• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.258-258
• /
• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.

• 멤브레인
• /
• 제26권4호
• /
• pp.281-290
• /
• 2016

정삼투 분리막 용도에 적합한 폴리아미드 복합막의 제조에 있어 지지층의 극성 및 공극률이 폴리아미드 구조 및 정삼투 분리막 투과 성능에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 클레쏘킬레이트 금속착물(0.1-0.5중량%)이 함유된 폴리술폰(18중량%) 용액을 상전이 공정을 통하여 지지층을 제조하였다. 제조된 지지층 상에 방향족 폴리아미드 활성층을 제막하였다. 다공성 PSF 지지층 제조를 위하여 상대적으로 낮은 폴리술폰(12중량%) 용액을 이용한 지지층을 폴리에스터 필름상에서 제조한 후 필름을 제거하고 제조된 지지층 상에 방향족 폴리아미드 활성층을 제막하였다. 제막된 시편 중 폴리술폰(18중량%)/금속착물(0.5중량%)로 만들어진 FO막은 유량 9.99 LMH, reverse salt flux 0.77 GMH로 HTI의 상용막(10.97 LMH, 2.2 GMH)과 비교해도 거의 비슷한 유량값과 향상된 RSF 값을 얻을 수 있었다. 캐스팅 용액의 금속착물의 첨가로 활성층 두께가 줄어들었으나 제거효율은 향상되는 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제39권2호
• /
• pp.145-152
• /
• 2002

상용 알루미나 분말(0.5, 2.8, 12, 45 ${\mu}m$)을 die-press법을 이용하여 1120$^{\circ}C$에서 2시간 1차 소결하여 다공성 전성형체를 제조하고 1100$^{\circ}C$에서 0∼2시간까지 $La_2O_3-Al_2O_3-SiO_2$계 유리를 용융 침투시켜 유리 침투 깊이와 침투 시간간의 kinetic을 조사하였다. 침투시간이 증가할수록 유리 침투깊이는 Washburn 식의 포물선 관계를 가지면서 증가하였으며 침투 상수인 K는 알루미나 입도가 증가할수록 증가하였다. 유리-알루미나 복합체의 강도값은 2.8${\mu}m$ 알루미나가 분산된 복합체까지 충진률의 증가로 인하여 증가하다가 알루미나 입도가 증가할수록 감소하였다. 파괴인성은 알루미나 입도가 증가할수록 균열 휨 현상과 균열과 알루미나 입자간 결합에 의하여 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권5호
• /
• pp.553-562
• /
• 2012

난방, 환기 및 공기조절(HVAC) 기능이 상실된 사고의 경우, 보조급수를 위한 모터-구동 펌프격실의 온도상승을 전산유체역학 분석을 통해 평가하였다. 닫힌 펌프격실의 과도 계산결과, 8 시간 동안 공간-평균된 공기온도는 $60^{\circ}C$ 정도의 상승이 예상된다. 외기 온도 및 외부 온도는 이전 계산결과로부터 초기 $35^{\circ}C$에서 시작하여 서서히 증가한다고 가정하였다. 격실 문이 사고발생 후 약 2, 4, 그리고 6시간 경과 시점에서 열릴 경우, 체적-평균 격실 내가 온도는 약 $4^{\circ}C$의 즉각적인 하강이 나타나며 이후 서서히 온도가 상승하는 장기 거동을 보인다. 전산유체역학을 적용한 현재의 상세 해석결과는 이전의 집중(lumped) 모델을 사용한 보수적인 계산결과에 비해 낮은 격실온도 상승률을 예측한다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.21-26
• /
• 2011

Ni-YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) composite powders를 glycine nitrate process으로 만들었다. 합성된 분말은 $1300{\sim}1400^{\circ}C$ 4시간 동안 소성하였으며 $1000^{\circ}C$에서 2시간 동안 질소 및 수소 분위기에서 환원 소성하여 Ni-YSZ cermet을 제조하였다. Ni의 부피비를 변화 시켜 각기 그들의 미세구조, 전기전도도, 열팽창 및 강도 특성을 알아보았다. Ni과 YSZ 상 사이에 상호 연결된 균질하게 분포된 다공성 미세구조를 얻을 수 있었다. 기공률, 전기전도도, 열팽창계수 및 곡강도 모두 Ni의 양에 민감하게 영향 받는 것을 알 수 있으며 40 vol%의 Ni를 함유한 Ni-YSZ cermet가 전극재료로 가장 적당하였다. $1350^{\circ}C$에서 소성한 40 vol% Ni-YSZ 시편의 경우 30 %의 기공율, 65.5 Mpa의 강도, 917.4 S/cm의 전기 전도도($1000^{\circ}C$)및 $12.6{\times}10^{-6}^{\circ}C^{-1}$의 열팽창계수($1000^{\circ}C$)를 가져 YSZ 전해질의 음극재료로 가장 적합하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.90-103
• /
• 2016

본 연구는 유한 요소 법을 이용한 노화되어 강성/강도가 저하되는 요추 체의 얇은 피질과 해면 골의 하중 분담 비율 분석과 사용된 탄성계수들의 평가가 목적이다. 해면 골의 나은 해석을 위하여, 20년마다 압축 시험에서 얻은 탄성계수를 체적 공극 비율로 나눈 유효 탄성계수를 사용하였다. 이와 상응하는 피질 쉘도 공극 비율을 포함한 빔 이론의 수식들로부터 유효 탄성계수를 구한 후에 적용하였다. 또한 p-요소를 사용하여 수치 오차를 최소화하였다. 보고된 논문들을 참고하여 후관절 부분이 제거된 매개 변수적인 퇴행된 L3 척추 형상을 만들어 유한 요소 모델링 하였다. 일정 변위의 압축 조건을 가한 후에 여덟 조각의 부피 별로 각 뼈에서 탄성 변형률 에너지와 수직 하중의 비율을 사용하여 하중 분담 비율을 계산하였다. 결과로는 1) 20대에서 80대까지 해면 골의 하중 비율은 55%에서 49%로 감소하였다; 2) 피질 쉘은 중간 면에서 최고 비율을, 해면 골은 종판에서 최고 비율을 나타냈다; 3) 다공성 얇은 피질과 해면 골을 위한 유효 탄성계수의 사용은 적절하였다; 4) 두 방법을 이용하여 얻은 하중 분담 비율의 차이는, 전체 비율은 1% 미만 내에서 같지만 각 위치에서의 비율 값들은 약간 달랐다.

• 청정기술
• /
• 제19권4호
• /
• pp.370-378
• /
• 2013

본 논고에서는 가스 흡착 분리 산업에서 광범위하게 적용되고 있는 압력순환흡착(pressure swing adsorption, PSA) 기술의 전형적인 흡착조건인 $15{\sim}40^{\circ}C$의 온도와 4~6 bar의 압력에서 금속-유기 골격체(metal-organic frameworks, MOF)와 제올라이트 이미다졸레이트 골격체(zeolite imidazolate frameworks, ZIF)의 $CO_2$ 흡착성능을 살펴보고 이들이 가지고 있는 장 단점을 분석해보고자 한다. $CO_2$는 $H_2$, CO, $N_2$ 및 $CH_4$와 같은 기체분자들에 비해 큰 분극률을 가지므로 동일한 세공크기라면 흡착제의 비표면적이 클수록 높은 흡착량을 보이며, $CO_2$의 분자크기($3.3{\AA}$)보다 큰 세공으로 이루어진 흡착제라면 상기 흡착조건에서의 $CO_2$ 흡착성능은 세공크기에 크게 영향을 받는다. MOF와 ZIF의 $CO_2$ 흡착성능은 이들의 골격을 이루는 금속과 유기 링커의 종류, 세공크기, 비표면적, 흡착조건(온도와 압력) 등에 따라 달라질 수 있지만, 특히 흡착압력의 영향이 절대적이다. 다시 말하면, $CO_2$의 흡착압력이 비슷할 경우 MOF와 ZIF의 $CO_2$ 흡착량에 미치는 상기 인자들의 영향은 비교적 작다. 15 bar 이상의 $CO_2$ 흡착압력에서 이 흡착제들이 수 십 mmol/g의 흡착성능을 나타낸다고 할지라도, 전형적인 PSA 공정조건에서 이들의 $CO_2$ 흡착성능은 제올라이트, 활성탄과 같은 벤치마크 흡착제들의 성능과 유사하거나 오히려 낮을 뿐만아니라, 이들의 가격은 벤치마크들에 비해 매우 높기 때문에 경제성 확보에 어려움이 있다.

• 멤브레인
• /
• 제25권2호
• /
• pp.123-131
• /
• 2015

PTMSP와 PDMS로부터 합성된 PTMSP/PDMS 그라프트 공중합체에 다공성 borosilicate를 0~5 wt% 첨가하여 PTMSP/PDMS-borosilicate 복합막을 제조하였다. 합성된 PTMSP/PDMS 그라프트 공중합체의 수평균분자량(${\bar{M}}_n$)은 460,000이었고, 중량평균분자량(${\bar{M}}_w$)은 570,000이었으며, 유리전이온도($T_g$)는 $33.53^{\circ}C$에서 나타났다. TGA 측정에 의하면 PTMSP/PDMS에 borosilicate가 첨가되면 복합막의 감량이 작아지고 감량이 완결되는 온도도 낮아졌다. SEM측정에 의하면 PTMSP/PDMS-borosilicate 복합막 내에 들어있는 borosilicate는 $1{\sim}5{\mu}m$ 크기로 분산되어 있었다. 기체투과 실험에 의하면 PTMSP/PDMS-borosilicate가 첨가되면서 자유부피, 공동, 기공률이 증가하여 기체투과가 용해확산에 의한 것보다 분자체거름, 표면확산, Knudsen 확산에 의해 일어나는 경우가 점차 증가하여 $H_2$와 $N_2$의 투과도는 증가하고 선택도($H_2/N_2$)는 감소하였다.

• 멤브레인
• /
• 제17권4호
• /
• pp.302-310
• /
• 2007

이산화황 흡수 수용액이 다공성 분리막 접촉기를 연속적으로 순환하는 시스템에서 다양한 운전변수에 따른 이산화황의 분리 효율을 고찰하였다. 공급 기체로는 이산화황/공기 혼합 기체를 사용하였으며 흡수제로는 $Na_2SO_3$ 수용액을 사용하였다. 운전 변수들인 흡수제 농도와 공급 기체 내의 이산화황 농도, 분리막 재질, 흡수제 유속 변화에 따른 분리 효율에 대한 영향을 확인하고자 하였다. 흡수제의 농도 0.05 M에서 0.2 M로 증가할수록 이산화황 제거 효율은 74%에서 100%로 증가하였다. 이산화황 농도가 700 ppm에서 2,500 ppm으로 증가할수록 제거 효율은 100%에서 75%로 감소하였다. 또한 흡수제의 유속이 2.5 mL/min에서 15 mL/min으로 증가할수록 제거 효율은 85%에서 100%로 증가하였고, 분리막은 기공률이 클수록 제거 효율이 증가함을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제4권4호
• /
• pp.349-355
• /
• 2016

본 연구는 화력발전소에서 배출되는 석탄회 중 바텀애시의 재활용에 대한 실험적 연구이다. 석탄회는 일반적으로 플라이애시, 바텀애시, 신더애시 등으로 구분된다. 이 중 플라이애시의 경우 콘크리트 재료 중 시멘트 대체재로 많은 양이 재활용되고 있다. 반면, 바텀애시의 경우 다공성 및 높은 흡수율 등의 특징에 의해 석탄회 중 재활용률이 가장 낮은 실정이다. 이에 본 연구에서는 바텀애시를 콘크리트의 잔골재로 0~30%까지 단계별로 치환하여 제조한 콘크리트에 대한 내구성능을 평가하였다. 바텀애시 잔골재를 사용한 콘크리트의 내구성능 평가 결과, 동결융해의 경우 바텀애시 혼입 유무와 관계없이 적정한 연행공기를 통해 저항성을 확보할 수 있었고 염소이온침투 저항성, 건조수축 및 중금속에 대한 영향을 검토한 결과 바텀애시 혼입량 증가에 따른 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 반면, 탄산화 촉진 실험결과 바텀애시 사용이 증가함에 따라 탄산화 침투가 다소 컸으나 적절한 배합설계를 통해서 바텀애시를 콘크리트 잔골재로 활용하는 것이 가능할 것으로 판단된다.