• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.78-82
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• 2011

본 연구에서는 보다 효율적인 광 전기화학적 수소제조를 위하여 광촉매로써 티타니아 골격에 positive-type 반도체로써 B 이온, negative-type 반도체로써 P 이온을 삽입하여 고온 고압에서 용매열(solvothermal)법으로 P- 그리고 B-$TiO_2$ 나노 입자를 제조하였다. 제조한 P-$TiO_2$와 B-$TiO_2$의 물리적 특성은 X-ray 회절분석법, 투과전자현미경, 자외선-가시선 분광광도계, 발광분광계를 통해 확인하였다. 메탄올/물(1:1) 광분해 수소제조 실험 결과, 1.0 mol% B-$TiO_2$ 광촉매가 순수 anatase $TiO_2$ 광촉매 보다 활성이 향상되었으며, 0.5 g의 1.0 mol% B-$TiO_2$ 촉매를 사용한 경우 10시간 반응 시 0.42 mL의 수소가 발생되었다.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.95-103
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• 2015

본 연구에서 목적은 열가수분해 반응기에 최적설계를 위해 반응온도에 따른 도계폐기물의 열전도도를 정량하는 것이다. 이에 반응온도에 따른 탈수슬러지의 열전도도를 연속적으로 정량한 결과, 반응온도가 증가할수록 열가수분해 반응에 의한 고온, 고압에 의해 슬러지가 열적으로 가용화된다. 따라서, 슬러지 세포내에 결합수가 자유수로 용출되어 고상의 탈수슬러지가 액상의 슬러리로 상태가 변화된다. 그 결과 반응초기인 반응온도 $20^{\circ}C$에서 도계슬러지에 열전도도가 물에 비해 2.11배정도 낮지만 $200^{\circ}C$에서는 도계슬러지의 열전도도가 $0.677W/m{\cdot}^{\circ}C$로 물과 유사하다. 따라서 열가수분해에 의한 슬러지의 물리적 특성변화는 열전달 효율에 매우 중요한 인자임을 확인하였고, 열가수분해반응기 최적 설계를 위한 경계조건으로 실험 측정값과 일치도가 99.69%인 반응온도에 따른 열전도도 함수를 도출하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.868-876
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• 2014

본 논문에서는 함정에 탑재된 추진용 엔진에 사용되는 디젤연료(MDO)의 분사상태를 가시화가 가능한 단기통 디젤엔진에 적용시켜 전 후 분사시기에 따른 연소특성, 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC) 배출특성을 규명하고, 연소과정의 가시화를 통하여 연소특성을 분석하는데 초점을 두었다. 전 분사시기가 주 분사시기 쪽으로 지연될수록 실린더 내부 평균유효압력($P_{me}$) 및 최고압력($P_m$)은 상승했으나, 주 분사의 방열율은 저감되고, 일산화탄소 및 탄화수소의 발생량 또한 감소하였다. 후 분사시기가 빨라질 경우 주 분사에 의해 형성된 고온, 고압 하에서 연소가 이루어짐에 따라 실린더 내부 평균유효압력 및 최고압력은 증가하였고, 일산화탄소 및 탄화수소 배출수준 또한 증가하였다. 연소과정을 분석한 결과, 전 분사시기가 늦어질수록 주 분사 시 발생되는 착화지연은 매우 짧아지며, 화염강도는 매우 상승하였다. 분사시기에 관계없이 후 분사 시 착화지연 현상은 발생하지 않았으며, 후 분사시기가 늦어질수록 화염의 강도는 점점 떨어졌다.

• 한국환경농학회지
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• 제17권4호
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• pp.324-328
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• 1998

볏짚과 보리짚을 효율적으로 퇴비화하기 위하여 이들을 폭쇄처리하여 퇴비화 하였다. 볏짚과 보리짚을 폭쇄 처리하였을 때 유기산의 생성으로 원시료에 비해 pH가 각각 4.0, 3.7로서 낮아졌고, EC도 1.66, 3.19mS/m로 감소하였으며, cellulose, lignin 및 총 탄소 함량은 증가되었다. 퇴적 16주 후에 볏짚이나 볏짚폭쇄물에서는 총질소가 $2{\sim}2.5$%가 더 증가한 것으로 나타났으나, 보리짚은 폭쇄를 하면 1.7%가 증가하지만 폭쇄처리를 하지 않은 시료는 오히려 0.41% 감소하였다. 이런 결과로 보리짚은 퇴비화가 어려운 재료이지만 폭쇄처리를 하면 퇴비화가 용이해짐을 알 수 있다. 볏짚의 C/N비는 퇴비화 초기부터 급격히 감소하였지만, 폭쇄처리를 한 볏짚과 보리짚은 퇴비화 후기에 급격히 감소하였다. 이것은 폭쇄처리로 유기산이 생성되어 초기에는 낮은 pH때문에 미생물이 생육이 어려웠으나, 퇴비화가 진행됨에 따라 안정하게 되어 퇴비화가 더 잘 이루어진다는 것을 알 수 있었다. 따라서 재료를 폭쇄처리하면 공극량이 증가하는 동시에 유효 표면적이 증가하여 퇴비화 기간을 단축할 수 있으며, 고온, 고압의 수증기에 의해 병원성균 및 잡초 종자가 제거된다. 이는 폭쇄처리에 의해 퇴비화가 효율적으로 진행된다는 것을 시사한다.

• 에너지공학
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• 제26권2호
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• pp.1-11
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• 2017

최근 합성천연가스(synthetic natural gas, SNG)의 사용과 합성천연가스를 생산하는 플랜트의 실증 운영이 증가하고 있다. SNG 플랜트는 다양하게 개발된 여러 합성 공정 기술이 적용되고 있으며, 이러한 공정의 특성상 고온, 고압의 운전 조건을 가진다. 기존 여러 연구들은 주로 합성천연가스 생산을 위한 화학적 합성 공정의 변수와 공정 최적화에 대한 연구에 집중되어 왔다. 이에 비해, 기존 산업 플랜트와는 다소 차별되는, 공정 특성으로 인한 SNG 플랜트의 기계적 손상과 유지보수 기법에 대한 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 SNG플랜트의 주요 배관계통에 대해 ASME B31.3에 의거한 배관 시스템 응력 해석을 수행하였다. 또한 특이 부위에 대해 상세 국부 응력 해석을 수행하였다. 해석 결과로부터 배관 주요부위 중 파손 리스크가 높은 취약부의 위치를 선정하였다. 이 위치들은 배관 위험도 관리 대상으로 활용할 수 있다. 배관 시스템 응력 해석은 설계 운전조건과 실제 운전조건을 고려하여 수행되었다. 배관 시스템 응력 해석을 통해 도출된 주요 부위에 대해서는 국부적 상세 응력 해석을 위해 유한 요소 해석이 수행되었다. 발생되는 상세 응력 값은 가스화 반응기 및 하부 곡관부 대한 ASME B31.3 코드 표준을 만족하였다. 하부 곡관부의 경우 수직 변위를 제한하는 것이 구조적으로 안전 향상에 좋을 것으로 파악되었다. 수행된 해석결과는 향후 위험도 기반 유지 보수 검사 및 안전 운영에 대해 기반 정보로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제50권5호
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• pp.457-463
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• 2018

본 연구에서는 압출성형 처리에 의한 강황의 화학적 특성과 쿠쿠미노이드 색소의 안정성을 분석하였다. 강황을 $150^{\circ}C$에서 스크루 속도를 500, 1,000, 1,300, 1,600 rpm 으로 달리하여 압출성형하고 infusion시료와 에탄올 추출물을 제조하였다. 물로 infusion한 시료의 수율은 대조군의 21.3%에서 1,300 rpm 시료에서 27.5%까지 증가하였다. 압출성형 후 강황의 색도는 처리 전과 비교하여 명도가 감소하였고, 갈색도는 증가하였다. HPLC 분석 결과, 쿠쿠미노이드의 함량은 스크루 회전 속도에 따라 유의적으로 감소하여 1,600 rpm 압출성형 강황에서는 약 70%가량 감소하였으나, 3가지 쿠쿠미노이드의 감소 정도에는 큰 차이가 없었다. 압출성형 후 강황 추출물의 단백질, 폴리페놀, 플라보노이드 함량은 처리전과 비교하여 유의적인 감소를 보였고, DPPH와 ABTS 라디칼 제거 활성 또한 현저히 약화되었다. 본 연구 결과는 압출성형 과정 중의 고온과 고압으로 인하여 강황의 색소성분을 포함한 생리활성 성분이 파괴되며, 보다 적절한 강황 압출성형 조건에 대한 연구가 필요함을 시사한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.528-534
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• 2020

판형 열교환기의 초기 개발 및 사용은 19세기 후반 유제품 내 존재하던 각종 바이러스의 살균에 대한 엄격한 법규 대응을 위해 시작되었고, 1920년대가 되어서야 본격적으로 상업화되었다. 이후 판형 열교환기의 기본 컨셉은 지금까지도 거의 변화가 없었지만, 고온, 고압 그리고 대용량 열교환에 적용되기 위해 설계 및 제작 방법들이 혁신적으로 발전하여 지금에 이르게 되었다. 현재의 형태와 같은 쉐브론 타입 주름 전열판의 개발은 1970년대 후반 오일 쇼크 이후 에너지 합리화 및 에너지 효율 향상을 위한 요구들이 강하게 제기되면서 시작되어 지금에 이르고 있다. 판형 열교환기의 개발 트렌드는 전열 효율이 좋으면서 압력강하가 낮고 또한 유체 분배가 잘되는 대형 전열판의 개발과 일치한다. 본 논문에서는 전열판 개발방향을 제시하고자 동일 골깊이와 주름피치를 가진 소형 전열판과 대형 전열판의 열성능을 각 채널(H, M, L type)별로 실험적으로 비교, 분석하였다. 실험결과, 대류열전달계수의 경우, 소형 전열판이 대형 전열판에 비해 H type의 경우 평균 16.5%, M type의 경우 25%, 그리고 L type의 경우 약 40% 정도 더 높았다. 압력강하의 경우는 소형 전열판이 H type의 경우 평균 19%, M type의 경우 46%, 그리고 L type의 경우 약 61% 정도 더 높은 것을 알 수 있었다. 이는 여러 예상되는 요인들 중 두 전열판의 유체분배부 차이에 의한 것으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.54-62
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• 2016

열을 전기로 바꾸는 장치로 가장 효율이 우수한 장치인 AMTEC은 알칼리금속을 작동유체로 하여 열을 직접적으로 전기로 변환시키는 장치이다. AMTEC은 저압용기, 고압용기, 베타 알루미나 고체 전해질, 그리고 순환윅으로 이루어져있다. AMTEC에서의 열손실은 주요하게 저압용기에서의 BASE와 응축부 사이에서 발생하는 열복사손실이며, 암텍의 발전량은 BASE의 온도유지력에 영향을 받기에 BASE의 표면온도를 고온으로 유지시켜주어야 고효율 발전량은 일정하게 유지할 수 있다. 이를 위하여 저압챔버에서의 복사 열손실을 줄이고 BASE온도는 상승시키고, AMTEC 시스템의 발전량 향상을 위하여 저압용기 내부의 6가지 형태의 열복사차단막에 따른 출력을 전산유체해석을 통하여 분석하였다. 분석에서 최적의 열복사차단막 형상은 수직부에 곡률을 가질 때이며, 그 때의 온도에 대한 무차원수(응축부온도/BASE온도 비)는 0.665 정도이고 출력은 약 17.69 W 정도로 다른 형상에 대비하여 높은 발전량을 갖는 것으로 계산되었다. 높이에 따른 발전량의 차이에서는 수평차단막이 BASE 상부로부터 멀리 떨어진 경우 발전량이 가장 우수하며, 17.58W 정도로 나타났다. 여러 개의 작은 홀과 다중 수평차단막을 설계한 경우는 기준이 되는 형상보다 오히려 발전량이 감소하였으며, 각각 0.91W, 2.06W 정도 감소하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권2호
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• pp.113-119
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• 2015

본 연구에서는 대표적 난분해성 유기화합물인 PCBs (Polychlorinated Biphenyls) 및 기타 난분해성 물질 오염토양을 정화하기 위하여 고온고압의 물을 이용하였다. 먼저, PCBs 오염토 적용시 반응온도에 따른 영향에서는 아임계수 조건에서 온도가 증가함에 따라 처리효율이 선형적으로 증가하였고 반응시간의 증가에 따라서도 처리효율은 증가함을 보였다. 처리입경별 실험에서는 미세토의 경우가 처리효율이 약간 낮았다. 아임계수와 영가철에 의한 PCBs 분해 기작을 예측하기 위해 Ion chromatography 및 GC-MS 분석을 한 결과 탈염화 반응산물이 생성되었으며 헤드스페이스 실험결과 PCBs분해기작은 대부분 산화이며, 일부만이 탈염화에 의한 것임을 확인하였다. TPH, BTEX, TCE/PCE, 클로르피리포스 등의 난분해성 물질 오염토처리를 위해 $300^{\circ}C$ 아임계수 조건을 적용한 결과 모두 90% 이상의 처리효율을 나타냈으며, 처리효율과 반응부산물 등의 검토를 통해 PCBs 오염토 외에 다른 난분해성 물질 오염토 처리분야에도 적용가능함을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.356-361
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• 2020

프로필렌은 석유화학제품의 제조 시 기초 유분으로 산업 공정에서 널리 사용되고 있으며, 새로운 물질을 제조하기 위하여 200 ℃ 이상의 온도에서 합성되고 있다. 그러나 프로필렌은 인화성 가스로써 화재 및 폭발의 위험성이 존재하므로, 이를 방지하기 위하여 불활성 가스 중 가격이 저렴하고 공기 중 가장 많이 존재하는 질소를 주입하여 사용한다. 본 연구에서는 프로필렌-질소-산소를 사용하여 온도 200 ℃에서 압력의 변화(0.10 MPa, 0.15 MPa, 0.20 MPa, 0.25 MPa)에 따른 실험적 연구를 수행하였다. 산소농도가 21%일 때 압력이 0.10 MPa에서 0.25 MPa로 상승할수록 폭발 하한계는 2.2%에서 1.9%로감소하였으며, 폭발상한계는 14.8%에서 17.6%로증가하였다. 또한최소산소농도는 10.3%에서 10.0%로 감소하여 압력이 증가할수록 폭발 범위가 넓어져 위험성이 증가하였다. 폭발압력은 압력이 0.10 MPa에서 0.25 MPa로 상승할수록 1.84 MPa에서 6.04 MPa로 증가하였으며, 최대 폭발압력상승속도는 90 MPa/s에서 298 MPa/s로 크게 증가하였다. 고온 및 고압에서는 폭발의 위험성이 증가하므로 프로필렌을 사용하는 사업장의 폭발사고 예방을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.