• 제목/요약/키워드: 다공물질

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저탄장 자연발화 현상의 수치해석적 연구 (Numerical Study on the Phenomenon of Spontaneous Ignition of Coal Stockpile)

  • 김철진;박이선;손채훈
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권7호
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    • pp.721-727
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    • 2010
  • 석탄을 야적해두는 저탄장에서 석탄의 자연발화 현상은 안전 문제와 더불어 심각한 경제적 손해를 야기한다. 저탄장에서의 자연발화는 석탄의 산화반응으로 방출되는 열량이 주위로 손실되는 열량보다 클 때 발생한다. 본 연구에서는 2차원 비정상 상태 수치해석을 통해 자연발화 현상을 모사하였고, 수치해석 결과의 타당성을 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 수치해석을 통해 구한 시간에 따른 저탄 내부 온도의 변화 곡선은 실험을 통해 측정한 데이터와 잘 일치하였다. 자연발화 인자인 공극률에 따라 저탄장 내부온도 변화 및 압력, 산소 질량 분율의 변화 양상을 분석하였다. 계산 결과를 토대로, 저탄형태의 변화에 따라 저탄장 내부에서의 시간에 따른 온도 변화를 비교 검토하였다. 열점의 형성과 자연발화 메커니즘을 분석하여 제시하였다.

메조세공을 갖는 이산화 주석의 합성 및 가스센서로서의 응용 (Synthesis of Mesoporous Tin Oxide and Its Application as a Gas Sensor)

  • 김남현;김건중
    • 공업화학
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    • 제18권2호
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    • pp.142-147
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    • 2007
  • 본 연구에서는 주형물질로 $C_{16}TMABr$을 이용하여 염기 조건하에서 메조세공을 갖는 산화주석을 졸-겔법으로 합성하였다. 메조세공 $SnO_2$의 합성 최적조건을 탐사하였으며, 얻어진 시료는 X선회절, 질소흡착 및 투과전자현미경 등으로 분석하여 특성을 조사하였다. 금전극과 백금히터 회로를 알루미나 기재상에 스크린 프린팅 법으로 코팅하고, 합성한 메조세공의 산화주석을 전극상에 접합시켜 하나의 유니트로 구성하였으며, 제작한 센서는 $350^{\circ}C$에서 1~10,000 ppm 농도범위의 메탄과 일산화탄소에 대하여 검지능력을 평가하였다. $SnO_2$ 상에 담지된 팔라듐량의 변화가 이들 측정가스의 검출에 미치는 영향도 검토하였다. 메조세공을 갖는 산화주석은 비다공성의 상용 산화주석에 비하여 동일한 측정 조건하에서 측정가스에 대해 보다 높은 감도를 나타낼 뿐 아니라 안정성이 있으면서도 빠른 응답속도를 보였다.

다공성 미디아에 있어서 유효확산계수 (Effective Diffusion Coefficient in the Porous Media)

  • Jeehyeong Khim
    • 한국토양환경학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.83-90
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    • 1996
  • 토양내에서의 가스나 증기상의 오염물질의 이동은 여러 가지 현상에 의해서 일어나고 있으나 농도차에 의해서 일어나는 확산이 가장 중요하다. 그런데 토양내에서의 확산은 토양 입자들로 인한 확산 부피의 감소, 또 확산경로의 불규칙성, 확산 경로에 있어서 단면적의 변화 등으로 인해 대기중에서 일어나는 확산과는 다른 면을 보인다. 본 논문에서는 이러한 현상을 설명하기 위하여 흔히 사용되는 굴절계수(toruosity), 유효확산계수(effective diffusion coefficient)의 서로 다른 그러나 같은 이름으로 사용되는 많은 정의들과 다양한 수학적 모델들에 대한 비교 검토가 이루어졌다. 굴절계수나 유효확산계수를 사용할 때는 각각의 경우 정의와 각 식의 특징에 대하여 세밀한 검토와 주의가 행하여져야 한다.

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하수(下水)슬러지 소각재(燒却滓)를 사용한 경량재료(輕量材料) 제조연구(製造硏究) (A Study on the Preparation of Lightweight Materials with Sewage Sludge Ash)

  • 이화영
    • 자원리싸이클링
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    • 제17권4호
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    • pp.30-36
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    • 2008
  • 본 연구에서는 하수슬러지 소각재를 원료로 사용한 다공성 경량재료의 제조 및 물성측정 실험을 수행하였다. 경량충진재로써 perlite와 silica sphere의 2종류 경량물질을 각각 사용하였으며, 무기바인더로써 벤토나이트를 첨가하여 $1,000^{\circ}C$에서 소성하는 방법으로 경량재료를 제조하였다. 제조한 시편은 밀도, 압축강도, 열전도도 및 흡음율을 측정하여 원료 조성 및 제조 조건에 따른 각각의 물성변화를 조사하였다. 실험결과 perlite를 경량충진재로 사용한 시편의 밀도는 $1.23{\sim}1.37g/cm^3$, 압축강도는 $242.3{\sim}370.5kg/cm^2$로 나타났으며, silica sphere를 사용한 경우는 perlite에 비해 밀도가 낮고 압축강도가 $100kg/cm^2$ 이하인 것으로 나타났다. 또한, 경량재료의 열전도도는 원료 조성에 따라 $0.3{\sim}0.5W/m^{\circ}K$의 수치를 보여 일반 콘크리트보다 단열효과가 매우 우수한 것으로 나타났다.

졸-겔법으로 합성된 ZrO2-SiO2 유리전구체의 결정화구조에 미치는 열처리의 영향분석 (Influence analysis of heat treatment on crystalline structure of ZrO2-SiO2 glass precursor synthesized by sol-gel method)

  • 전경수
    • 분석과학
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    • 제25권1호
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    • pp.3-6
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    • 2012
  • 내구성 및 내알칼리성이 우수한 다공성 결정화 유리를 제조하기 위하여, zirconium propoxide의 몰농도비가 높은 금속알콕사이드를 출발물질로 하여 $xZrO_2-(1-x)SiO_2$ 구조의 유리전구체를 졸-겔법으로 합성하였다. 본 연구에서는 유리전구체를 500에서 $1,100^{\circ}C$의 범위에서 열처리하여, 열처리 조건이 유리전구체의 결정구조에 미치는 영향을 조사하였다. X-선 회절분석에 의하면, $600^{\circ}C$이상에서 결정피크가 발달하기 시작하였으며, 850$^{\circ}C$이상에 도달하면, 결정성은 확연하게 증가하였다. 그리고 열처리 온도가 증가함에 따라 결정 피크가 발달하며 $2{\theta}$ 값이 $35^{\circ}$, $50^{\circ}$$60^{\circ}$에서 각각 baddelyite, tetragonal-$ZrO_2$, zircon의 특성피크를 나타냈다.

4급화 폴리페닐렌 옥시드 코팅을 통한 축전식 탈이온 성능 향상 (Improvement of Capacitive Deionization Performance by Coating Quaternized Poly(phenylene oxide))

  • 김도형;강문성
    • 멤브레인
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    • 제24권4호
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    • pp.332-339
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    • 2014
  • 본 연구에서는 축전식 탈이온 공정(capacitive deionization, CDI)의 성능을 개선하기 위해 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO)를 기저물질로 이용하여 코팅이 가능한 음이온교환 이오노머(quaternized PPO, QPPO) 용액을 제조하였다. 제조된 QPPO는 상용 음이온교환막(AMX, Astom Corp., Japan) 대비 우수한 이온전도도 특성을 나타내었으며 전기화학적 특성 또한 동등 수준임을 확인할 수 있었다. 다공성 탄소 전극에 이오노머 용액을 코팅하여 CDI 성능평가를 수행하였으며 그 결과 약 94.9%의 높은 염 제거 효율을 나타내었다. 기존의 CDI와 상용 음이온교환막을 결합한 membrane CDI (MCDI), QPPO가 코팅된 전극을 사용한 coated CDI (CCDI)의 탈염 성능을 비교한 결과 QPPO의 높은 이온선택성 및 낮은 이온 전달저항으로 CCDI가 기존의 CDI에 비해 52.1%, MCDI에 비해 18.3% 향상된 높은 염 제거 성능을 나타냄을 확인하였다.

산 첨착활성탄과 동적막 공정을 이용한 수중 암모니아 제거 (Removal of Ammonia in Water using Acid-impregnated Activated Carbon and Dynamic Membrane System)

  • 최원경;신동호;이용택
    • 공업화학
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    • 제17권3호
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    • pp.310-316
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    • 2006
  • 본 연구에서는 수중 악취의 원인 물질인 용존 암모니아를 제거하기 위해 분말형태의 활성탄을 사용하였다. 특히, 일반적인 분말활성탄은 암모니아 흡착능이 좋지 않기 때문에 흡착능을 높이기 위해 분말활성탄의 표면을 산 용액으로 함침시킨 산 첨착활성탄을 제조하였다. 이렇게 제조한 산 첨착활성탄을 섬유 재질로 된 다공성 지지막($10{\sim}50{\mu}m$)의 표면에 압력에 의한 분리 활성 여과 층을 형성시켜 흡착과 분리를 동시에 할 수 있는 혼합 공정을 구성하였다. 그 결과 혼합공정에서 암모니아 제거율이 60% 이상 되어, 일반 분말활성탄에 비해 10~15% 더 높은 흡착능을 보였다. 그리고 층이 형성된 동적막의 순수투과성능 실험을 보면 수투과도는 400~700 LMH로 정밀여과(Microfiltration)막 수준의 역할을 한다. 이는 수처리에서 기존의 분리막 공정보다 고효율적인 처리 유량을 유지하는 효과가 기대된다.

리튬 전지에서 산소, 황의 물리화학적 거동 (Physicochemical Behaviors of Oxygen and Sulfur in Li Batteries)

  • 박동원;김진원;김종원;이재영
    • 공업화학
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    • 제23권3호
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    • pp.247-252
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    • 2012
  • 전기자동차, 하이브리드 자동차의 필요성과 스마트 IT 기기의 급속한 발전으로 인한 고용량 고출력 전지의 수요가 급증하고 있다. 현재 상용화 된 리튬이온전지는 기술적 문제에 의해 제한된 에너지 밀도만이 이용되고 있어서 보다 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬-황 및 리튬-공기전지 개발이 주목 받고 있다. 새로운 Li 배터리 시스템의 양극물질인 황과 산소는 유사한 물리화학적 특성을 갖고 풍부한 자원 매장량으로 상용화가 어렵지 않을 것으로 전망한다. 따라서 본 총설에서는 리튬-황 및 리튬-공기 전지 시스템의 다공성 구조 양극개발, 양극과 전해질의 계면반응 최적화 및 높은 내구성이 있는 리튬음극 개발과 같은 공통 이슈를 해결하고자 하는 비전을 제시하고자 한다.

Smoldering 연소로 인한 화재사고 조사보고 소개 및 이론적 해석 (Investigation and Theoretical Analysis of a Fire Accident Caused by Smoldering Combustion)

  • 김연승;변영철;황정호
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제13권3호
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    • pp.3-17
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    • 1999
  • 산호제의 양이 충분치 못한 밀폐된 공간에서는 화재가 발생하지 않으리라는 기대를 깨고, 다공성 물질내부에서 공극안에 있는 산화제를 이용하여 서서히 연소되는 smoldering 반응을 통하여 대형 화재가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 하나의 실제 화재 사건을 화재 조사 방법에 의하여 기술한 보고서를 바탕으로 하여 smoldering 연소가 화재의 발생에 미치는 영향을 예시하였으며, 예시된 사고의 smoldering 연소를 강제대류에 의한 하향식 역방향 smoldering으로 모델링하였다. 화학반응으로는 열분해가 없는 1 단계 반응이 채택되어, 온도 및 산화제의 공간적 분포와 smoldering의 전파속도를 수치적으로 모사하였다. 수치결과로서 유입되는 산화제의 양과 연료의 공극률이 반응지역의 전파속도를 결정하는 가장 우세한 인자로 파악되었다. 그러므로 smoldering 에 의한 화재 발생시 유입되는 산화제의 양과 연료의 공극률과의 관계를 알고 있다면 주어진 연료의 공극률에 대하여 유입되는 산화제의 양을 제어함으로써 불길로의 천이를 억제할 수 있음을 제시하고 있다.

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양극전착을 통한 그래핀-바나듐 산화물 복합체 제조 및 전기화학적 특성평가 (Electrochemical Properties of Graphene-vanadium Oxide Composite Prepared by Electro-deposition for Electrochemical Capacitors)

  • 정희영;정상문
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제53권2호
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    • pp.131-136
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    • 2015
  • 본 연구에서는 전극 활물질로서 그래핀-바나듐 산화물 복합체를 pH 1.8 조건에서 0.5M $VOSO_4$ 수용액을 이용하여 전기화학적 전착을 이용해 합성하였다. 전착공정 후 다공성 바나듐 산화물이 작업전극에 생성된 것을 SEM, XRD, XPS를 통해 확인하였으며 생성된 바나듐 산화물은 $V^{5+}$$V^{4+}$로 존재한다. 그래핀에 전착된 바나듐 산화물의 직경 약 100 nm의 나노로드로 이루어진 망상 구조는 전극과 전해질과의 접촉을 향상시킨다. 4000 초의 전착공정을 거친 그래핀-바나듐 산화물 복합체를 작업전극으로 하여 3전극 셀에서 전기화학적 특성을 평가한 결과 20 mV/s의 주사속도에서 $854mF/cm^2$의 높은 정전용량을 나타내었고 1000회 충방전 후 초기 용량의 53%가 유지되었다.