Unlike a typical static seals, spring-energized static seals exhibit improvement in leak-tightness by reinforcing the spring inside the aluminum lining. Thus, spring-energized static seals are widely used in various industrial fields, such as aerospace, semiconductors, and petrochemical industries. The primary objective of this study is to develop design guidelines for spring-energized static seals in a wide range of temperatures, including that of cryogenic environments, by analyzing the required performance and influence of design variables through simulations. There are various parameters that can be controlled to design a leak-tight seal. In this study, the finite element analysis (FEA) is performed by controlling the parameters related to the spring and the thickness of the aluminum lining, and the result of the leakage between the seal and the casing is confirmed. Considering the influence of each parameters, all of them are found to be important. However, it is observed that the spring-related variables are more important than the aluminum lining or other variables when complexity is considered. We can identify the threshold value of spring stiffness that changes leak-tight performance of the seal by performing FEA. Simulation results, under the conditions that are considered in this study, show that spring stiffness should be at least 3.6 N/m to maintain leak-tightness caused by the sufficient contact force between the aluminum lining and the upper and lower casings.
오늘날 반도체나 석유 화학 공정과 같이 프로세스 중심의 산업에서는 관측된 자료들 사이에 자기 상관이 존재한다. 자기상관이 존재하는 공정에 대한 관리 방법으로는 관측치를 이용하여 뱃치 평균이 독립에 가까워지도록 뱃치를 구성하여 관리하거나, 관측치의 EWMA (지수 가중치 이동 평균) 통계량을 EWMA 관리도에 적용하는 방법등이 주로 사용되고 있다. 본 논문에서는 관찰치에 대한 관리 방법으로 일반적으로 사용되는 UBM 의 뱃치 크기를 결정하는 방법을 소개하고, ARL(평균 실행 길이)을 기반으로 최적 뱃치 크기를 정하는 방법과 그러한 뱃치 구성에서 공정의 표준 편차를 추정하는 방법을 제안 한다. 자기상관이 존재하는 공정에 대한 개선된 관리도를 제안하고자 한다.
최근에 배출수를 고도 처리하여 재이용하는 기존의 방법에서 벗어나 공정 내에서 용수를 절약함과 동시에 생산 공정의 과학적이고 체계적인 분석을 통하여 용수의 이용률을 극대화한 후 최종 방류함으로써 물이용의 효율성을 높이고자 하는 용수재이용 기술이 많은 관심을 받고 있다. 이에 따라 제지, 석유화학 및 철강 산업 같이 용수를 많이 필요로 하는 용수 과소비 산업의 경우 공정수의 내부 재순환을 최적화 하여 유입되는 공업용수를 저감하는 동시에 재이용수의 사용으로 전체 용수 사용량을 줄이고 폐수의 방류량을 줄이고자 하는 워터핀치기술(water pinch technology)에 대한 관심이 높아지고 있다. 이 기법은 공정수의 재이용을 최적화 시켜 주는 방법을 사용하기 때문에 폐수의 방류량을 줄이면서 전 생산 공정을 대상으로 최적의 공정용수 재이용 라인을 구축할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 총설에서는 공정 설계 단계에서 병목을 찾아 재이용 최적화를 통해 용수 및 폐수 최소화하는 워터핀치 기술과 국내외 산업체에서 용수 재이용 네트워크 설계의 사례연구를 소개하고자 한다. 또한 최근 각광을 받는 에너지와 용수 재이용 네트워크의 동시 설계와 생태산업단지에서 기업간 용수 재이용 네트워크 설계 같은 최신 연구 동향을 소개한다.
정유 또는 석유화학플랜트에서 폭발 등과 중대사고가 발생할 때 심각한 인명 및 재산피해를 야기시켜 보험시장에 큰 영향을 끼쳐왔다. 일반적으로 정유, 석유화학공장 등 장치산업에서 이러한 사고 발생시 국립과학수사연구원, 사고원인 조사자, 손해보험사 손해사정사 등이 조사하여 손해 및 사고와 가장 인접한 근인 위주로 사고원인을 도출하고 있다. 반면 실제 중대사고로 이어지기까지 문제 및 결함으로 작용한 여러 중대사고 전조신호에 대한 근본원인분석을 실시하여 예방대책을 수립하는 것이 중요하나 그 동안이에 대한 것이 미흡하였다. 이에 본 연구에서는 전 세계에서 발생된 중대사고 사례에 대하여 근본원인분석 방법과 스위스치즈모델 원리를 활용한 기여요소분석법 등을 통하여 도출하였던 미국 화학공정안전센터의 중대사고 전조신호 자체평가 도구의 전조신호 판단기준 항목을 우선적으로 고찰하였다. 여기에 실제 정유 및 석유화학플랜트 내 중대사고 전조신호가 해외재보험사 Loss control engineer 등 Auditor 들에게 어떠한 식으로 권고되어 왔는지 확인하고자 지난 17년간 Loss Control Engineer가 Risk Survey 이후 도출하였던 안전권고사항 약 614개를 분석하였다. 최종적으로 이를 중대사고 전조신호 평가지표로 개발이 용이하도록 정유 및 석유화학플랜트에서의 중대사고 전조신호 판단기준을 유형별로 그룹화한 후 상위 및 하위 항목으로 구분하였다. 또한, 정유 및 석유화학공장 관련 전문가(40명)에게 설문 실시 및 AHP기법을 적용하여 각 항목별 가중치(중요도)를 도출하여 최종 전조신호 판단기준과 항목별 가중치가 적용된 '정유 및 석유화학플랜트에서의 중대사고 전조신호 평가지표'를 개발하였다. 그리고 개발한 지표를 8개의 정유 및 석유화학플랜트에 적용하여 분석하였다. 본 연구에서 개발된 평가지표는 정유 및 석유화학공장 등 장치산업에서의 중대사고 예방을 위하여 추적관리 되어야 할 전조신호 항목 및 요소가 무엇인지 인식하고 취약수준을 평가하는데 도움이 될 수 있고, 관련 사업장 자체 관계자뿐만 아니라 외부 auditor들에게 유용하게 활용되리라 판단된다.
In many industrial processes and operations, such as power plants, petrochemical industries and ships, shell and tube heat exchangers are widely used and probably applicable for a wide range of operating temperatures. The main purpose of a heat exchanger is to transfer heat between two or more medium with temperature differences. Heat exchangers are highly nonlinear, time-varying and show time lag behavior during operation. The temperature control of such processes has been challenging for control engineers and a variety of forms of PID controllers have been proposed to guarantee better performance. In this paper, a scheme to control the outlet temperature of a shell and tube heat exchanger system that combines the PID controller with feedforward control and anti-windup techniques is presented. A genetic algorithm is used to tune the parameters of the PID controller with anti-windup and the feedforward controller by minimizing the IAE (Integral of Absolute Error). Simulation works are performed to study the performance of the proposed method when applied to the process.
현재 우리나라 미이용자원의 대표격으로서 전기로 제강분진(EAF Dust)중의 아연(Zn)과 석유탈황폐촉매 중의 몰리브덴(Mo)과 바나듐(V)등을 들 수 있다. 자동차 폐촉매로부터 백금족금속(PGM) 회수 및 폐프린트 회로기판(PCBs)부터의 금, 은, 등도 거론할 수 있으나 유통경로가 복잡하여 정확한 회수통계 파악이 어렵다. 본고에서는 이들 금속의 우리나라에서의 연구동향을 조사 검토하였다. 물질흐름에 관해서는 석유탈황폐촉매에서 회수할 수 있는 Mo, V및 Ni에 한해서만 조사하였다. 그리고 EAF Dust중의 Zn 에 관해서는 후일 별도로 논술하려고 한다. 다만 금속시세가 폭등하고 있기 때문에 금년(2007)내로 Mo및 V의 회수가 확실시되고, 아연도 회수될 전망이다.
위험 유해물질(HNS)의 오염사고에 대한 대비 대응 및 협력에 관한 의정서(OPRE-HNS 의정서)가 2007년 6월에 국제적으로 발효됨에 따라, 동 의정서 가입시 직 간접적으로 관련 있는 산업계의 범위와 의정서 의무이행사항에 대한 범위를 설정하고 이들 산업계에 미치는 영향에 대하여 정성적으로 분석하였다. HNS를 운송하는 선사를 포함한 해운산업계는 정부의 승인을 받은 오염사고비상계획서를 비치하고 승조원에 대한 방제교육 훈련을 실시해야 하는 부담이 있으나 보험금 부담 감소의 효과가 있다. 정유 및 석유화학산업계는 HNS 방제기자재, 방제장비 등의 확보 비치 및 관리자에 대한 HNS 방제 교육 훈련 등의 비용부담이 발생하나 사고예방 및 신속한 사고처리로 인한 피해복구비용 절감과 HNS 협약 분담금 부담이 감소하며 대외 이미지가 향상되는 실익이 있다. 또한, 간접적으로 영향을 받는 환경 안전산업계, 화학산업계, 과학 기술산업계 및 교육 훈련산업분야는 방제장비 및 약제개발과 신규 교육프로그램 개설 등의 비용부담이 일부 있으나 향후 수입대체 및 수출증대 효과가 있을 것으로 예상된다.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.675-680
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2002
Cracking and bulging in welded and internally lined pressure vessels that work in thermal-mechanical cycling service have been well known problems in the petrochemical, power and nuclear industries. However, published literature and industry surveys show that similar problems have been occurring during the last 50 years. A better understanding of the causes of cracking and bulging causes is needed to improve the reliability of these pressure vessels. This study attempts to add information required for increasing the knowledge and fundamental understanding required. Typical examples of this problem are the coke drums in the delayed coking units refinery process. This case was selected for experimental work, field study and results comparison. Delayed coking units are among the refinery units that have higher economical yields. To shut down these units represents a high negative economical impact in refinery operations. Also, the maintenance costs associated with repairs are commonly very high. Cracking and bulging occurrences in the coke drums, most often at the weld areas, characterize the history of the operation of delayed coking units. To design and operate more robust coke drums with fewer problems, an improved metallurgical understanding of the cracking and bulging mechanisms is required. A methodology that is based field experience revision and metallurgical analyses for the screening of the most important variables, and subsequent finite element analyses to verify hypotheses and to rank the variables according to their impact on the coke drum lives has been developed. This indicated approach provides useful information for increasing coke drum reliability. The results of this work not only order the most important variables according to their impact in the life of the vessels, but also permit estimation of the life spans of coke drums. In conclusion, the current work shows that coke drums may fail as a combination of thermal fatigue and other degradation mechanisms such as: corrosion at high and low temperatures, detrimental metallurgical transformations and plastic deformation. It was also found that FEA is a very valuable tool for understanding cracking and bulging mechanisms in these services and for ranking the design, fabrication, operation and maintenance variables that affect coke drum reliability.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.355-360
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2002
ElectroSlag Strip Overlaying (ESSO) process has been around since 1970. ESSO process had limited acceptance due to a few problems associated with the use of this process in its very early stage. Limited knowledge and, most significantly, poor quality of the equipment and welding flux gave the ESSO process a bad name. However, this process is well accepted today and used in North America, Europe and Japan. The ESSO process provides low dilution overlays at high deposition rates, excellent and consistent deposit chemistry with excellent surface quality, and virtually no defects. Capitan has taken this process one step further through extensive research and development of the process itself as well as the equipment. The improvement brought to the process warranted the issuance in May 2000 of an US patent. This study demonstrates the feasibility of this process with immediate positive production results. The main achievements of this work are as follows: $\textbullet$ Development of six various strip-flux combinations on three different base materials: carbon steel, $\frac{1}{4}$ Cr/.5 Mo and 2 $\frac{1}{4}$ Cr/l Mo, fully tested with: penetrant, ultrasound, bends, hardness, overlay chemistry, corrosion and hydrogen disbonding. $\textbullet$ 12" dia. 90 hot formed elbows from straight pipe electroslag overlayed with "1 layer" and "2 layer" Alloy 625 $\textbullet$ a very unique development of miniaturized overlaying equipment able to perform overlay in pipe with diameters as low as 10" (254 mm). This development has large applications in the field of offshore, petrochemical, refining, pulp and paper and power generation industries. The aftermath of this development was its immediate acceptance by major end users with the completion of four projects of overlayed pipe in the USA and Far East Asia.
분리막(Separation membrane)을 이용하여 기체 또는 액체상태로 존재하는 분자들을 선택적으로 분리하는 기술은 화학, 생물, 제약, 석유화학 등의 산업에서 매우 다양하게 응용되고 있으며 산업적으로 매우 큰 비중을 차지하고 있다. Anodic aluminum oxide (AAO) 막은 nanochannel의 직경, nanochannel 간의 거리 및 원통형 nanochannel의 길이 등을 정밀하게 조절할 수 있어 AAO 막을 이용하여 혼합분자를 효과적으로 분리하려는 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 양 말단이 열려있어 through-hole 구조로 다양한 직경의 nanochannel을 가지는 AAO 막을 제작하였으며, 이것을 이용하여 용매에 녹아있는 고분자 사슬의 수력학적 부피에 따른 선택적 투과를 관찰하였다. Nanochannel을 투과한 고분자 사슬의 회전반지름과 nanochannel의 직경 사이에 정량적인 관계가 있음을 확인하였다. 또한 AAO 막의 nanochannel을 흐르는 고분자 용액의 유동률(flow rate)이 Hagen-Poiseuille 관계식으로 정확하게 설명될 수 있음을 확인하여 AAO 내에 존재하는 원통형태의 nanochannel 내에서 흐르는 용액의 나노흐름(nanoflow)에 대한 이론적 해석이 가능함을 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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