• 대한기계학회논문집B
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• 제40권6호
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• pp.347-355
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• 2016

본 연구에서는 격자볼츠만 방법을 기반으로 유체-입자 상호작용에 대한 수치계산을 수행하였다. 유체 유동은 격자볼츠만 방법을 이용하였으며, 유동장 내에서의 고체입자 운동은 계산점(node) 기반의 가상영역으로 간주하여 해석하였다. 유체-입자의 상호작용은 격자볼츠만 방법의 지배방정식에 국부적으로 운동량 교환량을 추가하여 해석하며, 가상영역 내에 위치한 고체입자의 병진 및 회전 운동은 뉴턴 운동 방정식과 오일러(Euler) 방정식을 이용한다. 구성된 상호작용 모델의 유효성을 검증하기 위하여 중립상태에서의 부유 입자운동 및 단 입자의 침강에 대한 수치계산을 수행하였으며, 기존 연구들과의 비교를 통하여 본 연구의 유체-입자 상호작용 모델이 갖는 신뢰성과 효용성을 평가하였다.

• 멤브레인
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• 제5권1호
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• pp.16-25
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• 1995

먼지는 일반적으로 입자크기가 $10\mu\textrm{m}$ 이상의 강하 먼지와 $10\mu\textrm{m}$ 이하의 부유먼지로 구분하며, 이들의 먼지는 대기중에서 인간이나 동.식물에 주로 영향을 준다. 입자크기 범위가 $0.1~10\mu\textrm{m}$ 사이의 부유먼지는 주로 산업공정에서 연료의 연소 또는 고체상 물질의 분쇄 및 수송공정 등에서 주로 발생되며, 입자크기가 $2.5\mu\textrm{m}$이하인 것들은 대기중에서 황산화성 미세먼지와 질산화성 미세먼지로 전환되어 가시도(visibility)에도 큰 영향을 미친다. 대기중에 부유된 먼지중에서 $8\mu\textrm{m}$ 이하는 호흡시 호흡기로 유입되는 입자크기로써, 입자크기가 $6.0\mu\textrm{m}$ 이하인 것은 약 10% 정도가 인간의 폐내로 유입되고, $4.0\mu\textrm{m}$ 이하인 것은 30%, $2.0\mu\textrm{m}$ 이하인 것은 약 99%가 폐(lung)에 유입되어 폐에 침착된다고 보고하였다. 앞으로 산업발전이 계속됨에 따라서 먼지의 배출량이 계속 증가할 것이며, 이로 인해 먼지에 의한 대기오염이 심각해질 뿐만 아니라 인간에 미치는 피해도 심각해질 것으로 예측된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.745-749
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• 2011

혼합용 임펠러를 장착한 연료탱크의 액체연료와 미세 고체입자의 부유, 혼합 현상을 분석하고자 2차원 혼합 유동 수치해석을 수행하였다. 다상 유동해석은 Eulerian Grandular Multiphase 기법을 사용하였고, 해석기법을 12vol% 고체 혼합 조건 실험의 축방향 고체 농도 분포와 비교하여 확인하였다. 해석용 연료탱크는 10.5vol% 고체입자를 액체연료와 혼합하는 것으로 회전수 700rpm 조건에서 4가지 경우의 임펠러 위치와 유속 조건으로 해석을 수행하였다. 각 경우에 대한 Quality of Suspension 결과를 비교하여 적합한 임펠러 위치와 속도방향을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2005년도 추계 학술대회논문집
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• pp.31-34
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• 2005

This article has investigated the spatial distribution of the solid particles in polymerization reactors using CFD analysis (FLUENT v. 6.2.1). The suspension of the solids in stirred reactors is affected by a number of parameters including particle diameter, vessel shape, impeller size, impeller speed, and rotating direction of stirrer. The degree of solids suspension in the vessel was quantified with a statistical average value, ${\sigma}^2$. The best stirring conditions were determined based on ${\sigma}^2$, which was found to depend on the vessel bottom shape.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.214-224
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• 1990

본 연구에서는 현 저자의 이전의 연구를 확장하여 균일한 열유속을 갖는 2상 기체-고체입자 위 방정식에서 축 방향의 열전달은 반경 방향의 열전달보다 작아 무시 하였으며, 복사 열전달은 기체와 입자 사이의 온도 차이가 적어 무시하였다. 방정식 중 $F_{px}$ 와 $F_{pr}$ 은 2상 사이의 상호작용에 의한 단위부피당 축방향과 반경방향 의 저항력이며, 수직관의 열전달 특성을 부하도와 상대 입자 크기 $d_{p}$/D를 변화시 켜 가면서 조사하는 것이다.다.

• 에너지공학
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• 제14권1호
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• pp.11-17
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• 2005

본 연구의 목적은 입자가 부상된 이상유동에서 난류특성 변화를 고려하여 여러 유동 조건에 적용할 수 있는 단위 길이당 압력손실을 예측하는 모델을 개발하는 것이다. 입자 뒤의 후류, 입자 크기, 부하도, 상사이의 밀도비가 고려되었다. 마찰에 의한 압력 강하량은 검사체적에서의 힘의 평형을 사용해 유도되었고 난류강도와 압력 강하량의 상관관계를 구하였다. 수치해석 결과는 실험결과와 잘 일치하고 수치모델이 입자가 부상된 이상유동에서 압력강하의 기구를 잘 예측하는 것을 확인하였다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2001년도 추계학술발표논문집
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• pp.21-21
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• 2001

자원재활용과 원가절감를 위해 고지재활용율이 크게 상승하고 있으며, 이와 아울러 고 지원료로부터 고품질의 제품을 생산할 수 있는 기술에 대한 관심이 증대되고 있는 실 정이다. 저급 고지로부터 고품질의 탈묵펄프를 얻기 위해서는 고지재활용공정의 핵심 공정인 부유부상 공정의 효율화가 가장 중요하다고 믿어진다. 이를 위해서는 부유부상 공정에 가장 큰 영향을 미치는 고형입자의 표면 화학적 특성에 따른 공정의 분리효율 평가와 이에 근거한 공정해석과 개선이 요청된다. 이러한 부유부상 공정을 표면화학적 측면에서 구명하기 위해 마이크로 크리스탈린 셀룰로오스(Microcrystalline cellulose: M MCC)를 모댈 물질로 사용하여 표면화학적 특성은 다르나 입자의 크기와 형태는 동일 한 시료를 준비하였다. 친수성의 표면 특성을 나타내는 MCC의 표면 특성을 바꾸기 위 하여 AKD(alkyl ketene dimer)로 처리비율을 달리하여 솔벤트 사이징 처리를 실시하 였다. 이렇게 준비된 MCC의 표면화학적 특성을 IGC를 이용하여 평가하였다 .. IGC는 G GC를 응용한 표면분석 기술로 고체의 물리화학적 특성과 흡착성을 분석하기 위해서 사용되며 이로부터 흡착제의 표면특성을 평가할 수 있다. 본 실험에서는 AKD로 소수화 정도가 다르도록 소수화시킨 MCC 시료를 이용하여 I IGC 칼럼을 준비하고 n-알칸과 몇가지 극성 용매률 이용하여 이들의 칼럼 내 체류시 간을 측정함으로써 흡착특성을 평가하고 이로부터 흡착현상을 열역학적으로 분석하였다. IGC 분석 시에는 칼럼의 온도를 $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$의 3수준으로 변화시켰다. 측정결 과로부터 MCC 표면의 흡착자유에너지와 엔탈피, 엔트로피의 변화량을 평가하였으며, 또한 MCC 표면의 극성에너지와 산염기적 성질을 평가하였다. 실험결과 MCC의 소수화도에 따른 열역학적 흡착현상의 차이가 명백하였다. 이는 소 수화 수준에 따라 소수성 및 친수성 물질의 흡착성이 변화된다는 것을 보여준다. 따라서 탈묵 시 진행되는 기포에의 부착현상을 평가할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있다 고 사료되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.99-108
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• 2006

부유사의 거동을 나타내는 데는 이송-확산 방정식이나 이 방정식을 간략화한 식들이 이용된다 이 방정식은 여러 가지 가정하에서 유도되었으나, 이러한 가정에 대해서는 심도있는 검토가 되지 못한 상태에 있다 그 이유는 난류의 측정 자체가 매우 힘들며, 유사가 혼합된 흐름의 경우 물과 유사의 속도를 구별해서 측정하기 매우 힘들기 때문이다. 본 연구는 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimeoy)의 일종인 입자 추적 유속계(PTV, Particle Tracking Velocimetry)를 이용하여 개수로 난류에서 물과 유사의 속도를 측정하는 실험적 연구이다. 측정 결과, 하상에서 어느 정도 떨어진 영역에서는 유사의 속도가 물보다 느린 경향을 보였다. 이 속도 지체의 양은 본 연구의 경우 평균 유속 의 약 $5\%$ 정도였으며, 속도 지체가 최대에 이르는 지점은 $g/h\approx0.05\;(g^{+}=30\~50)$정도인 것으로 나타났다. 유사 입자가 물보다 느리게 이동하는 것은 전적으로 유사의 비중이 물보다 크기 때문으로 보인다. 반면, 하상에 근접한 점성 저층에서는 오히려 유사 입자의 속도가 물보다 빠르게 나타났으며, 이것은 물은 고체 경계면에서 점착 조건에 종속되는 데 반하여, 유사 입자는 점성의 영향을 받지 않기 때문으로 보인다.

• 한국광물학회지
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• 제18권2호
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• pp.127-134
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• 2005

금속제련공학 및 환경과학 분야에 있어서 물질전체를 구성하고 있는 화학적 조성이 중요한 요소이나, 입자 표면의 화학조성과 미분화된 입자들의 표면 반응성을 제어함과 동시에, 입자 계면에서 일어나는 중금속과 유기물질등의 반응은 제련공정과 환경오염에 중요한 역할을 한다. 그러므로, 수용액상에 존재하는 여러 종류의 화학 물질과 광물입자 표면 사이에서 일어나는 계면반응 과정의 이해는 상당히 중요한 것이다. 일반적으로 입자 표면 분석에는 ex-situ 법을 사용하는 X-ray photo-electron spectroscopy (XPS) 분석 방법이 많이 적용되고 있으나, 이는 분석대상시료의 크기가 보통 100 마이크론에서 1 cm 정도의 범위 안에 혼재-혼합되어있는 고체 입자들을 분석하기 때문에 채취 분석된 X-ray의 원래 발산한 입자표면을 분석할 수는 없다. 그래서 본 연구에서는 Time-of-Flight Secondary-Ion Mass Spectroscopy (TOF-SIMS)를 응용하여 황화광물의 부유선광 공정 중 생성된 미세한 유화광물입자$(30\~75\;microns)$ 표면에 형성된 무기, 유기물의 반응 관찰을 통해 이들의 정성분석 및 상대적 정량분석법을 연구하고자 하였다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2013년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.115-115
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• 2013

최근의 분진폭발은 플라스틱, 의약품, 목재, 곡물 저장고, 고체연료, 화학제품 제조공정 등을 포함하여 성형 및 가공 공정 등에서 화재폭발사고가 발생되고 있다. 폐목재를 재활용하여 PB(Particle board)를 생산하는 국내 제조사업장에서는 화재폭발 사고가 빈번히 발생하고 있어 예방대책이 요구되고 있다. 본 연구에서는 폐목재 제조공정의 사고예방과 목재분진 취급공정에 대한 안전대책 등을 제시하기 위하여 사고원인 물질인 폐목재 부유분진의 폭발특성실험을 실시하고 실험결과를 검토하였다. 또한 폐목재 분진의 화재폭발위험성을 상세히 평가하기 위하여 해당 물질의 자연발화점, 축열저장시험, 및 최소점화에너지 등의 화재폭발위험특성값을 실험적으로 조사하였다. 본 연구에서 사용한 폐목재 시료의 비구형 입자형태를 가지는데 입도분석기의 측정 결과 평균 입경은 $15.96{\mu}m$로 조사되었다. 또한 목재 분진의 함수율은 3.88%이며 중금속함유량은 1.73%이다. 자연발화점 측정결과 $225.5^{\circ}C$로서 비교적 낮게 측정되었고 퇴적분진에 대한 화재의 위험성은 높게 나타났다. 반면에 축열저장시험 결과를 통하여 공정관리 온도 및 보관온도를 $150^{\circ}C$ 이하로 관리하면 축열에 의한 자기분해 위험성은 낮은 것으로 판단되었다. 그러므로 축열에 의한 화재폭발 등의 위험성은 낮은 것으로 사료 된다. 최대폭발압력($P_{max}$)은 8.7 bar이며 폭발하한농도 (LEL)는 $60g/m^3$으로 나타났다. 부유분진의 폭발특성실험 결과 분진폭발지수(Kst)는 폭발등급 St 1 (0$bar{\cdot}m/s$)으로 나타났으며 폭발에 의한 위험성이 약한 분진으로 판정되었다. 최소점화에너지(MIE)는 10mJ < MIE <30mJ의 범위로 측정되었으며, 계산에 의해 추정된 최소점화 에너지(Es) 값은 14 mJ로서 일반적인 발화감도(Normal ignition sensitive)로 분류되었다. 이는 실질적인 점화원만 제거하여도 분진폭발을 예방할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 분진 폭발사고를 예방을 위하여 MIE값이 공정운전온도 $100^{\circ}C$ 초과 시에 급격히 낮아질 수 있으므로 운전 온도 설정에 있어서 주의가 필요하다.