• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.95-103
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• 2018

바이오가스 이용 최적화를 위해 탈황 및 제습 전처리시설 가이드라인으로 $H_2S$ 농도는 철염으로 처리가능한 150 ppm으로 설정하고, 제습은 발전기 운전 적정수분 값이며 EU회원국에서 바이오가스 활용 시 적용하는 상대습도 60 %로 설정하였다. 국내 바이오가스 평균 온도인 $31^{\circ}C$에서 상대습도 60 %으로 적용한다면 노점온도 $22^{\circ}C$, 절대습도 $20.57g/m^3$으로 나타낼 수 있으며, 전처리 설비가 적절히 가동된다면 가이드라인에 만족하여 바이오가스의 이용이 최적화 될 것으로 사료된다. 바이오가스 이용 최적화를 위해 발전기 설비 가이드라인을 설정하고자 하였다. 바이오가스 적정 이용량으로는 전체 가스 발생량의 90 % 이상을 이용해야하며, 발전기 시설의 용량은 여유율을 10~30 %로 설정해야 한다. 발전기에 유입가스의 압력을 균등화하기 위해서는 가스 균등조(buffer tank)를 설치하며, 발전실 평균온도는 $45^{\circ}C$이하로 유지한다. 소화조에서 일정한 메탄농도로 가스가 생성되지 않아 효율이 저하되므로 메탄농도에 변화에 따른 공기연료비 제어시스템을 설치가 요구된다. 본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하고자 한다.

• 보존과학회지
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• 제31권3호
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• pp.227-241
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• 2015

공주 송산리 6호분에서 분리한 미생물의 배양조건에 따른 생화학적 특성을 확인하고 천연물 유효성분인 anethole과 eugenol의 항진균력을 평가하여 고분 또는 벽화에 대한 적용 가능성을 확인하였다. 송산리 6호분 내부 공기중 및 벽체에서 포집된 26종의 곰팡이는 자낭균류 15종, 접합균류 2종, 담자균류 1종으로 동정되었다. 분리된 곰팡이의 전분과 젤라틴에 대한 분해도 평가를 실시한 결과 SY-18, SY-23, SY-25 등에서 전분에 대한 분해능이 높게 나타났으며, SY-18, SY-21, SY-23 등에서 높은 젤라틴 분해능을 보였다. 각 기질의 분해능이 우수한 균주 3종을 액체배양하여 생화학적 특성을 확인하였다. 천연물 유효성분인 anethole과 eugenol의 항진균력 평가 결과, anethole과 eugenol의 혼합액(1:2)에서 곰팡이의 생장 억제력이 가장 크게 나타났다. 국내외에 동굴 또는 고분 벽화에 발생 가능한 곰팡이에 대해 강력한 항진균력을 보이는 천연물 유효성분을 이용하여 미생물의 발생을 억제할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.292-298
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• 2016

본 연구에서는 매스 매트 콘크리트에 있어, 상 하부를 구분하여 타설하는 실무조건을 고려하여, 상부 및 하부배합의 혼화재 종류와 치환율을 동일 및 달리하는 배합 조건 변화로부터 최적치를 도출한 다음, 실구조체에 적용하여 해석치와 실측치간을 비교하므로서, 혼화재를 활용한 매스콘크리트의 효율적인 수화열균열 저감방안을 제안하고자 하였다. 연구결과 먼저, 현장적용 전 사전검토를 위해 Midas gen을 이용하여 수화열 해석을 실시한 결과 상부는 OPC : FA = 85 : 15 배합, 하부는 OPC : FA : BS = 50 : 20 : 30 배합을 본 대상 구조물 매스 매트콘크리트의 최적배합으로결정하였다. 이를 적용한 실제 현장의 시험결과 슬럼프, 공기량 및 압축강도는 모두 목표범위를 만족하였다. 또한, 봄철 실제 현장의 매스 매트콘크리트의 온도특성으로 최적배합의 경우는 중심부의 최고 온도 약 $59^{\circ}C$, 표층부 온도 약 $49^{\circ}C$로 나타나, 약 $10^{\circ}C$의 온도차가 나타났으며, 수화열 해석결과 약 1.4의 균열지수를 나타내었다. 따라서, 실무를 고려한 매스 매트콘크리트의 경우 상 하부 타설 콘크리트간의 저발열 배합정도를 달리 고려하는 수화발열량차 공법적용은 침하균열 방지 및 수화열 균열제어에 효과적인 방법이 될 것으로 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.99-104
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• 2017

본 연구는 태양일사에 의하여 가열되는 온실상단에 고온의 태양잉여열을 축열조에 축열한 후 이를 이용하여 온실을 난방하는 히트펌프시스템의 실증연구에 관한 것으로 히트펌프시스템은 축열조를 구비하고, 각종 열교환을 위한 판형열교환기, 팬코일유닛 그리고 부가적인 에너지원으로 태양일사를 직접 집열할 수 있는 태양집열기로 구성되어 있다. 히트펌프시스템은 R410a냉매를 사용하며 일반적인 히트펌프시스템과 마찬가지로 외기열원만으로도 운전될 수 있으며, 온실내부의 설정온도에 따른 제어로직에 따라 외부조작없이 온실상단열의 축열운전, 외기공기에 의한 외기열원 및 축열조의 온수를 히트펌프의 작동 없이 난방하는 다수의 운전방식이 자동적으로 운전되도록 하였다. 개발된 축열식 히트펌프의 현장평가 성능실험을 위하여 제주시 조천리에 있는 $100m^2$ 크기의 온실에 설치하고 10월부터 12월까지 운전하였다. 실증연구 실험을 수행한 결과로써 외기열원을 이용하여 난방 할 경우 난방열량은 19.9 kW의 용량을 얻을 수 있었으며, 온실상단의 잉여열에 의하여 축열조의 온수로 히트펌프운전 없이 직접 난방 할 경우에 난방열량은 21.4 kW로 외기난방과 비슷한 난방용량을 나타내는 것을 알 수 있었다.

• 감성과학
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• 제7권4호
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• pp.35-41
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• 2004

본 연구에서는 운전자의 피로감을 경감시킬 수 있는 자동차용 향 분사 시스템을 개발하였다. 또한 향 분사시스템의 운전자 적응 특성을 분석하였다. 향 분사 시스템은 휘발된 향을 산소 (공기)와 혼합시켜 외부로 분사하는 방식을 이용하였다. 8051 마이크로프로세서를 이용하여 2-Port Solenoid Valve의 on/off 시간을 변경 가능하도록 하였고 이를 통해 향 분사량을 제어할 수 있도록 하였다. 평균나이 22$\pm$2세인 남녀 대학생 20명을 대상으로 네 가지 천연 향 (쟈스민 30%, 쟈스민 50%, 페파민트 30%, 페파민트 50%)을 사용하여 향의 적응화가 발생하는 시간과 향에 대한 적응화가 제거되는 시간을 결정하는 실험을 수행하였다. 실험 결과 쟈스민 30% 향의 적응화 발생시간은 1분 28초, 적응화 제거시간은 3분 15초, 쟈스민 50% 향의 적응화 발생시간은 2분 41초, 적응화 제거시간은 4분 3초, 페파민트 30% 향의 적응화 발생시간은 1분 47초, 적응화 제거시간은 2분 59초, 페파민트 50% 향의 적응화 발생시간은 1분 58초, 적응화 제거시간은 4분 11초였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.50-56
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• 2013

대향류 비예혼합 연료-공기 유동장에서 고온연료의 점화특성과 형성된 화염의 소화특성에 미치는 복사효과에 대해 수치계산을 통해 검토하였다. 화학반응의 계산을 위해 GRI-v3.0의 상세화학반응기구를 사용하였으며, 단열계산과 광학적으로 얇은 복사모델을 적용하여 계산을 수행하였다. 대향류 유동장의 점화와 소화점을 정확히 찾기 위하여 화염제어 연속계산법을 적용하였다. 결과를 통해 스트레인율 변화에 대해 최고 온도보다는 최고 H 라디칼 농도가 점화와 소화거동을 이해하는데 더 적합하다는 것을 확인하였다. 최고 H 라디칼 농도변화 거동을 통해 기존에 알려진 S-곡선, C-곡선 및 O-곡선 등을 확인하였다. 복사열손실 분율($f_r$)과 공간에 대해 적분된 열발생률(IHRR)을 통해 $f_r$이 가장 큰 점에서 복사효과에 의한 소화가 발생하였으며, 화염신장 소화점에서는 IHRR이 가장 높지만 화염에서의 전도에 의한 열손실로 인해 소화가 되는 것을 확인하였다. 복사는 화염신장 소화점에는 거의 영향이 없지만 복사 소화점과 점화점에는 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 또한 연료의 온도가 높아질수록 복사에 의한 소화점의 스트레인율과 화염신장에 의한 스트레인율 사이의 영역이 넓어지게 되어 화염 안정성이 향상되고 있음을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제24권5호
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• pp.367-374
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• 2014

본 연구에서는 LSCF/GDC (20 : 80 vol%) 복합 분리막 표면에 LSC/GDC (50 : 50 vol%) 활성층을 코팅한 후 활성층의 열처리 온도, 두께, 침투법을 이용한 STF 도입이 산소투과 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 활성층 도입은 복합 분리막의 산소 투과 유속을 급격히 증진시켰으며 이는 활성층 성분인 LSC/GDC (50 : 50 vol%)가 전자 전도성 및 표면 산소 분해 반응을 증진시켰기 때문이었다. 활성층의 열처리 온도가 $900^{\circ}C$에서 $1000^{\circ}C$로 증가한 경우, 산소 투과 유속은 증가하였고 이는 분리막과 활성층 사이 그리고 활성층의 결정입간 접촉이 증진하여 산소이온과 전자 흐름을 증진시켰기 때문으로 설명되었다. 코팅층의 두께가 약 $10{\mu}m$에서 약 $20{\mu}m$로 증가한 경우, 산소 투과 유속은 오히려 감소하였는데 이는 코팅층의 두께가 증가할수록 기공을 통한 공기 중의 산소 유입이 어려워지기 때문으로 설명되었다. 또한, 코팅층에 침투법을 이용하여 STF를 도입한 경우가 STF를 도입하지 않은 경우 보다 높은 산소 투과 유속을 보였는데 이는 도입된 STF가 산소 분해하는 표면 반응 속도를 촉진시키기 때문이다. 본 연구로부터 LSC/GDC (50 : 50 vol%) 활성층 코팅 및 특성 제어는 LSCF/GDC (20 : 80 vol%) 복합 분리막의 산소투과 증진에 매우 중요함을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제16권4호
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• pp.52-58
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• 2012

최근 대기환경규제의 강화로 화학공장에서 발생하는 폐가스를 소각 처리하는 경우가 증대되고 있다. 이러한 소각설비는 저장탱크 상부와 배관을 통해 연결되어 화염을 통하여 폐가스를 연소 소각시키기 때문에, 배관을 따라 화염이 역화될 경우에는 치명적인 사고로 연결될 수 있다. 본 연구는 아크릴산 제조공정의 소각시스템에서 발생한 중대산업사고에 대해 폭발의 3요소와 화염의 전파 원인을 분석하여 사고 예방대책 및 안전성 향상 방안을 다음과 같이 제시하였다. 첫째, 소각시스템의 송풍기를 재 가동하기 전에는 공기 또는 불활성 가스로 충분히 희석하여 폭발을 예방하여야 한다. 둘째, 폭굉으로 전이된 화염이 저장탱크로 전파되지 않도록 소각설비의 전단 및 저장탱크 상부에 폭굉용 화염방지기를 설치하는 것이 필요하다. 섯째, 폭연용 화염방지기를 그대로 사용할 경우에는 그 전단에 파열판을 설치하거나 저장탱크 상부와 소각설비의 배관을 후드식으로 연결하여 폭굉으로 전이된 화염을 저장탱크 밖으로 분출시켜야 한다. 마지막으로, 소각설비에 연결된 송풍기의 제어반(MCC)에 순간정전 보상장치인 시간지연계전기(TDR: time delay relay)등을 설치하여 순간정전 후에도 자동으로 재가동될 수 있도록 조치해야 한다.