉각 공정의 두 가지 케이스를 설정했다. 이에 대한 타당성 평가를 위해 Aspen Plus를 활용한 시뮬레이션을 수행하였다. 고압 냉각 공정은 많은 기-액분리 공정과 열교환기를 사용하여 초기장치 비용이 부담되지만 상대적으로 총 유틸리티 비용이 91.03 $/hr, duty가 2.81 Gcal/hr 낮아 유지비용이 적게 든다. 저압 냉각 공정은 초기 장치 비용이 낮고 운전이 용이하지만 급격한 압력 강하로 운전이 불안정한 것을 확인 하였다. 환경 영향도 평가 결과 고압 냉각 공정이 저압 냉각 공정보다 전력 사용량을 기준으로 산출한 이산화탄소 환산톤 배출 계수가 0.83 tCO₂eq 더 낮아 환경친화적 임을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 향후 그린 암모니아 합성 공정에서 여러 상황에 적절한 설계안을 도출할 수 있는 데이터베이스를 확보할 수 있다.