• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제26권4호
• /
• pp.464-471
• /
• 2002

Porosity formation in partial penetration welds by high power lasers is a serious problem in industry. There are two main causes that induce porosity formation. One form of porosity is due to gases (e.g. hydrogen, oxygen) dissolving into the weld pool because of the high temperature and then the rapid solidification traps gases as a bubble in the weld metal. The second problem is voids formed by the keyhole collapsing due to unstable keyhole fluid dynamics. The voids that form at the bottom of the keyhole are relatively large and irregular in shape compared to the gas bubbles; this void formation is the primary concern in this paper. The reduction of voids formed by keyhole collapse is achieved by improving the stability of keyhole. Two methods to improve keyhole stability are discussed in this paper: pulse modulation and beam incident angle. Pulse modulation of the laser beam was performed between 100 Hz and 500 Hz to find out the optimum frequency for the keyhole dynamics. The incident beam angle changed the impact angle of the laser beam to the work surface in a range of 0 to 25 degrees. Glycerin in a semi-solidified state is used as a medium for performing the welding because its transparency allows of visualization of the keyhole.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2001년도 추계학술발표회 초록집
• /
• pp.56-56
• /
• 2001

Ni-W alloy deposit is one of the best alternatives to hard chromium plating because of its good mechanical properties (high hardness, high strength, and good wear resistance). Ni-W alloy is deposited from weakly acidic or alkaline electrolytic bath with nickel sulfate, sodium tungstate or APT, and some kinds of organic hydroxy-acid complex and ammonia salts. W content of the deposit can be changed from 0 to 5Owt% and the coating with high W content is more attracted. But, meanwhile, the deposited layers are always found high internal stress, which cause them to become brittle and to bond insufficiently with the substrate. On the second hand, as the W content is incresed, the current efficiency reduced, which results in large quantities of hydrogen evolution and then produces bubbles on surface and pitting appearance In this paper, the influence of some additives on Ni-W alloy electroplating was investigated by means of compositional analysis and SEM. The initial results showed that 2-butyne-1,4-diol was the best brightener for Ni-W plating process. It could brighten and level deposit, but decreased the cathodic current efficiency. Its optimum concentration range is from O.lgjL to 0.5gjL. Besides, three kinds of additives including 2-butyne-1,4-diol were examined with Dagguchi method.

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.61-71
• /
• 2000

수용액 속에 강력초음파를 조사(照射)하면 공동화기포 (cavitation bubble) 속의 매우 높은 온도의 열에 의해 수증기가 해리되어 OH (hydroxyl radical) 과 H (hydrogen radical) 이 생성되고 그것들이 수용액 속에 함유되어 있는 물질들을 산화 또는 환원시켜 분해시키며, 한편으로는 과산화수소를 생성한다. 따라서 생성된 과산화수소의 양과 유기물질의 초음파 분해반응메카니즘과는 상관관계가 있을 것임을 예측할 수 있으며, 이러한 예측을 확인하기 위해 공기로 포화시킨 증류수와 그 증류수에 각각 TCE, Benzene, 그리고 2,4-DCP 등 세 가지 유기물질들을 용해시킨 수용액으로부터 생성된 과산화수소의 양을 측정하고 그 결과를 분석하였다. 그 결과, 생성된 과산화수소의 양은 증류수>TCE수용액>2,4-DCP수용액 >benzene수용액의 순으로 많고 유기물질의 농도가 낮을수록 적어 TCE는 높은 온도의 수용액에서는 고온과 고압인 공동화기포내와 그 공동화기포가 파열될 때 그 주위에서 직접 열분해되고 저농도의 수용액에서는 라디칼반응에 의해 분해되며, 벤젠과 2,4-DCP는 열분해 및 라디칼반응에 의해 분해된다고 제안된 초음파 분해반응메카니즘과 일치함을 나타내었다. 사용한 실험변수인 초음파의 주파수와 음향출력, 그리고 시료물질의 농도 등의 영향은 주파수가 높고 음향출력이 낮을수록 과산화수소의 생성량이 적어 수중에 강력초음파를 조사(照射)하였을 때의 에너지원인 공동화와 이들 변수와의 관계에 대한 초음파이론과 일치하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.102-102
• /
• 2016

Water, which is most abundant in Earth surface and very closely related to all forms of living organisms, has a simple molecular structure but exhibits very unique physical and chemical properties. Even though tremendous effort has been paid to understand this nature's core substance, there amazingly still lefts much room for scientist to explore its novel behaviors. Especially, as the scale goes down to nano-regime, water shows extraordinary properties that are not observable in bulk state. One of such interesting features is the formation of nanoscale bubbles showing unusual long-term stability. Nanobubbles can be spontaneously formed in water on hydrophobic surface or by decompression of gas-saturated liquid. In addition, the nanobubbles can be generated during electrochemical reaction at normal hydrogen electrode (NHE), which possibly distorts the standard reduction potential at NHE as the surface nanobubble screens the reaction with electrolyte solution. However, the real-time evolution of these nanobubbles has been hardly studied owing to the lack of proper imaging tools in liquid phase at nanoscale. Here we demonstrate, for the first time, that the behaviors of nanobubbles can be visualized by in situ transmission electron microscope (TEM), utilizing graphene as liquid cell membrane. The results indicate that there is a critical radius that determines the long-term stability of nanobubbles. In addition, we find two different pathways of nanobubble growth: i) Ostwald ripening of large and small nanobubbles and ii) coalescence of similar-sized nanobubbles. We also observe that the nucleation and growth of nanoparticles and the self-assembly of biomolecules are catalyzed at the nanobubble interface. Our finding is expected to provide a deeper insight to understand unusual chemical, biological and environmental phenomena where nanoscale gas-state is involved.

• 산경연구논집
• /
• 제9권12호
• /
• pp.23-29
• /
• 2018

Purpose - The purpose of this study is to apply a cost effective ultrasonic odor reduction method that generated micro-bubbles using ejector to the Southeast Asian wastewater market. Research design, data, and methodology - A leather maker located in Ansan-city, Gyunggi-do, South Korea was sampled from the collection tank to select experimental materials. Experimental setup consisted of circulating water tank-air ejector-ultrasonic device, and circulating wastewater. Sample analysis was performed by CODcr, T-N, T-P, and turbidity by the National Environmental Science Institute. Results - Experimental results show that it is most effective in removing odors when the frequency range of ultrasonic wave is 60~80 Khz and the output is 200 W. It showed that the concentration of complex odor dropped from a maximum of 14,422 times to a minimum of 120 times. Also, analysis of ammonia and hydrogen sulfide in specific odor substances has shown that they were reduced from 1.5 ppm to 0.4 ppm and from 0.6 ppm to 0.1 ppm, respectively. Conclusions - It is possible to shorten more than 12 hours in the treatment of micro-organisms. It can be seen that the processing time of odor after ultrasonic treatment in the pre-treatment facility is reduced by 25% when compared to the resultant micro-organisms after the chemical treatment, that is, the time of the bio-treatment of micro-organisms. Based on the results, it was confirmed that the pre-treatment method using the ultrasonic and the air ejector device of the experiment shows the effect of reducing the water pollutants and odor more effectively in a relatively short time than the conventional advanced oxidation method.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.16-16
• /
• 2011

Plasmas in saline solutions receive considerable attention in recent years. How the operating parameters influence the plasma characteristics and how the electrode erosion occurs have been topics that require further study. In the first part of this talk, the effect of the frequency on the plasmas characteristics in saline solution driven by 50~1000 Hz AC power will be presented. Two distinct modes, namely bubble and jetting modes, are identified. The bubble mode occurs under low frequencies. In this mode, one mm-sized bubble is tightly attached to the electrode tip and oscillates with the applied voltage. With an increase in the frequency, it shows the jetting mode, in which many smaller bubbles are continuous formed and jetted away from the electrode surface. Multiple mechanisms that are potentially responsible to such a change in bubble dynamics have been proposed and the dominant mechanism is identified. From the Stark broadening of the hydrogen optical emission line, electron densities in both modes are estimated. It shows clearly that the driving frequency greatly influences the bubble dynamics, which in turn alters the plasma behavior. In the second part, the study of the erosion of a tungsten electrode immersed in saline solution under conditions suitable for bio-medical applications is presented. The electrode is immersed in 0.1 M saline solution and is positively or negatively biased using a DC power source up to 600 V. It is identified that when the electrode is positively biased, erosion by the surface electrolytic oxidation is the dominant mechanism with an applied voltage below 150 V. An increase in the applied voltage leads to the formation of the plasma and the damage by the plasma and the thermal effect becomes more prominent. The formation of the gas film at the electrode surface leads to the formation of the plasma and hinders the electrolytic erosion. In the negatively-biased electrode, no electrolytic oxidation is seen and the damage is mostly likely due to the plasma erosion and the thermal effect.

• 한국표면공학회지
• /
• 제54권4호
• /
• pp.184-193
• /
• 2021

This study demonstrates formation behavior and morphological changes of PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) films on AZ91 Mg alloy as a function of pre-treatment time in 1 M HF solution at 25 ± 1 ℃. The electrochemical behavior and morphological changes of AZ91 Mg alloy in the pre-treatment solution were also investigated with pre-treatment time. The PEO films were formed on the pre-treated AZ91 Mg alloy specimen by the application of anodic current 100 mA/cm² of 300 Hz AC in 0.1 M NaOH + 0.4 M Na₂SiO₃ solution. Vigorous generation of hydrogen bubbles were observed upon immersion in the pre-treatment solution and its generation rate decreased with immersion time. It was also found that 𝛽-Mg₁₇Al₁₂ in AZ91 Mg alloy was dissolved and a protective thin film of MgF₂ was formed on the AZ91 Mg alloy surface during the pre-treatment process in the 1 M HF solution. PEO film did not grow on the AZ91 Mg alloy specimen when the surface was not pre-treated and irregular PEO films with nodular defects were formed for the specimens pre-treated up to 1 min. Uniform PEO films were formed when the AZ91 Mg alloy specimen was pre-treated more than 3 min. The growth rate of PEO films on AZ91 Mg alloy increased significantly with increasing pre-treatment time.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제40권4호
• /
• pp.173-181
• /
• 2016

2016년부터 배출통제지역(ECA : Emission Control Atea)을 운항하는 선박에 대하여 배출되는 NOx(질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량 감소규제가 강화되었다. 상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 탈질장비 중 선택적 촉매 환원(SCR : Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 효율이 높고 상업적으로 많이 활용되고 있으나, 높은 온도에서 요소수가 활성화되는 단점이 있다. 이에 초미세기포를 이용하여 낮은 온도에서도 반응할 수 있는 요소수 및 요소수 활성화 기기를 개발하여 상기의 문제점들을 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 SCR 시스템의 효율성을 향상시키는 방안을 마련하기 위하여, ANSYS-CFX package를 이용한 전산유체역학(CFD : Computational fluid dynamics)기법을 사용하였다. Navier-Stokes 방정식을 해석의 지배방정식으로 적용하여 SCR 시스템의 점성유동해석 시뮬레이션을 수행하였다. SCR 시스템의 형상은 CATIA V5를 사용하여 3D 모델링을 하였고, SCR 시스템의 효율성을 비교하기 위해 요소수 분사 노즐의 위치를 요소수 분사 노즐은 배기관의 입구로부터 1/3, 1/2, 2/3로 변경하며 확인하였다. 또한, 노즐의 분사구 수가 SCR 시스템의 효율에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분사구 수가 4, 6, 8개일 경우를 시뮬레이션 하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 배기관 입구에 가까울수록, 분사구 수가 많을수록 효율이 향상됨을 확인하였다.

• 대한화학회지
• /
• 제46권4호
• /
• pp.363-377
• /
• 2002

이 연구의 목적은 중${\cdot}$고등학교 교과서에 제시된 볼타전지에 대한 문제점을 분석하여 개선 방안을 제시하는데 있다. 이를 위하여 과학 교과서 중 관련 단원 내용을 분석하였으며 추출한 문제점을 실험을 통해 해결하였고 이를 바턍으로 교과서의 개선 방향을 제안하였다. 교과서 분석 결과, 화학전지의 작용 여부를 확인하는 방법, 아연판에서 수소 기체가 발생하는 이유에 대한 설명, 기전력에 대한 실험연구 결과, 전극용어 사용의 통일, 전류에 대한 설명 등 에 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안을 제시하였다. 기전력에 대한 실험연구 결과, 기전력 측정 값에 대한 과학적인 설명은 각 전극에서의 산화환원 반응에 대한 기전력과 표준 환원 전위, 전기음성도, 일함수, 이온화 에너지 등과 같은 전극의성질을 함께 고려하여 설명해야 함을 알 수 있었다. 이는 볼타전지의 기전력이 여러 가지 요인에 영향을 받기 때문이다. 이와 같이 볼타전지의 기전력에 대한 정확한 설명은 용이 하지 않으므로 볼타전지는 화학전지의 도입 부분에서 역사적으로만 간단하게 기술하고 개념 설명은 다니엘 전지를 이용하여 기술하는 방향으로 교과서를 개선 할 것을 제한하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권1호
• /
• pp.85-95
• /
• 2018

본 연구에서는 폐가스 가습조(유동상호기 및 무산소조)를 포함한 바이오필터공정으로 이루어진 바이오필터시스템을 구축하여, 돈사 및 계사 설비, 퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 황화수소, 암모니아 및 휘발성 유기화합물을 포함한 악취폐가스에 대한 처리효율을 제고하고 적정 작업조건을 구축하였다. 복합 악취폐가스 처리실험에서, 암모니아 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 75%가 제거되고, 후 공정인 바이오필터에서 20%이상 제거되었다. 톨루엔 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 20%가 제거되고, 후공정인 바이오필터에서 70% 이상 제거되었다. 따라서 물에 용해도가 높은 암모니아의 경우에는 폐가스 가습조에서 주로 제거되었고, 용해도가 낮은 톨루엔의 경우는 바이오필터에서 주로 제거되었다. 한편 황화수소는 폐가스 가습조에서 거의 흡수되어 바이오필터에서 검출되지 않았다. 황화수소 및 톨루엔의 공급을 중단하였을 때에, 암모니아 부하는 폐가스 가습조에서 약 65%가 제거되고 후 공정인 바이오필터에서 나머지 약 35% 정도가 제거되어, 거의 100%의 암모니아 부하가 제거되었다. 폐가스 가습조에서는 암모니아 외에 톨루엔 및 황화수소의 부하가 추가된 복합 악취폐가스의 경우보다 약 10% 더 적게 암모니아가 제거되었는데, 이것은 탈질에 필요한 톨루엔과 같은 유기화합물의 공급 중단에 기인하였다. 바이오필터시스템의 feed가, 1)복합 악취폐가스일 때, 2)암모니아 폐가스일 때에; 기존 폐가스 가습조 용수에 yeast extract를 보충한 경우 또는 yeast extract를 첨가하지 않고 탄소원으로 glucose를 첨가한 경우, 각각의 경우에 폐가스 가습조에서 흡수되는 암모니아질소 흡수율은, 각각 약 0.28 mg/min, 약 0.23 mg/min 및 약 0.27 mg/min으로 산출되었다. 한편 각각의 무산소조에서 탈질율은 0.42 mg/min, 0.55 mg/min, 및 약 0.27 mg/min이었다. 또한 폐가스 가습조(유동상 호기조)의 bubble column 모델링에서 유동상 호기조 단위부피당 bubble의 비표면적(a)과 향상된 물질전달계수(E $K_y$)의 곱의 값은 0.12/hr로 평가되었다.