• 기계저널
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• 제30권4호
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• pp.310-321
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• 1990

기체, 액체 고체상(相)이 섞여서 함께 흐르는 유동을 다상유동(multiphase flow)이라고 하며, 그 중 2개의 상이 섞여서 흐르는 경우를 2상유동(two-phase flow)이라고 일컫는다. 다상유동의 현상은 일상적인 생활에서도 많이 접하며(예컨대, 눈, 비가 내리는 현상, 안개, 황사, 스모그 현상 등) 특히 열전달과 관련하여 비등 및 응축을 수반하기도 한다. 특히 기계공학적 시스템에의 응 용측면에서는 다상유동의 전문지식이 증발기, 응축기 등 각종 열교환기기의 설계에 적용되므로 본 해설에서는 기체-액체(gas-liquid) 2상유동으로 그 내용을 한정하기로 한다. 2상(two-phase) 유동은 동일한 화학적 성분을 가진 물질이 서로 다른 상을 유지하면서 공존하여 흐른다는 점에서 2개의 다른 화학성분으로 구성된 2성분(two-component) 유동(예컨대 공기-물의 혼합유동)과는 엄밀하게는 다르나, 두 유동은 제반 형상이 유사하고, 해석 및 실험방법면에서도 많은 유사성이 있어서 총괄적으로 두 유동을 모두 2상유동이라고 칭하고 있다(1). 본 해설에서는 이러한 기체 -액체 2상유동분야에서 다루는 연구내용을 개괄적으로 소개하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.228-236
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• 2011

강내탄도의 다양한 해석 모델에 따른 성능 및 내부 유동을 분석하였다. 항력 모델은 초기 내부 유동 특성에 큰 영향을 미치며 고체추진제의 항력이 작을수록 차압의 진동을 감소시키는 것으로 나타났다. Nusselt 수 모델은 강내탄도의 주요 성능에 영향을 미치지 않으며 고체추진제의 열전달이 없는 경우에는 역압력이 발생하지 않는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.252-261
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• 1991

본 연구에서는 2상 횡분류의 평균 유동특성을 비교적 정확히 예측할 수 있는 방법을 제시하는데 있다. 이를 위하여 2상 기체 분류속에 유입되는 자유흐름의 질량 유입을 Keffer와 Baines의 유입함수를 이용하기로 하며, 입자와 기체분류사이의 궤적 이탈을 고려하기로 한다. 이런 모델을 이용하여 2상 횡분류의 분출초기의 입자와 기 체분류의 속도비(particle to gas velocity ratio at the jet exit)가 유동에 미치는 영향을 알아보고자 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.654-658
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• 2012

본 연구에서는 두 개의 기포유동층반응기로 구성된 연속공정에서 고체 흡수제의 입자분석을 이용하여 재생반응기 유동화 기체로 사용된 수분 주입량에 따른 H2O 전처리 효과에 대해 규명하였다. 또한 재생반응기의 고체 배출 구조를 underflow 형태에서 overflow 형태로 수정하여 $CO_2$ 회수효율을 비교 분석하였다. 재생반응기의 유동화 기체로 사용된 수분의 주입량에 따른 고체흡수제의 전처리 효과를 알아보기 위하여 각각의 조업변수에서 포집된 고체입자를 XRD(X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope), TGA 분석을 수행하였다. XRD 분석을 이용한 결과 재생반응기의 유동화 기체로 주입된 수분에 의해 $K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$의 입자구조가 형성됨을 확인하였으며 TGA 분석에서는 재생반응기로 주입된 수분량에 따라$K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$의 입자구조가 증가하는 경향성을 나타냈다. 재생반응기 내부에서 형성된 $K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$의 입자구조는 흡수반응 시 $CO_2$와의 반응성을 증가시켜 $CO_2$ 회수효율이 향상되는 전처리 효과를 나타내었다. 또한 재생반응기 고체 배출 구조를 underflow 형태에서 overflow 형태로 수정하여 $CO_2$ 회수효율을 비교 분석한 결과 약 3~8% 증가함을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.81-84
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• 1999

순환유동층 (Circulating Fluidized Bed : CFB) 은 기존의 기포유동층에 비하여 높은 유속에서 조업되는 반응기로, 고속의 기체와 크기가 작은 고체 입자간의 긴밀한 접촉을 통하여 비교적 대규모의 여러 가지 화학적, 물리적 작업을 수행하는 유동층기술의 한 분야이다. 순환유동층은 1940년부터 공업적으로 이용되기 시작하였으며 현재에는 가솔린의 제조, 석탄의 연소, 가스화 등에 널리 사용되고 있다.(중략)

• 한국추진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.9-17
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• 2013

Gas-solid suspension 유동에서의 입자운동과 그 운동이 유동장에 미치는 영향을 명시하고, 이 유동에 대한 이해를 얻기 위해 많은 연구가 수행 되어 왔다. 본 논문에서는 gas-solid suspension 유동에 대한 노즐의 입구/출구 압력비, 입자/기체 부하, 입자의 직경에 따른 영향 등을 연구하기 위한 분석적 모델을 개발 하였다. 노즐을 통한 유량, Mach수, 추력계수 및 정압 변화에 대한 입자/기체 부하의 영향을 분석하였다. 그 결과로부터 입자의 존재로 인해 충격파의 강도가 줄어드는 것으로 판단되며, 입자직경이 커질수록 속도는 작아지고, slip velocity는 커지게 될 것이다. 또한, 더 작은 직경의 입자에 대한 suspension 유동은 이상기체에 대한 단상유동의 결과와 같은 경향이 나타나며, 주위 압력에 따라 더 큰 입자/기체 부하나 배압비에 대한 추력계수가 더 크게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.16-24
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• 2013

강내탄도의 다양한 해석 모델에 따른 성능 및 내부 유동을 분석하였다. 항력 모델은 내부 유동에 주된 영향을 미치며 고체추진제의 항력 감소는 차압의 진동을 감소시키는 것으로 나타났다. Nusselt 수 모델은 강내탄도의 주요 성능에 영향을 미치지 않으며 고체추진제의 열전달을 고려하지 않는 경우에는 역압력이 발생하지 않았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.516-521
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• 2012

본 연구는 연소기체로부터 $CO_2$ 기체를 포집하는 기포 유동층 흡착 및 재생 반응기 공정의 주요 운전변수의 영향을 조사하기 위해서 단순화된 공정모델을 개발하였다. 반응속도와 반응기에서 고체입자의 평균체류시간을 이용하여 흡착탑과 재생탑에서 각 반응 전환율을 계산하였다. 실험실 규모 기포 유동층 공정에 적용하여 $CO_2$ 포집효율에 대한 온도, 기체유속, 고체순환속도, 연소기체 중 수분농도의 영향을 조사하였다. $CO_2$ 포집효율은 흡착탑의 온도 혹은 유속이 증가함에 따라서 감소하였다. 그러나 연소기체의 수분농도 혹은 재생탑의 온도가 증가함에 따라서 증가하였다. 계산된 $CO_2$ 포집효율은 측정값과 잘 일치하였다. 그러나 본 모델은 $CO_2$ 포집효율에 대한 고체순환속도의 영향과 잘 일치하지 않았다. 이의 해석을 위해서는 기체-고체 접촉효율에 대한 이해가 더 필요하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.75-79
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• 1999

순환유동층은 주탑에서 비말 동반된 입자를 cyclone과 같은 입자 포집장치에서 회수하여 다시 주탑으로 재 주입함으로써 입자의 순환이 일어나는 외부 순환계와 종래의 유동층내에 원형관(Draft tube)이나 평판을 설치하여 두개의 층으로 분리한 후 가스 분산판 위의 간격을 통해 입자들을 두 구역 사이로 강제 순환시키는 내부순환계로 분류할 수 있다. 드래프트 관을 갖는 내부순환유동층 반응기는 기체와 고체의 적절한 접촉을 통해 반응이 이루어지는 반응기 형태이다.(중략)