• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.877-887
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• 2022

A new reactor concept is described that directly couples a supercritical CO₂ (sCO₂) power cycle with a CO₂-cooled, heavy water moderated pressure tube core. This configuration attains the simplification and economic potential of past direct-cycle sCO₂ concepts, while also providing safety and power density benefits by using the moderator as a heat sink for decay heat removal. A 200 MWe design is described that heavily leverages existing commercial nuclear technologies, including reactor and moderator systems from Canadian CANDU reactors and fuels and materials from UK Advanced Gas-cooled Reactors (AGRs). Descriptions are provided of the power cycle, nuclear island systems, reactor core, and safety systems, and the results of safety analyses are shown illustrating the ability of the design to withstand large-break loss of coolant accidents. The resulting design attains high efficiency while employing considerably fewer systems than current light water reactors and advanced reactor technologies, illustrating its economic promise. Prospects for the design are discussed, including the ability to demonstrate its technologies in a small (~20 MWe) initial system, and avenues for further improvement of the design using advanced technologies.

• Tribology and Lubricants
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• 제36권3호
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• pp.153-160
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• 2020

In this paper, we present a hydrostatic bearing design and rotordynamic analysis of a pump-and-drive turbine module for a 250-kW supercritical CO₂ cycle application. The pump-and-drive turbine module consists of the pump and turbine wheel, assembled to a shaft supported by two hydrostatic radial and thrust bearings. The rated speed is 21,000 rpm and the rated power is 143 kW. For the bearing operation, we use high-pressure CO₂ as the lubricant, which is supplied to the bearing through the orifice restrictor. We calculate the bearing stiffness and flow rate for various orifice diameters, and then select the diameter that provides the maximum bearing stiffness. We also conduct a rotordynamic analysis based on the design parameters of the pump-and-drive turbine module. The predicted Campbell diagram shows that there is no critical speed below the rated speed, owing to the high stiffness of the bearings. Furthermore, the predicted damping ratio indicates that there is no unstable mode. We conduct the operating tests for the pump and drive turbine modules within the supercritical CO₂ cycle test loop. The pressurized CO₂, at a temperature of 136℃, is supplied to the turbine and we monitor the shaft vibration during the test. The test results show that there is no critical speed below the rated speed, and the shaft vibration is controlled to below 3 ㎛.

• 자원리싸이클링
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• 제20권6호
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• pp.78-82
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• 2011

초임계 ₂추출은 기존의 금속추출/용매추출 공정을 대체할 수 있는 새로운 공정으로써의 큰 가능성을 가지고 있는 기술이다. 초임계 ₂를 이용하여 황산코발트용액으로부터 코발트의 추출에 대한 연구를 수행하였다. 코발트의 추출을 위해 bis (2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid 및 diethylamine을 초임계 ₂와 함께 추출제로 사용하였으며 ₂의 추출거동을 관찰하였다. 초임계 ₂추출은 $60^{\circ}C$, 200 bar의 조건에서 실시하였고 실험은 초임계 ₂추출제 착염화과정과 금속추출과정으로 구성된 공정을 이용하여 진행하였다. 실험결과 코발트의 추출률은 추출제 투입량에 따라 16-99%까지 증가하였다.

• 한국염색가공학회지
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• 제32권4호
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• pp.208-216
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• 2020

In this study, C.I. Disperse Red 60 (DR60), C.I. Disperse Yellow 54 (DY54) dyes were used to investigate the washing fastness characteristics of PET fibers according to supercritical CO2 and aqueous dyeing process. The changes in K/S values and L⁎ values before and after washing of dyed PET fibers were observed according to the KS K ISO 105 washing fastness measurement method. In addition, it was confirmed by changing the ΔE⁎ and ΔL⁎ values of control PET fibers. Overall, it was confirmed that both the supercritical CO2 and aqueous dyeing process had excellent washing fastness ratings of 4-5 for DR60 and DY54 dyes. Comparatively, the K/S and L⁎ values for before and after washing of PET fibers with supercritical CO2 dyeing process was higher than that of the aqueous dyeing process and the ΔE⁎ and ΔL⁎ values of the control PET fibers were low. From the results, we observed that the supercritical CO2 dyeing process of PET fibers has better washing fastness characteristics than the aqueous dyeing process.

• 공업화학
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• 제16권5호
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• pp.609-613
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• 2005

토종콩에 포함된 daidzein과 genistein을 초임계 $CO_2$와 아임계/초임계 $H_2O$를 이용하여 추출하였다. 추출액은 역상 고성능 액체 코토마토그래피(RP-HPLC)를 사용하여 분석하였다. 초임계 유체의 온도와 압력, 에탄올 농도의 변화에 따라서 비배당체의 체류시간, 체류인자, 컬럼효율, 컬럼의 선택도, 분리도를 비교하였다. 초임계 $CO_2$를 사용하였을 때, daidzein과 genistein의 추출특성은 온도와 에탄올농도의 영향을 주로 받았다. 아임계/초임계 $H_2O$를 사용하였을 때는 초임계 상태의 $400^{\circ}C$, 250 bar에서의 추출효율이 가장 우수하였다. 일반적으로 초임계 $CO_2$를 사용하는 경우, 초임계 $H_2O$에 비해서 약 10배 이상 비배당체의 추출수율이 증가하였다.

• 한국염색가공학회지
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• 제31권1호
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• pp.25-32
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• 2019

The influence of the contact amount of carbon dioxide per unit mass of dyestuff(${\alpha}$) on dyeing uniformity in supercritical fluid dyeing is analyzed in this study. The experiments using a 5L class Pilot Scale dyeing machine is carried out for this study purpose. For a fixed temperature and pressure, the amount of sample and the dyeing leveling time were considered as process variables. The results show that the increase in the amount of the sample causes a higher color difference than the reference sample, and it also increases the amount of residual dye. On the other hand, the color difference tended to decrease with the increase in dyeing time. Based on these results, the correlation between ${\alpha}$ value and dyeing uniformity in supercritical fluid dyeing is obtained.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권10호
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• pp.3107-3110
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• 2014

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.384-390
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• 2007

본 연구는 $CO_2$ 초임계 유체를 도금액과 혼합하여 PET 필름 위에 무전해 구리도금을 실시하였으며 초임계 유체의 혼용조건에 따른 그 도금 효과를 비교하였다. 이산화탄소 초임계 유체와 도금액의 부피비는 1:9가 최적이였으며 초임계 유체가 10 vol% 이상이 되면 혼합액의 분산성이 불량해져 층분리가 발생하였다. 구리 무전해도금은 $25^{\circ}C$, 15 MPa 에서 수행된 구리막의 표면물성이 가장 균일하였다. 무전해 구리도금에서 도금액과 혼합시킨 초임계 유체의 역할은 단순히 용해도를 높여 주는 것이 아니라 도금막을 구성하는 구리입자를 1차 입자상태로 분산, 유지시킴을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회지
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• 제16권4호
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• pp.44-49
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• 2021

• 청정기술
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• 제24권3호
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• pp.157-165
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• 2018

본 연구에서는 초임계 이산화탄소와 공용매 첨가물을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면의 $Si_3N_4$ 파티클을 제거하는 기술을 조사하였다. 우선, 몇 가지 계면활성제와 첨가제에 관한 초임계 이산화탄소 용해도 및 파티클 분산성 평가를 통하여 초임계 공정에 대한 적합성을 확인하였다. 다양한 변수를 조정하여 파티클 세정 실험을 진행하여 최적의 제거 조건을 확립하였다. 실험에 사용된 계면활성제는 파티클 제거 효과가 떨어졌으며, 실험 후 이차 오염물이 형성됨을 확인하였다. 반면 trimethyl phosphate는 IPA공용매와 미량의 HF와 혼합된 세정 첨가제로서 초임계 이산화탄소에 5 wt%로 포함한 유체로 온도 $50^{\circ}C$, 압력 2000 psi에서 $15mL\;min^{-1}$의 유속으로 4분 간 세정한 결과, 85%의 파티클 제거 효율을 나타내었다.