• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.165-174
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• 2010

석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제24권4호
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• pp.367-376
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• 2009

본 연구에서는 초임계 이산화탄소 추출기술의 scale-up을 위한 기초 연구로서 추출 용량이 다른 두 종류의 초임계 추출장치를 사용하여 추출기 용량, 초임계 이산화탄소의 흐름방향, 캐놀라 씨앗 입자의 크기, 온도, 압력 등의 공정변수가 캐놀라 오일의 추출 속도와 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 분쇄된 씨앗의 입자 크기가 작을수록 추출 효율이 증가하였으며, 약 330 bar 이하의 압력에서는 온도가 증가함에 따라 추출 효율이 감소하고, 330 bar 이상의 압력 범위에서는 온도 증가와 함께 추출 효율이 증가하는 crossover 지점이 나타나는 것을 확인하였다. 추출기의 용량을 10배 증가시킨 경우 추출용량이 추출 수율에 거의 영향을 미치지 않는 다는 것을 알 수 있었으며, 초임계 이산화탄소가 추출기 아래에서 위로 흐르는 경우 반대 방향에 비해 추출 속도가 훨씬 더 높다는 사실을 확인하였다. 또한, 초임계 이산화탄소로 추출된 캐놀라 오일의 트리글리세라이드와 지방산의 조성은 유기용매 추출에 의해 얻은 오일의 조성과 비슷하였으며, 추출 시간이나 초임계 유체의 흐름 방향에 따라서도 오일 조성에 큰 변화가 없음을 확인하였다.

• 분석과학
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• 제37권3호
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• pp.143-154
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• 2024

건강기능식품공전은 기능성 원료의 지표(기능)성분에 대해 시험법을 고시하고 있다. 본 연구에서는 공전에서 제공하는 비타민C 시험법을 개선하고 정량을 위한 크로마토그래프법 조건의 조정 가능 범위에 대한 데이터를 검토하였다. 우선적으로 이동상 조건인 용매 조성, 염 농도, pH, 컬럼 온도를 조정해 보았으며, 특히 pH의 조절에 따라 완충용액으로부터 유래한 피크가 목적 성분인 비타민C와 명확히 분리될 수 있음을 개선된 시험법으로 확인하였다. 고정상 규격인 컬럼 내경, 컬럼 길이 및 고정상 입자 크기의 조정에 따라 성분의 머무름시간이 일부 조정되었으나, 이론단수는 유사한 수치를 나타냄으로써 목적 성분의 분리 및 정량적 분석에 영향을 주지 않았다. 변경된 컬럼 규격에 따른 유량 변경식은 USP <621> Chromatography 및 국내 식품의약품안전처의 [의약품 등 시험방법 밸리데이션 가이드라인 해설서]에서 제시하는 공식을 근거로 컬럼 규격(내경, 길이, 입자 크기)을 고려한 새로운 공식을 도출하였으며, 비타민 복합제에 대한 적용성 평가 결과, 변경된 고정상 및 유량에도 비타민C에 대한 높은 선택성을 보였다. 결론적으로, 크로마토그래프법 조건 일부의 변경을 통해서 비타민C를 최적으로 분리 및 검출할 수 있음을 확인하였으며, 등용매 용리를 활용하는 시험법에서 액체크로마토그래피의 이동상 및 고정상 조건을 조정 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.66-78
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• 2013

80 kW RF 플라즈마 토치 시스템을 개발하기 위하여, 토치 시스템에 대한 온도, 유체 거동 분석 등의 보다 많은 정보의 추출을 위하여 3차원 시뮬레이션을 진행했다. 파우더 주입관 위치, 입력 전류 변화에 따른 플라즈마 생성 특성, 세라믹 원통관 길이에 따른 플라즈마 방전 특성, 및 공정가스 유량에 따른 플라즈마 온도특성 등을 시뮬레이션 했다. 시뮬레이션을 통해 설계 제작된 RF 열 플라즈마 토치의 경우, 최대 89.3 kW까지 파워 인가가 측정되었다. 개발된 80 kW급 RF 열 플라즈마 토치 시스템의 양산성 평가로 Si 나노분말을 제조하고 특성을 고찰하였다. Si 나노분말의 생산량이 평균 539 g/hr의 양산 수준과 71.6%의 높은 수율을 달성했으며, 제조된 나노 분말은 $D_{99}/D_{50}$가 1.98의 좋은 입경 균일 분포도를 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권6호
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• pp.385-391
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• 2000

염화철(Ferrous Choloride) 증기의 고온 수소환원 반응을 통한 미립질 철분말의 생성속도에 대한 이론적인 해석돠 실험을 수행하였다. 철분말의 생성기구는 염화철이 증발하여 생성된 증기와 운반가스인 알곤을 혼합하여 반응부로 유입시키고 수소에 의한 고온환원반을을 통하여 철분말과 함께 부산물인 염화수소(HCI) 가스를 얻게 된다. 생성된 반응부 후미에 설치한 유기용매 포집기를 이용하여 회수하였으며, 염화수소는 가성소다 수용액에 흡수시키고 이를 적정함으로써 초기 반응물인 염화철의 전환율을 계산하였다. 반응속도식의 반응물에 대하여 1차반응(1st-order reaction)이고 염화철 증가와 운반체인 알곤가스가 평형상태일 때의 속도상수는 $k=7,879exp(-53,840/RT)\textrm{dm}^3/mole.sec$으로 표시되며, 이때의 활성화에너지는 53.84kJ/mole이었다. 철분말의 TEM 사진에 의하면 입도범위는 $0.1~1.0{\mu\textrm{m}}$이며, 반응온도 및 가스유량에는 크게 영향을 받지 않는것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권spc1호
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• pp.813-826
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• 2020

본 연구는 2014년부터 2016년까지 경기도 파주시에 도입된 스마트워터시티(Smart Water City, SWC) 사업의 효과를 사업목표 대비 달성도 중심으로 분석한다. SWC란, 상하수도 시설에 ICT를 접목하여 물 관리의 효율화를 도모하는 스마트 물 관리시스템(Smart Water Management System, SWMS)을 바탕으로 건강한 물 공급체계를 구현한 물의 도시를 말한다. 본 연구는 SWC 사업의 효과성을 평가하기 위하여 사업목표에 상응하는 평가 기준을 수립하고, 사업 시행 전후의 값(산출물)을 비교 분석한다. 분석 결과, SWC는 공급과정의 수량 및 수질 관리를 강화하고 수돗물의 신뢰도 및 음용률을 제고하는데 기여하였다. 구체적으로는 평균 유수율 및 누수저감량 향상, 수질감시시스템의 확산, 배수관로의 부유성 입자농도 및 탁도 감소 등을 달성하였다. 이는 명확한 목표 설정과 달성을 위한 구체적인 실행 방안, 그리고 시민들을 위한 적극적이고 집중적인 서비스가 제공되었기에 가능하였다. 수량 및 수질과 관련된 대부분의 수치상에서 SWMS 도입 이전 대비 개선된 성과를 보였다는 점은 스마트워터시티의 긍정적인 효과로 볼 수 있다. 그러나 산출물에 대한 계량화된 분석은 긍정적인 변화에 끼친 다른 외부요인을 밝히는 데는 한계를 보인다. 향후에는 SWC 확산을 위한 가이드라인과 더욱 포괄적이고 구체적인 평가지표가 마련되어야 하며, SWMS은 이용자의 필요를 고려하여 개발되어야 할 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권1호
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• pp.41-50
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• 2010

소형선박에서 운영이 가능한 연안용 benthic chamber(BelcI)를 개발했다. 운영상에 유연성이 큰 BelcI는 연안 저층 경계면 연구에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 판단된다. BelcI는 몸체, 자동채수기, 교반기 및 전자제어부로 구성된다. 운영상에 유연성을 극대화하기 위해 몸체는 사각 셀 단위의 2단 구조로 설계했다. 센서신호의 증폭, 교반기 및 채수장치 제어회로를 초 전력 소모 회로로 구성하여 외부 전원장치를 제거했다. PIV(particle image velocimetry)기법으로 측정한 chamber 내부의 유체유통은 전형적인 radial-flow impeller의 특성을 나타냈다. chamber내 물의 혼합 시간은 약 30초로 추정되었으며, 바닥면에서 shear velocity($u^*$)는 약 $0.32\;cm\;s^{-1}$였다. 산경계층(DBL) 두께는 약 $180{\sim}230\;{\mu}m$였다. 현장에서 측정한 산소소모율은 약 $84\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d_{-1}$로 선상배양결과 보다 2배 이상 컸다. 저층 영양염 플럭스는 "질산+아질산"이 $0.18\;{\pm}\;0.07\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 암모니움이 $2.3\;{\pm}\;0.5\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 인산인이 $0.09\;{\pm}\;0.02\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 규산규소가 $23\;{\pm}\;1\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$로 추정되 었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권2호
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• pp.553-558
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• 2012

A simple new method was developed for the determination of betaine in Fructus Lycii using hydrophilic interaction liquid chromatography with evaporative light scattering detection (HILIC-ELSD). Good chromatographic separation and reasonable betaine retention was achieved on a Kinetex HILIC column ($2.1{\times}100mm$, $2.6{\mu}m$) packed with fused-core particle. The mobile phase consisted of (A) acetonitrile and (B) 10 mM ammonium formate (pH 3.0)/acetonitrile (90/10, v/v). It was used with gradient elution at a flow rate of 0.7 mL/min. The column temperature was set at $27.5^{\circ}C$ and the injection volume was $10{\mu}L$. The ELSD drift tube temperature was $50^{\circ}C$ and the nebulizing gas (nitrogen) pressure was 3.0 bar. Stachydrine, a zwitterionic compound, was used as an internal standard. Calibration curve over $10-250{\mu}g/mL$ showed good linearity ($R^2$ > 0.9992) and betaine in the 70% methanol extract of Fructus Lycii was well separated from other peaks. Intraand inter-day precision ranged from 1.1 to 3.0% and from 2.4 to 5.3%, respectively, while intra- and inter-day accuracy ranged from 100.0 to 107.0% and from 94.3 to 103.9%, respectively. The limit of quantification (LOQ) was $10{\mu}g/mL$ and the recoveries were in the range of 98.2-102.7%. The developed HILIC-ELSD method was successfully applied to quantitatively determine the amount of betaine in fourteen Fructus Lycii samples from different locations, demonstrating that this method is simple, rapid, and suitable for the quality control of Fructus Lycii.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권1호
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• pp.18-24
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• 2016

광물탄산화는 이산화탄소를 칼슘, 마그네슘 등을 함유한 금속산화물과 반응시켜 영구적으로 저장하는 기술이다. 본 연구에서는 직접탄산화 방법으로 이산화탄소를 저장하기 위해 해수와 알칼리성 산업부산물인 제지슬러지소각재(PSA)를 사용하였다. 다양한 실험을 통해 해수와 PSA를 이용한 직접탄산화 반응의 최적 용매의 양(해수와 PSA의 혼합비)과 반응시간을 찾았고, PSA를 이용한 직접탄산화 반응에 해수와 초순수를 각각 용매로 사용했을 때의 이산화탄소 저장량을 비교하였다. 이산화탄소 저장량은 탄산화반응 후 고체증가량과 열중량분석 결과를 이용해서 계산하였다. 실험에 사용한 PSA는 미세하고 67.2%의 칼슘을 포함하였다. $25^{\circ}C$, 1기압에서 해수를 PSA와 혼합하여 이산화탄소를 0.05 L/min 유량으로 주입하는 탄산화반응의 최적 용매의 양과 반응시간은 각각 5 mL/g, 2시간이었다. 해수와 초순수를 용매로 사용해서 PSA와 각각 혼합한 다음 탄산화했을 때, 이산화탄소 저장량은 각각 113, $101kg\;CO^2/(ton\;PSA)$이었다. 해수를 사용하여 탄산화한 고체는 대부분 calcite 형태의 탄산칼슘과 소량의 탄산마그네슘으로 구성되어있었고, 초순수를 사용했을 때의 고체도 calcite 형태의 탄산염임을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권9호
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• pp.636-643
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• 2011

초음파를 사용한 슬러지 가용화는 슬러지 부피 감소 및 혐기성 바이오가스 생산시의 소화효율 강화를 위해 그 이용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 세 종류의 슬러지(G 하수처리장의 반송슬러지, 잉여슬러지와 혼합슬러지)를 대상으로 가장 효율적인 가용화를 위해 전기장단독처리와 초음파단독처리 및 전기장-초음파 복합처리를 연구하였다. 폐쇄된 회로로서, 평균 $0.7m^3/h$의 유량으로 200 L의 슬러지(이는 1시간당 3.5회 처리에 해당)를 24시간 동안 84회까지 연속적으로 가용화 공정을 통과시켰다. 전기장만 단독으로 적용하였을 때의 경우 슬러지 종류와 관계없이, 처리 전과 후에 어떤 sCOD/tCOD 변화도 발생하지 않았다. 그러나 초음파 단독 또는 복합된 공정을 이용한 경우 통과횟수에 따라 두 방법 모두 슬러지 가용화율이 증가하였고 복합된 경우 더 크게 증가하였다. 또한, 입자의 직경(0.9)과 직경(0.5)이 원 슬러지보다 감소하는 동시에 VSS/TSS는 2~6% 범위까지 감소하였다. 잉여슬러지와 혼합슬러지에는 전기장 및 초음파 복합처리가 더 적합했던 것에 비해 반송슬러지는 초음파 처리가 더 가용화를 효과적으로 촉진하였다. 가장 효율적인 슬러지 파괴를 위해서는 슬러지 종류에 따라 가용화 공정이 선택적으로 적용되어져야 할 것으로 판단할 수 있었다.