• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.607-618
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• 2017

석탄화력발전소를 포함한 다양한 산업설비에서 유해 대기오염물질이 배출되고 있으며, 이러한 오염물질은 인체 건강과 자연 생태계에 영향을 준다. 특히, 질소산화물($NO_x$)와 이산화황($SO_2$)은 인체 건강에 악영향을 주는 미세먼지($PM_{2.5}$) 형성에 원인물질로 알려져 있다. 이러한 $NO_x$와 $SO_2$ 배출을 저감하기 위해서 선택적 촉매 환원(SCR)과 습식 탈황 공정(WFGD)으로 결합된 혼합 시스템이 사용되고 있으나, 높은 설치비용 및 운전비용을 필요로 하며, 유지보수의 문제점, 기술적인 한계점을 가지고 있다. 최근에 이러한 혼합 시스템을 대체하기 위한 $NO_x$, $SO_2$ 동시 저감 기술이 연구되고 있으며, 제안된 기술들은 흡수, 고도 산화(AOPs), 저온 플라즈마(NTP), 전자 빔(EB) 등이 있다. 이러한 기술들은 강한 수용성 산화제 및 산화력을 가진 화학활성종에 의한 $NO_x$, $SO_2$를 $HNO_3$, $H2SO_4$ 형태로의 산화 반응, 기-액 계면에서 $HNO_3$와 $H2SO_4$ 흡수 반응, 화학 첨가제에 의한 중화 반응을 기본으로 하고 있다. 본 논문에서는 각각의 동시 저감공정에 대한 기술적인 특징과 대용량 처리 공정 응용을 위한 향후 전망을 정리하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.658-663
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• 2018

현재 대기질 관측 방법은 지상관측망과 인공위성 자료를 기반으로 실시되고 있다. 그러나 현재 방법은 국소지역 및 특정 사업장에 대한 불법 대기오염 물질 배출 증거를 채집하는데 한계가 있으므로 첨단센서를 이용한 증거 채집 방법 개발이 필요한 실정이다. 이 연구에서는 이산화질소와 아황산가스 농도 측정에 있어 자외선 초분광센서의 활용 가능성을 분석하였다. 사용한 스펙트럼은 두 가지 종류로 복사전달모델을 이용하여 모의한 농도별 스펙트럼과 초분광센서를 이용하여 측정한 각 가스의 한 개 농도에 대한 스펙트럼이다. 초분광센서의 활용 가능성을 파악하기 위하여 모의한 스펙트럼과 초분광센서를 이용한 관측 스펙트럼의 차이를 분석하고, 모의 스펙트럼을 이용하여 가스의 농도에 따른 스펙트럼의 변화를 분석하였다. 그 결과 초분광센서로 관측한 스펙트럼과 복사전달모델로 모의한 스펙트럼이 매우 유사한 것으로 나타났다. 또한 모의한 스펙트럼에서 특정 파장의 흡수 깊이가 가스의 농도와 매우 높은 상관관계를 갖고 있는 것으로 나타났다. 따라서 초분광 센서를 이용하여 대기오염물질인 이산화질소와 아황산가스의 농도 추정 가능성이 높은 것으로 판단된다. 향후 연구에서는 초분광센서를 이용하여 다양한 농도에 대한 이산화질소와 아황산가스에 대한 스펙트럼을 관측하고, 농도 추정 가능성을 검증할 필요가 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1241-1248
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• 2010

초고온가스로에서 생성된 $950^{\circ}C$ 정도의 초고온 열을 이용하여 수소를 경제적이며 또한 대량으로 생산하기 위한 시스템이 원자력수소생산시스템이며, 공정열교환기는 초고온 열과 황-요오드 공정을 통해 수소를 생산하는 원자력수소생산시스템에서의 핵심 기기이다. 한국원자력연구원에서는 초고온가스로에 사용될 기기에 대한 성능시험을 위해 최대 작동 설계온도 $1000^{\circ}C$인 헬륨가스루프를 구축하고 있으며 공정열교환기를 설계하였다. 본 연구에서는 구축중인 헬륨가스루프에서 성능시험을 수행할 예정으로 설계된 공정열교환기에 대한 고온 구조건전성을 미리 평가하기 위한 작업의 일환으로 고온구조해석 모델링, 열해석 및 열팽창 해석을 수행한 결과를 정리한 것이다. 해석결과를 이용하여 설계된 공정열교환기의 구조건전성을 유지하기 위한 1 차 및 2 차 열매체의 유입/유출 파이프라인에서의 적절한 구속조건을 결정하였으며 이를 향후 제작될 공정열교환기 시제품의 성능시험 장치 설계에 반영할 것이다.

• 멤브레인
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• 제22권3호
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• pp.201-207
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• 2012

본 연구에서는 PDMS (poly-dimethylsiloxane)와 PEBAX (polyether block amides) 분리막을 이용해 $N_2$, $O_2$, $CF_4$와 $SF_6$의 단일 기체 투과특성에 관하여 연구하였다. 다양한 압력으로 공급된 기체의 투과유량을 진공가압 연속흐름방식으로 측정하였으며, 이를 이용하여 투과도를 산정하였다. PDMS 분리막에서는 상부의 압력이 증가할수록 $SF_6$를 제외한 다른 기체의 투과도는 감소하였다. 또한 $SF_6$의 투과도가 $CF_4$보다 높게 나타나고 있으며 이것은 $SF_6$가 더 높은 임계온도를 가지고 있기 때문이다. PDMS 분리막에서 투과도는 $O_2$ > $N_2$ > $SF_6$ > $CF_4$ 순으로 감소하였다. 반면에 PEBAX 분리막에서 기체의 투과 경향은 $O_2$ > $N_2$ > $CF_4$ > $SF_6$ 순으로 감소하였다. 이러한 경향은 각 기체의 운동 반경의 크기(${\AA}$)($SF_6$ > $CF_4$ > $N_2$ > $O_2$) 순서와 반대로 나타났다. $SF_6/CF_4$의 순수 기체의 선택도는 PDMS 분리막에서 0.7 MPa일 때 2.1로 나타났다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제26권6호
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• pp.1409-1416
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• 2015

기온의 변화는 인간의 건강뿐 아니라 동식물의 성장, 경제, 사회, 산업, 문화 등의 전 분야에 영향을 준다. 본 연구에서는 수원시 2003년-2012년 기온을 기상자료, 온실가스자료, 대기자료를 이용하여 자기회귀오차 (autoregressive error)모형으로 월별로 분석하였다. 기온을 위한 기상자료로는, 풍속, 강수량, 일사량, 운량, 습도를 사용했고, 온실가스자료는 이산화탄소 ($CO_2$), 메탄 ($CH_4$), 아산화질소 ($N_2O$), 염화불화탄소 ($CFC_{11}$), 대기자료는 미세먼지 ($PM_{10}$), 이산화황 ($SO_2$), 이산화질 소 ($NO_2$), 오존 ($O_3$), 일산화탄소 (CO)을 사용하였다. 기온을 월별 분석한 결과 기상변수로는 일사량, 운량, 풍속이 영향을 많이 주는 것으로 분석되었다. 특히 일사량은 봄, 여름, 가을에 영향을 많이 주고 풍속은 겨울에 영향을 많이 주는 것으로 나타났다. 온실가스변수로는 염화불화탄소와 메탄이 기온에 영향을 많이 주고 대기변수로는 오존이 영향을 많이 주는 것으로 타났다. 자기회귀오차모형으로 월별 기온을 43%~69% 정도 설명할 수 있다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제16권3호
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• pp.175-180
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• 2010

본 시험은 혐기조건하에서 돈슬러리로부터 발생하는 온실가스 연속측정 기술을 습득하고, 이를 이용해 온실가스의 일종인 메탄 발생량 및 시간대별 배출량 변화를 알아보기 위한 목적으로 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. TGA의 16 site에서 측정한 값들의 평균값은 2.437 ppm이었으며 표준편차는 0.024 ppm이었다. 각 site에서 평균값과 비교한 표준편차는 10% 이내였다. 따라서 각 site에서 측정된 값은 일정한 농도를 보인다고 할 수 있다. 2. 돈분뇨 액비에서 배출되는 $CH_4$을 측정하기 위해 돈분뇨 액비 저장조에서 액비를 샘플링하여 그것을 들통에 보관하였고, 들통에서 배출되는 $CH_4$ 배출량을 측정하였다. 들통 1, 2, 3의 $CH_4$ 배출량은 각각 413.9, 373.8, 그리고 391.9 ${\mu}g\;m^{-2}\;s{-1}$였고 세 들통의 평균값은 393.2 ${\mu}g\;m^{-2}\;s{-1}$이었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.450-458
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• 2012

최근 정부는 국가 온실가스를 효율적으로 감축시켜 국제적인 기후변화에 대응하기 위하여 여러 부문에서 기술개발을 진행 중에 있다. 이를 달성하기 위하여 정부는 화석연료를 대체하고 이산화탄소를 감축시키는 수단으로 바이오연료를 저탄소와 탄소중립자원으로 검토하고 있는 실정이다. 일반적으로, 목질계로부터 생산된 2세대 바이오연료는 수송부문에서 기존 화석연료를 대체하고 온실가스를 감축하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 정부는 목질계 기반 바이오매스 액화연료(biomass-to-liquid fuel)에 대해 파일럿 수준으로 기술개발 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스액화연료 생산을 위한 동일공정으로 합성된 F-T(Fischer-Tropsch) 디젤의 연료적 특성을 연구하였다. 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 자동차용 경유엔진에 사용될 수 있다. 그 이유는 합성 F-T 디젤이 자동차용 경유와 비슷한 물리적 특성을 가지기 때문이다. 본 연구에 사용된 F-T 디젤은 Fischer-Tropsch (F-T) 공정을 이용하여 저온($240^{\circ}C$)에서 철 촉매를 가지고 합성되었다. 합성 F-T 디젤은 n-파라핀과 iso-파라핀을 함유하고, 등유와 경유 성분을 가진 $C_{12}{\sim}C_{23+}$ 분포로 이루어졌다. 합성 F-T 디젤은 합성 F-T 연료부터 증류를 통해 분리된 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 비해 세탄가가 높으며, 방향족화합물은 매우 낮고, 황함량는 초저황(sulfur free) 수준으로 평가되었다. 또한 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유와 비교하여 황과 방향족 화합물의 함량이 낮기 때문에 윤활성이 열악함을 보였다.

• 자원환경지질
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• 제42권4호
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• pp.315-333
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• 2009

이 연구에서는 대전지역 주요 도심하천인 갑천, 유등천, 대전천을 대상으로 하천수의 수리화학적 특성과 산소, 수소, 황, 탄소 동위원소 특성을 분석하였다. 하천수 시료는 풍수기와 갈수기 2차례 채취되었다. 하천의 수리화학적 특성은 상류에서는 Ca(Mg)-$HCO_3$ 유형을 보이다가 도심권을 통과하면서 Ca(Mg)-$SO_4(Cl)$유형으로 전이되고 하류에서는 Na(Ca)-$HCO_3$(Cl, $SO_4$) 유형으로 변하였다. 이와 같은 화학적 유형의 변화는 자연적 영향뿐만 아니라 하수처리장의 방류수와 인위적 오염물질의 유입에 의한 영향이 관여된 것으로 해석된다. 전반적으로 풍수기에 비해 갈수기에 하천수의 전기전도도 값이 높은 특성을 보여준다. 갑천하류는 하수종말처리장의 방류수가 합류되면서 수질이 급격하게 변화한다. 하천수의 pH는 상류에서 중성을 보이다가 도심권을 지나면서 최고 pH 9.8의 고알카리성을 보인다. 이는 현장조사결과 아파트의 우수관을 통한 세제 유입에 기인하는 것으로 보인다. 하천수의 산소-수소 동위원소 관계식은 ${\delta}D=6.45{\delta}^{18}O-7.4$으로 Craig의 순환수선보다 다소 하향 이동되어 도시된다. 이는 기단의 변화와 하천수의 표면 증발 효과에 의한 것으로 보인다. 뿐만 아니라, 상-하류사이에 고도효과를 반영하는 동위원소 조성 값의 차이를 보여준다. 하천수의 ${\delta}^{13}C$ 값은 $-19.5{\sim}-7.8%o$ 범위로 대기중 이산화탄소와 유기물 기원의 범위에 해당된다. 전반적으로 하천수의 상류에서 하류로 향할수록 ${\delta}^{13}C$값이 높아지므로 $CO_2$의 기원이 상류에서는 주로 유기물기원에서 도심권에서는 오염된 대기와 지하수의 기저유출로 인한 무기기원의 비율이 높아지기 때문으로 해석된다. ${\delta}^{34}S-SO_4$함량 관계도에서 하천수를 4개 그룹(갑천중 상류, 유등천, 대전천, 갑천하류)으로 구분하였다. 황산염의 농도는 갑천중상류<유등천<대전천<갑천하류의 순서로 높아지는 반면 ${\delta}^{34}S$값은 감소하는 경향을 보인다. 이는 하천별 황산염의 증가에 따른 공급원이 다르다는 것을 의미한다. 하천수내 황의 기원은 대기기원을 중심으로 황산염의 농도가 높아질수록 황철석의 영향이 큰 것으로 해석된다. 그러나 하천수에 유입되는 생활하수 등에 대한 황동위원소 자료가 없으므로 이에 대한 영향에 대해서는 향후 연구되어야할 과제이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.157-164
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• 2016

본 연구에서는 SI 공정 시스템에서 헬륨 가열 장치에 대한 설계와 건조 데이터 확보를 위한 파이롯 규모의 헬륨 가열 장치 시스템에 대한 예비 설계 및 해석을 수행하였다. 헬륨 가열기는 LPG연소로를 활용하도록 설계하였고, 열유동 해석을 수행한 결과, 열교환기 출구측에서 LPG 연소가스의 유속이 약 40 m/s가 되었다. 최대온도는 6개의 베플이 설치된 경우가 4개의 베플이 설치된 경우보다 높게 나타나며, 이는 6개의 베플일 때 연소가스에서 헬륨가스로의 열전달이 좋아질 것임을 의미한다. 더불어, 베플수가 많아지면 LPG 연소가스의 유량을 감소시킬 수 있어 연료비용을 저감할 수도 있음을 의미한다. 다만, 베플수를 무한정 증가시키면 입출구의 압력차가 증가되기 때문에 최적의 베플수 선정이 중요하다. 열유동 해석에 이어 수행한 구조해석에서는 헬륨의 유량을 3.729 mol/s, 출구 온도를 $910^{\circ}C$로 유지할 경우 관의 양 끝단에서 지지하는 경우 중간부분의 팽창률이 3.86 mm임을 확인하였다. LPG 연소로 헬륨 가열시스템에서 shell & tube type의 열교환기를 적용하여 $135^{\circ}C$의 헬륨이 $910^{\circ}C$로 가열하여 유출하기 위해서 약 $1300^{\circ}C$의 연소가스 온도 및 52 g/s의 연소가스 유량이 확보되어야 함을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제32권12호
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• pp.971-978
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• 2022

본 실험은 축산분뇨의 악취제거 활성이 우수한 세균을 분리하기 위하여 돈분뇨와 토양으로부터 황산화균 분리용 배지, 암모늄산화균 분리용 배지 그리고 질소산화균 선택배지를 사용하여 12종의 세균들을 분리하였다. SK2654 균주는 Paenibacillus amylolyticus로, SK2656, SK2658, SK2659 균주들은 각각 Rhodococcus jostii, Rhodococcus qingshengii, Rhodococcus opacus로, SK2657과 SK2672 균주들은 Alcaligenes faecalis로, SK2660과 SK2662 균주들은 Kastia adipata로, SK2665 균주는 Microbacterium oxydans로, SK2673 균주는 Halomonas campisalis로, SK2675 균주는 Acinetobacter oleivorans로, SK2676 균주는 Micrococcus luteus로 동정되었다. 돈분뇨 액상원액에 상기 균주 배양액을 1% 접종하였을 때 발효액의 pH는 전반적으로 8.0을 유지하였다. 총균수는 실험 15일차까지 7.3~7.9 log CFU/ml 수준을 유지하다가 15일차 이후로 5.1~5.5 log CFU/ml 수준으로 급격히 감소하였다. 암모니아태질소 농도는 시험 후반부인 30일차에는 Rhodococcus opacus SK2659 균주를 접종한 처리구가 대조구의 39% 수준을 나타내면서 비교적 높은 암모니아태질소 제거능을 보였다. 실험 100일 후 Rhodococcus opacus SK2659 균주를 접종한 처리구는 대조구와 비교하였을 때에 황화수소 농도는 3.23% 수준으로 악취제거에 가장 효과적이었다. 가스발생량은 대부분의 처리구가 대조구에 비해서 낮았으며 실험기간 중 가스량의 측정 누계량은 대조구의 1/4 수준으로 나타났으며, 그 중 Acinetobacter oleivorans SK2675 균주를 접종한 처리구가 대조구에 비해서 12.39% 수준으로 가장 낮게 나타났다. 돈분뇨의 생물학적 처리시 본 연구에서 분리한 Rhodococcus opacus SK2659와 Acinetobacter oleivorans SK2675 균주들을 혼합하여 사용하면 악취저감 효과가 증대할 것으로 판단된다.