• 한국산업융합학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.19-26
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• 2008

The gas-liquid mass transfer volumetric coefficients in gas-liquid agitated vessels with wire gauge impellers were measured to be compared with those in vessels with disk turbine and paddle impellers. Also mass transfer volumetric coefficients for disk turbine, paddle impeller and wire gauge impeller in cylindrical agitated vessel was measured over a wide range of Reynolds number from turbulent flow to transition regions. The effect of geometries on $k_La$ is clarified experimentally. Mass transfer volumetric coefficients $k_La$ depends only on the power consumption ($P_{gv}+P_{av}$) per unit volume.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.468-471
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• 2022

헬리컬 리본 임펠러 교반조의 중심축과 헬리컬 리본을 지지하는 스트럿의 영향을 실험과 가시화를 통하여 검토한 결과, 액위 변화에 따른 불완전 혼합부의 발생 등 혼합성능에 크게 악영향을 미치는 것은 종 방향의 중심축이 아니라 횡 방향의 스트럿임을 밝혔다.

• KSBB Journal
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• 제14권5호
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• pp.534-538
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• 1999

식물세포배양을 위한 bioreactor의 운전조건 최적화를 위해 Nicotiana tabacum 현탁세포를 model system으로 bioreator의 종류, 교반기의 형태, 그리고 통기량에 따른 세포생장을 관찰하였다. Bioreactor로는 stirred tank bioreactor과 airlift bioreactor를 사용하였으며 두가지 배양기 모두 flask에서의 생장보다 낮은 생장을 보였으며 stirred tank bioreactor보다는 airlift bioreator에서 높은 세포농도를 얻을 수 있었다. 교반기의 종류에 따른 세포의 생장은 큰 차이가 없었으나 hollowed paddle impeller를 사용하였을 경우에는 배양기간 동안 세포의 크기가 작게 유지되었다. 통기량을 0.30 vvm으로 유지하는 경우에 가장 좋은 세포생장을 관찰할 수 있었으며 1.0 vvm이상의 통기량에서는 과도한 foam의 형성과 세포의 갈색화 현상을 보이며 세포의 생장도 저해되었다. 또한 통기량이 증가할수록 세포크기지수가 감소하는 결과를 보였다.

• KSBB Journal
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• 제4권3호
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• pp.221-228
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• 1989

각종 섬유질 효소당화반응조내의 현탁액 혼합교반 양상이 효소당화에 미치는 영향을 검토하기 위하여 3종의 대표적인 bioreactor;vertical impeller type bioreactor-(VITB), horizonatl paddle type bioreactor(TDTB)를 제작하여 그 효용성을 비교 검토하였다. 최적 교반강도는 impel-ler나 paddle로 현탁핵을 교반하는 VITB와 HPTB가 각각 100rpm, 그리고 통자체를 회전시켜 교반하는 TDTB가 200rpm이었으며 TDTB에 부착된 baffle의 형태 및 크기는 큰 영향을 주지 않았다. 또한 VITB나 TDTB의 경우 과다한 교반은 효소의 실활을 유발시켜 오히려 섬유소당화를 저해하였다. 3종의 bioreactor의 최적 교반조건에서의 당화효율을 비교한 결과 VITB가 가장 높았으며 특히 고농도 섬유소 당화시 가장 높은 당화효율을 보여, 가장 효율적인 교반양상을 나타내는 것으로 보인다. 이로 미루어 impeller나 paddle의 물리적 충격에 의한 현탁액의 cellulose network를 파괴시키는 효소반응기가 단순히 교반혼합하는 반응기에 비하여 우수한 결과를 줌을 알 수 있었다. 반면 주어진 양의 당을 생산하는데 소요되는 동력소모를 검토한 결과 TDTB가 VITB에 비하여 다소 낮았으나 고농도의 경우는 급속히 증가되었다. 적절한 bioreactor의 선정에는 기질의 가격, 당화수율, 고농도 당화, 그리고 반응기의 scale-up의 용이성등이 종합적으로 검토되어져야 할 것이다.

• 공업화학
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• 제4권3호
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• pp.537-543
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• 1993

N-헥산과 증류수로 이루어진 비혼화성 액상계에서 교반에 의한 액-액분산을 해석하였다. 교반기는 blade형태가 flat, 60mesh와 40mesh의 금망, 그리고 60mesh금망의 외부에 금속띠를 두른 4가지의 6-bladed turbine 교반기를 사용하였다. 실험결과, 동일한 교반속도에서 유기상의 분산정도와 교반기의 소요동력은 blade형태가 flat>solid edged>60mesh>40mesh의 순서이었으며 유기상의 부피비가 증가할수록 완전분산에 필요한 최소교반속도가 증가되었다. 또한 분산상의 액적의 평균직경은 교반속도의 증가에 따라 감소하였으며 동일한 교반속도에서는 Solid edged$d_{32}$)은 다음과 같이 유기상의 부피비(${\phi}$)와 Weber number($N_{We}$)의 함수로 나타낼 수 있었다.$d_{32}/D=a(1+b{\phi})N_{We}{^{-0.6}}$.

• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.509-516
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• 2006

Rushton turbine, paddle and propeller 임펠러 등 표준적인 임펠러가 부착된 기-액-고 3상교반조에서 고-액간 물질이동계수 $k_L$를 측정하였다. 표준적인 임펠러들에 대한 부유화한계회전수 $N_{js}$는 임펠러 높이와 가스유속에 따라 변했다. 입자부유가 통기에 의존한 Rushton turbine 임펠러의 물질이동계수는 Pgv에만 상관하였다. Rushton turbine, paddle and propeller 임펠러에 대한 물질이동계수 $k_L$은 임펠러의 종류에 의하지 않고 임펠러 위치에 영향을 받았다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권4_2호
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• pp.617-626
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• 2020

The drilling mud is essentially used in oil and gas development. There are several roles of using the drilling mud, such as cleaning the bottomhole, cooling and lubricating the drill bit and string, transporting the cuttings to the surface, keeping and adjusting the wellbore pressure, and preventing the collapse of the wellbore. The fragments from rocks and micro-sized bubbles generated by the high pressure are mixed in the drilling mud. The systems to separate those mixtures and to keep the uniformly maintained quality of drilling mud are required. In this study, the simulation is conducted to verify the performance of the mud tank's agitation capacity. The primary role of the mud tank is the mixing of mud at the surface with controlling the mud condition. The container type is chosen as a mud tank pursuing efficient transport and better management of equipment. The single- and two-phase simulations about the agitation in the mud tank are performed to analyze and identify the inner flow behavior. The convergence of results is obtained for the vertical- and axis-direction velocity vector fields based on the grid-dependency tests. The mixing time analysis depending on the multiphase flow conditions indicates that the utilization of a two-stepped impeller with a smaller size provides less time for mixing. This study's results are expected to be utilized as the preliminary data to develop the mixing and integrating equipment of the onshore drilling mud system.

• KSBB Journal
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• 제24권3호
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• pp.303-311
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• 2009

Bi-staged pH process 하의 jar fermenter system에서 영지의 액체배양 시 효율적인 균사체 및 세포의 다당 생산을 위한 용존산소의 영향을 조사하고, 산소이동용량계수와 발효조 조작변수와의 상관관계를 해석하여 scale up의 조건을 검토, 확립하였다. 교반속도에 따른 용존산소의 농도변화를 살펴본 결과, hi-staged pH process에서 배양 $2{\sim}4$일에 용존 산소의 급격한 감소를 보였으나 용존 산소의 제한은 일어나지 않고, 다시 증가하는 경향을 보였으며, 교반속도가 증가할수록 감소 폭과 깊이는 증가하는 경향을 보였다. 다당 생성은 대수 증식기 이후의 용존 산소농도가 $40{\sim}80%$ 범위일 때 가장 높았으며, 이 보다 낮거나 높은 경우 다당의 생성은 저해되었다. 교반 및 통기에 따른 산소이동용량계수 ($k_La$)와 통기속도 (Vs), 교반속도 (N) 및 impeller 지름 (Di)의 자료로부터 중회귀분석한 결과, 이들 사이의 관계는 다음 식으로 표현할 수 있었다. $$k_La=0.555{\times}Vs^{0.42}{\times}(N^3{\times}Di^2)^{0.33}\;(R^2=0.925,\;p<0.05)$$ 2.6 L 발효조의 경우, 15.43 g/L의 최대 다당 생산량은 400 rpm 및 1 vvm에서 얻어졌으며, 2.6 L 발효조의 최적 산소이동용량계수 값을 적용한 20 및 75 L 발효조에서의 scale up 시험 결과는 서로 잘 일치하였다. 최대의 다당생성을 위한 산소전달계수의 감은 $85.4{\pm}26.70\;h^{-1}$이었다.

• KSBB Journal
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• 제4권2호
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• pp.78-86
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• 1989

에너지소모를 최소화하고 최대의 당화효과를 얻을 수 있는 고효율 당화장치의 개발을 목표로 impeller교반형 bioattritor를 설계, 제작하여 불용성 섬유소를 기질로 실험하였다. Bioattrotor의 효용성과 효소당화촉진 mechan-ism을 규명하였으며, 최적운전조건을 검토하였다. 분쇄 마찰매체함유 반응기에 일정한 탄성계수를 지닌 spiral spring coil을 내장한 torzue측정장치를 개발, 부하되는 torque, power, 그리고 소요에너지를 측정하여 이를 당화촉진과 비교함으로서 bioattritor의 경제성을 검토하였다. 분쇄마찰매체의 첨가량 및 종류, impeller형태, 교반속도는 중요한 요소로서 작용하였다. 비록 더 연구가 필요하나 분쇄마찰매체의 교반에 소모되는 동력은 당화 촉진효과의 증대에 따른 당화시간의 단축과 섬유소의 고효율 전환에 따른 고농도당의 확보등에 의해 보상되리라 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.94-99
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• 2021

2단 Rushton turbine 날개를 장착한 접시바닥형 교반조 내의 유동 상태가 어떤 회전수에서 변화하는 현상을 찾아냈다. 층류 영역에서는 회전수를 변화시켜도 안정적인 도넛 링이 형성되어 혼합 패턴에 특이한 변동은 관찰되지 않았다. 전이영역에서의 평바닥형 교반조에서는 회전수에 변화를 주어도 두꺼운 2개의 미혼합 도넛 링에 변화가 없는 반면, 접시바닥형 교반조에서는 회전수가 450 rpm이 되면 두꺼운 2개의 미혼합 도넛 링이 아주 얇은 3개의 도넛 링으로 바뀌어 혼합이 개선되었다. 접시바닷형 교반조에서는 Re=138~178의 영역에서 링 모양의 미혼합 영역이 3곳에서 나타났고 그 크기도 컸지만, 평바닥형 교반조에서는 Re=116~176에서 링모양의 미혼합 영역은 2곳에서 나타났으며 그 크기도 작았다. 이러한 현상이 관찰되는 조건은 전이영역으로, 방해판을 부착하였을 때가 방해판이 없을 때와 비교하여 동력수가 커지기 시작하는 영역임을 알 수 있었다. 또한 교반 레이놀즈수가 300을 넘어 유동 상태에 약간의 난류가 섞이게 되면, 이 같은 흐름 양상의 단절이 해소되어 완전히 혼합되었다.