• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권1호
• /
• pp.138-151
• /
• 2021

The effect of a reactant ratio on the growth of a buoyancy-driven instability in an irreversible A+B→C reaction system is analyzed theoretically and numerically. Taking a non-stoichiometric reactant ratio into account, new linear stability equations are derived without the quasi-steady state assumption (QSSA) and solved analytically. It is found that the main parameters to explain the present system are the Damköhler number, the dimensionless density difference of chemical species and the ratio of reactants. The present initial grow rate analysis without QSSA shows that the system is initially unconditionally stable regardless of the parameter values; however, the previous initial growth rate analysis based on the QSSA predicted the system is unstable if the system is physically unstable. For time evolving cases, the present growth rates obtained from the spectral analysis and pseudo-spectral method support each other, but quite differently from that obtained under the conventional QSSA. Adopting the result of the linear stability analysis as an initial condition, fully nonlinear direct numerical simulations are conducted. Both the linear analysis and the nonlinear simulation show that the reactant ratio plays an important role in the onset and the growth of the instability motion.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제29권1호
• /
• pp.53-63
• /
• 2022

Simplified analytical solutions are developed for the dynamic analyses of an axially loaded pile foundation embedded in a transverse-isotropic, fluid-filled, poro-visco-elastic soil with rigid substratum. The pile is modeled as a viscoelastic Rayleigh-Love rod, while the surrounding soil is regarded as a transversely isotropic, liquid-saturated, viscoelastic, porous medium of which the mechanical behavior is represented by the Boer's poroelastic media model and the fractional derivative model. Upon the separation of variables, the frequency-domain responses for the impedance function of the pile top, and the vertical displacement and the axial force along the pile shaft are gained. Then by virtue of the convolution theorem and the inverse Fourier transform, the time-domain velocity response of the pile head is derived. The presented solutions are validated, compared to the existing solution, the finite element model (FEM) results, and the field test data. Parametric analyses are made to show the effect of the soil anisotropy and the excitation frequency on the pile-soil dynamic responses.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제31권3호
• /
• pp.281-289
• /
• 2022

Bio-CaCO₃ is a blowout environment-friendly materials for soil improvement and sealing of rock fissures. To evaluate the chemical characteristics, shape, size and productivity of soybean urease induced CaCO₃ precipitates (SUICP), experimental studies were conducted via EDS, XRD, FT-IR, TGA, BET, and SEM. Also, the conversion rate of SUICP reaction at different time were determined and analyzed. The Bio-CaCO₃ product obtained by SUICP is comprehensively judged as calcite based on the results of EDS, XRD and FT-IR. The SUICP calcite precipitates are detected as spherical or ellipsoidal particles 3-6 ㎛ in diameter with nanoscale pores on their surface, and this morphology is novel. The median secondary particle size d₅₀ is 39-88 ㎛, indicating the agglomeration of the primary calcite particles. The Bio-calcite decomposes at 650-780℃, representing a medium thermal stability. The conversion rate of SUICP reaction can reach 80% in 24h, which is much more efficient than microbially induced CaCO₃ precipitation. These results reveal the knowledges of SUICP, and further direct its engineering applications. Moreover, we show an economic channel to obtain porous spherical calcite.

• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제26권6_2호
• /
• pp.1163-1169
• /
• 2023

In this study, the flow characteristics of the filter system were analyzed due to the effect of the density of the filter in the triple filter system. Flow analysis was performed as a flow passing through a porous medium. The flow characteristics of each filter system were analyzed by arranging filters with different densities in the forward flow flow and the reverse flow. The arrangement order of the triple filters was excellent in the case of forward fluid flow and in the case of higher density from the inside to the outside filter. In the reverse flow filter system, the performance of the system was the best in the case of reverse order filter arrangement. As a result of the analysis, Case II, which showed a pressure drop rate of 5.65% for forward flow, was the best in the reverse direction with a pressure drop rate of 14.25%. Considering reverse and forward flows, it was found that the optimal filter arrangement was most effective when the intermediate filter was the densest, and the inner or outer filter was less dense.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제25권4호
• /
• pp.529-538
• /
• 1993

이전에 제신된 시간 균일적인 경우의 모델［1］에 대한 확장으로 균열암반내 핵종이동에 관한 연속시간 마코프 프로세스를 이용한 통계적 방법에 의한 모델이 제시되었다. 단일 평판 균일을 갖는 암반매질에서 핵종이 균열로부터 알반조직내로 확산 이동하는 경우 더 이상 균열시간적인 마코프 모델을 적용할 수 없으므로 암반으로의 확산항을 시간에 따라 변화하는 과정으로 보아 모델을 제시한 후 기존의 결정론적 해석해와 비교하였다. 통계적모델의 최종 결과는 시간의 함수로서의 상태변수에 대한 기댓값과 그 분산치일 것이다. 핵종의 시간 종속적인 확률분포가 전이강도가 주어질 때 매질내의 특성이 균질하다고 볼 수 있도록 나누어진 암반매질의 각 구획에 대해 주어지게 된다. 이 모델은 매질공간에 대해 불연속적이므로 핵종이동에 영향을 주는 변수들이 쉽게 균열암반이나 다중매질 등과 같은 비균질한 매질에 적용되어 질수 있다. 매질을 나눈 구획수가 수치적 분산에 민감한 것으로 나타났지만 분산계수의 보정에 의해 해석해와 잘 일치되는 것을 알 수 있었다.

• 한국광물학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.367-375
• /
• 2010

지구물질로 이루어진 공극 구조와 이를 채우고 있는 유체의 상호작용에 대한 이해는 지표 및 지구내부의 다양한 지질학적 현상의 설명에 필수적이다. 본 연구에서는 지구물질과 유체의 상호작용을 보다 잘 이해하기 위해, 비표면적과 공극률이 다공성 매질의 공극 구조를 설명하는 매개변수에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 입자의 지름과 공극률을 다양하게 하여 동일한 크기의 구형의 입자로 이루어진 다공성 매질에 대한 삼차원 공극 구조를 무작위 패킹 시뮬레이션으로 얻었고, 이에 대해 구성 엔트로피와 삼차원 상자집계 프랙탈 차원 분석을 하였다 구성 엔트로피 분석 결과, 엔트로피 길이는 비표면적이 2.4에서 $8.3mm^2/mm^3$으로 증가할 때 0.8에서 0.2 mm로 감소하고, 최대 구성 엔트로피는 공극률이 0.33 에서 0.46으로 증가할수록 0.94에서 0.99로 증가하는 뚜렷한 경향을 보인다. 구성 엔트로피와 공극률의 관계로부터 구성 엔트로피가 맨틀 용융체의 탄성과 점성도를 설명하는 변수로 사용될 수 있음을 제시한다. 삼차원 상자집계 프랙탈 차원은 비표면적이 같을 때 공극률이 증가함에 따라 증가하고, 비표면적이 2.4에서 $8.3mm^2/mm^3$으로 증가할 때 2.65에서 2.98로 증가한다. 이러한 삼차원 상자집계 프랙탈 차원과 비표면적, 공극률의 관계로부터 삼차원 상자집계 프랙탈 차원이 지진파 감쇠와 맨틀용융체를 포함한 다양한 지질매체의 구조와 무질서도를 설명하는 변수로 사용될 수 있음을 제시한다.

• 지질공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.447-455
• /
• 2013

본 연구에서는 다공질 지반체내의 투수계수를 계산하기 위하여 정방형의 배열형태를 갖는 유동관망(pipe network) 유동해석 모델을 개발하였다. 본 유동관망을 통한 유체의 흐름 메커니즘은 통계적 침투이론(percolation theory)에 기초하여 정의된다(Stauffer and Aharony, 1994). 여기서, 개별 유동관의 직경들이 주어진 다공질 매질의 공극률과 공극크기 분포특성을 기초로 하여 통계적으로 지정됨으로 계산된 유체흐름은 불균일한 채널 유동 형태로 나타난다. 본 유동해석에서는 유동관망 모델의 한쪽 경계면에 가압된 유체가 투입되고 다른 측면 경계면들은 흐름을 억제하는 경계조건을 두어 한 방향으로 유동관망을 통해 유체의 흐름을 유도하여 모델링된다. 이때, 흐름을 허용할지를 정의하는 확산조건(percolation condition)이 각 유동관에 부여되며, 이는 각 유동 경로의 직경과 재료면 특성을 기초로 계산된 삼투압(capillary pressure) 수준에 의해 정의된다. 유체가 유입되는 면의 수압에 대해 전체 유동관망 모델 내의 수압 분포가 평형을 이루면 유출되는 면의 수압이 일정해 지며, 유입면의 수압과 계산된 유출면의 수압 및 유동량을 Darcy 방정식에 적용하면 유동관망 모델로 모사된 다공질 매질의 투수계수를 얻어 낼 수 있다. 본 연구에서는, 민감할 것으로 예상된 유동 격자망의 규모의 투수계수 결과값에 대한 민감도를 검토하였으며, 실제 석유개발 현장에서 수집된 시추코어에 대해 측정된 투수계수값과 제안 네트워크 모델을 이용한 계산값과 비교하여 합리적인 범위 내에서 잘 부합됨을 보였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제6권2호
• /
• pp.3-13
• /
• 2001

피흡착체에 대하여 곡선형 흡착등온곡선을 가지는 흡착체가 토양내 수용액상에서 이동할 때 직선형 흡착등온곡선을 가지는 흡착체와 다른 유동특성을 보인다는 사실은 널리 알려져 있다. 그러나 실험적으로 이와 같은 특성이 정밀하게 연구된 바는 그리 많지 않으며 특히 NAPLS(Non-Aqueous Phase Liquids)로서 오염된 지역의 NAPLs의 양과 미시적인 분포를 알아내기 위하여 사용되는 수리지질학적 추적자 기법에 대하여는 거의 실험된 바가 없다. 본 연구는 NAPL과 수용액간의 비계면적을 측정하기 위하여 사용되는 양이온계 계면활성제 (계면추적자), cetylpyridinium chloride (CPC)가 미세한 유리구슬로 충진된 스테인레스 컬럼내부를 통과하며 보이는 파과특성을 분석하였다. 유리구슬의 평균직경은 110$\mu\textrm{m}$였으며, 구슬의 표면은 n-decane의 얇은 막으로서 도포되어 있다. CPC는 유동하며 n-decane과 수용액의 계면에 흡착하게 되며, 실험결과 전형적인 Langmuir type의 흡착 특성을 보이는 것으로 나타났다. 앞부분과 뒷부분의 파과곡선은 각기 현저히 다른 양상을 보이며 이는 흡착등온곡선의 비직선적인 성격때문인 것으로 풀이된다. 또한 CPC의 지체상수는 CPC의 농도와 밀접한 함수관계가 있는 것으로 풀이된다. 또한 CPC의 지체상수는 CPC의 농도와 밀접한 함수관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 컬럼에 투입되는 CPC가 pulse input일 때의 지체상수는 pulse input의 파과곡선상 나타나는 최대농도를 input농도로서 사용한 step input시의 지체상수와 일치하였다. 이 결과는 수리지질학적 특성치를 알아내기 위하여 최근 들어 활발히 개발되고 있는 추적자 기법을 적용하는데 있어서 일반적으로 통용되는 가정을 실험적으로 증명하였다는 데 그 의의가 있다.

• 생명과학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.502-510
• /
• 2021

자가 나노유화 약물전달시스템(SNEDDS)은 오일, 계면활성제, 공계면활성제의 균질한 혼합물로서 가벼운 교반에 의해도 에멀전 형성이 가능하고 분산 시 200 nm 이하 범위의 입자 크기를 갖는 나노 에멀전을 형성하는 약물 수송체를 말한다. SNEDDS는 난용성이며 생체이용률이 낮은 소수성약물의 흡수율을 높일 수 있는 뛰어난 가용화 방법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 난용성인 티카그렐러에 대한 용해도가 높은 유상으로 MCT oil과, 계면활성제로 Tween 80, 공계면활성제로 Labrafil M1944CS를 사용하여 SNEDDS를 개발하고, 분무건조기술을 이용하여 다양한 다공성의 캐리어에 흡착시켜 고형의 SNEDDS를 제조하였다. 제조된 고형의 SNEDDS에 대하여 물리화학적 특성 및 분말특성을 평가한 후 용출시험을 진행하였다. 본 연구를 통해 얻어진 다공성의 캐리어에 흡착시켜 만들어진 다양한 고형 SNEDDS에서 티카그렐러의 결정형은 무정형으로 변환된 것을 확인할 수 있었다. 또한 제조된 고형의 SNEDDS 조성물들은 모두 원료에 비하여 우수한 용출양상을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 특히 이산화규소를 통해 얻어진 고형의 SNEDDS 조성물의 입자크기와 다분산지수가 제일 작았으며 흐름성과 압축성도 제일 우수하였다. 따라서 이산화규소를 통해 얻어진 고형의 SNEDDS 조성물은 난용성인 티카그렐러의 경구 고형제제화 연구에 적합한 약물 전달 시스템인 것을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.27-33
• /
• 2016

본 연구의 목적은 실제 산업현장에서 사용되는 수소 개질로 내 개질가스의 수증기-메탄 혼합비에 따른 튜브 내 온도 및 화학반응 특성을 수치 해석하는 것이다. 탄화수소의 수증기 개질반응은 800 K - 1000 K 이상의 고온에서 발생하기 때문에 대류, 전도 및 복사 열전달을 고려한 복합 열전달을 고려해야 한다. 수치해석은 상용 전산유체역학(CFD) 코드(ANSYS Fluent V.13.0)를 사용하였다. 본 연구에서 해석을 위해 Reynolds-Averaged Navier-Stokes, 운동량 및 에너지 방정식을 사용하고, 화학반응이 발생하는 튜브 내부는 니크롬 재질의 다공성 영역으로 가정하였다. 개질 튜브 내 온도 및 화학반응 특성을 비교하기 위해 메탄과 수증기의 혼합비를 1-6으로 증가시켜 비교 분석하였다. 수치해석 결과, 메탄에 대한 수증기 비율이 높을수록 튜브 내부의 온도가 증가하고, 메탄의 전화율이 증가한다. 그러나 수소 개질량은 수증기와 메탄의 비율이 5일 때 가장 많은 것을 알 수 있다.