• 자원리싸이클링
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• 제13권1호
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• pp.39-46
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• 2004

마찰대전을 이용한 정전분리는 서로 상이한 물질간의 마찰을 통해 서로 다른 극성으로 하전시켜 이를 전기장내에 통과시켜 분리하는 기술이며, 플라스틱과 같은 부도체입자들의 정전분리에 많이 사용된다. 본 연구에서는 연속식 드럼형 마찰대전장치를 개발하고 이를 폐건축 및 폐가전 플라스틱의분리에 적용시켰다 분리대상 플라스틱은 폐건축 자재의 경우 PE/PVC 혼합시료를 대상으로 하였으며, 폐가전의 경우 ABS/PS/PP의 혼합시료를 대상으로 하였다. 건축자재 혼합플라스틱 및 가전제품 혼합플라스틱 모두 드럼형 마찰대전장치를 이용할 경우 실험한 조건에서 무게기준으로 95%이상의 순도조건에서 95%이상의 회수율을 보였다.

• 자원리싸이클링
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• 제11권3호
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• pp.37-45
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• 2002

마찰대전 분리는 서로 상이한 두 물체를 마찰시켜 각자 반대극성으로 하전시킨 후 전기장에 통과시켜 분리하는 기술이며, 이때자 물질의 하전극성은 work function에 의해 각기 다른 극성으로 하전된다. 본 연구에서는 마찰대전을 이용한 정전분리에 기본이 되는 각종 플라스틱의 work function을 알아보는 데 중점을 두었으며 마찰대전 후 하전량에 따른 분리 효율을 도출하여 최적의 운전조건을 위한 하전특성을 알아보았다. 플라스틱 시료는 2가지의 샘플을 가지고 실험하였으며. 이를 각기 다른 재질의 드럼형 마찰하전장치를 이용하여 대전을 시켰다. 또한 Faraday Cage를 이용하여 하전량을 측정한 후 work function을 도출하였다. 하전된 입자는 $\pm$20 kV의 전장에 통과시켜 분리실험을 수행하고 이를 통해서 하전량과 분리효율간의 상관관계를 도출하였다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.371-377
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• 2022

마찰대전 나노발전기(triboelectric nanogenerator, TENG) 장치는 최근 몇 십여년 동안 많은 관심을 불러일으켰다. 주변에서 버려지는 에너지 중 기계적 에너지를 수확하는 기술 중 하나인 TENG 기술은 정전기 유도 및 마찰 대전의 이중 효과로 얻어진다. 특히, 나노 로봇이나 마이크로 전자기계 장치와 같은 초소형 전자 장치의 급속한 발전으로 초박막 장치에 대한 수요가 크게 증가했다. TENG 기술의 급속한 성장과 함께 높은 전기 출력 성능과 저렴한 제조 기술을 갖춘 적절한 마찰대전 재료를 선택하는 것은 지속 가능한 나노발전기 작동에 필수적이다. 최근 이러한 문제를 극복하기 위한 하나의 방법으로 다층박막적층법 (혹은 층상자기조립법, layer-by-layer (LbL)self-assembly technique)이 고려되고 있다. 이 LbL 자기조립 기술은 TENG의 성능 향상 및 응용 분야에서 두께 문제를 성공적으로 극복할 뿐만 아니라 저비용, 친환경 공정을 제시했으며 대규모 생산에 사용할 수 있다. 본 리뷰에서는 TENG 장치를 위한 LbL 기반의 소재 개발에 있어 최근의 연구들을 검토하였으며, 현재까지 검토된 에너지 수확 장치 분야에서의 잠재력을 살펴보았다. LbL 기술을 적용하여 제작한 TENG 장치의 이점에 대해 논의하고, 마지막으로 다양한 초박형 TENG 구현을 위한 본 제작 기술의 방향과 관점을 간략하게 제시하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제6권3호
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• pp.15-21
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• 1997

석탄 화력 발전소에서 발생하는 석탄회는 년간 약 300만톤이며 대부분 매립하여 발전소 주변 환경오염, 민원발생, 회처리장 부족 등의 문제점이 있다. 석탄회를 콘크리느의 혼화재로 사용하며 강도 증가, 부식방지, 비용절감 등의 큰 이점을 갖고 있다. 그러나 석탄회에 함유된 미연탄소분은 콘크리트의 강도를 저하시켜 석탄회 재활용에 어려움이 있다. 본 연구는 석탄회 재활용을 위해 석탄회 내의 미연탄소분을 분리하는 마찰대전 정전분리장치에 관한 것이다. 석탄회를 구리 표면에 마찰시키면, 미연탄소분과 석탄회 성분의 작용함수가 구리 표면의 작용함수와 차이를 가지므로 미연탄소분과 석탄회는 각각 양극과 음극으로 대전되며, 대전된 미연탄소분과 석탄회를 외부 전기장에 통과시켜 분리하는 것이다. 마찰대전 정전분리장치는 석탄회를 공급하는 스크류 피더, 마찰 대전기, 수직형 구리판, 전원 공급 장치, 유량계, 그리고 모터 팬으로 구성되어 진다. 분리 효율과 석탄회 회수율에 미치는 중요한 인자는 마찰 대전 구조, 전계 강도, 석탄회 입도 크기이었다. 최적 분리 조건은 입도 크기 125$mu\;extrm{m}$ 이하, 전계 강도 200kV/m이었으며, 미연탄소함량이 7%인 원시료에서 미연탄소함량이 3%이하인 정제 석탄회를 80%이상 회수하였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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• pp.101-107
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• 2000

가연성 가스가 누출함에 따른 화재 및 폭발 재해는 공업화 사회에 있어서 방치될 수 없는 매우 중요한 문제이다. 기체, 액체, 분체가 단면적이 작은 분출구를 통해 공기중으로 분출될 때 분출하는 물질과 분출구와의 마찰로 인해 정전기가 발생한다. 분출되는 물질과 분출구를 구성하는 물질의 직접적인 마찰에 의해서도 정전기가 발생하고, 분출되는 물질 구성입자들간 상호충돌에 의해서도 정전기가 발생된다. 배관 내에 순수천연가스가 이송ㆍ분출할 때의 대전량은 매우 작다. (중략)

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
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• pp.538-543
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• 2000

The purpose of this study is to develope electrostatic separation system for recycling of mixed waste plastics. The electrostatic separation system is designed and investigated the separation efficiency for separating of mixed waste plastics. Electrostatic separation system consisted of a tribocharger, separator (two electrode), collector (5 tray) and controller (positive/negative high voltage power supply). The tribocharger is a fluidized bed using tribo-electrification mechanism between particles and particles. In experimental results, the tribocharger of the fluidized bed was more effective separation efficiency. It showed the purity of $85{\sim}99\;%$ and the recovery of $80{\sim}98\;%$ from the powder of mixed plastics such as LDPE, HDPE, PP, PS, PET and PVC. Especially, In the separation experiment of Polyvinylchloride(PVC) which generates hazardous hydrogen chloride gas in case of the combustion. its purity was over 99 % and recovery was over 95 %.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2003년도 춘계학술대회 발표 논문집
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• pp.116-119
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• 2003

본 연구에서는 LCD 공정에 사용되는 ball spacer를 전해 연마(Electro-Polishing, EP) 처리된 스테인리스(stainless)관 내부에서 마찰대전으로 하전시켜 하전량을 측정하는 하전 메커니즘과 하전 특성을 관찰하였다. Ball spacer의 농도를 일정하게 하고, 유입하는 공기의 유량을 201pm, 301pm으로 변화시키면서 실험하였다. 유입되는 공기의 유량은 일정하게 하여 ball spacer의 농도를 분진공급장치(dust feeder)를 통해 변화시키면서 하전수를 측정하였다. 이 때 측정결과는 EP 처리된 스테인리스관에 유입되는 공기의 유량이 증가했을 때, 하전이 더 많이 되는 것을 보여주었다. 또한 일정한 공기의 유량에서 주입되는 ball spacer의 농도가 증가했을 때 입자당 하전수가 증가하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제10권3호
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• pp.14-22
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• 2001

발전소에서 발생되는 석탄회의 재활용을 위해 석탄회 내의 미연탄소를 제거하기 위한 장치를 개발하여 실험을 수행하였다. 석탄회 중 조림 석탄회가 미연탄소 함량이 높으며 또한 마찰에 의해 정전기적으로 석탄회 내의 미연탄소분은 (+)극성을, 순수 회분은 (-)극성을 띠게 된다는 사실에 근거하여 입도 분급 및 정전기적 분리가 동시에 일어날 수 있는 싸이클론 정전분리장치를 설계하였다. 그리고 분급입도를 조절하기 위하여 싸이클론 내에 vane을 설치하였으며 전극의 형태에 따른 영향을 알아보기 위해 막대형 전극과 Ul(쳔 전극을 설계하여 실험을 수행하였다. 그 결과 막대전극의 경우 미립분의 회수율이 5-10%증가하였으며 grid전극의 경우 약 15%까지 증가하였다. 그러나 미연탄소 함량은 조립분의 경우 전극 설치 전보다 크게 증가하였으나 미립분의 경우 그다지 변하지 않았다. 따라서 본 시료의 경우 전기장을 형성시킴으로써 같은 미연탄소 함유량을 갖는 정제석탄회의 회수율은 크게 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제39권9호
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• pp.41-51
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• 2010

건물의 배수 및 통기시스템에서 나타나는 현상중에 확실한 내용이 아직 밝혀지지 않은 부분이 몇 가지 남아 있다. 이것은 19세기 말엽의 근대 위생공학의 시작 단계에서부터 잘 알려진 사실이다. 건물의 배수 및 통기시스템 운용에 대한 내용은 일반 공학과 특정 유체역학의 범위 내에서 가장 잘 이해할 수 있다. 건물의 배수 및 통기시스템의 운영에 종사했던 초기의 기술진들은 이러한 점을 잘 알고 있었으며 유체역학에 적합하게 응용한 많은 사례를 확인할 수 있었다. 제2차 세계대전이 끝나고 이에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으며 특히 유럽에서 시작된 전후 재건 붐을 통해 배수 및 통기시스템의 설계에 좀 더 효율적인 접근이 진척되게 되었다. 이러한 배수시스템의 중심에는 배수관 내부의 오염된 공기가 배수구 또는 위생기구를 통하여 주거 공간으로 유입되는 것을 방지하는 트랩(Water Trap)이 있다. 배수트랩의 주요 기능인 봉수는 일반적으로 깊이가 40 mm에서 50 mm 정도로 위생기구의 종류에 따라 봉수의 깊이는 다소 차이가 있다. 배수관내 공기의 흐름이 중요한 것처럼 트랩의 봉수 메커니즘이 중요하기 때문에 이 메커니즘을 소홀히 여긴다면 안전한 배수시스템의 운영을 기대하기는 어렵다. 배수관 내의 공기의 흐름은 배수에 의해 유입되거나 또는 배출된다. 배수관에서 내부 압력의 불규칙한 변화로 인하여 야기되는 불안정한 배수의 흐름은 트랩의 봉수를 파괴하고 나아가 주거공간으로 오염된 공기가 새어 나갈 수 있는 통로를 제공하게 된다. 관내압력의 천이는 이로 인한 문제가 발생할 가능성이 있는 위치에 그 압력을 완화할 수 있는 장치를 설계단계에 반영하여 적용함으로써 제어할 수 있다. 건물 내부에 상당한 길이의 통기배관을 설치하는 것은 배관의 마찰손실로 인하여 천이 현상을 효과적으로 제어할 수 있는 확실한 방법이 되지는 못한다. 그렇지만 통기밸브를 설치하는 것과 같이 배수관 내로 공기를 공급해주는 유입구를 건물 내부에 분산 설치하는 것이 효율적인 통기방식이 될 수 있고, 정압 천이로 인한 위험을 줄여줄 수 있다. 통기밸브는 정압 발생의 원인이 되지 않으며 단지 정압에 반응하여 더욱 기밀하게 닫히며, 약화된 압력파를 반사할 뿐이다. 고층 건물에서 배수입상관과 평행하게 설치된 통기입상관(Parallel Vent Pipe)의 경우 극히 일부분의 정압 천이 현상을 완화할 수 있다. (통기 배관의 직경이 배수 입상배관과 동일한 경우 대략 1/3 정도임), 그러므로 정압의 천이로 인한 압력 파동은 배수 시스템의 나머지 부분을 통해 전파되어 배수 트랩에 영향을 미치게 된다. 정압의 천이가 예상되는 위치에 정압천이 완화 장치(Positive Air Pressure Transient Alleviation Device)를 사용하면 배관 내부압력의 급격한 상승을 방지하여 연결된 트랩의 봉수를 보호할 수 있다. 이렇게 되면 순간적으로 발생하는 배관내 압력의 급등 현상을 90% 정도까지 완화 시킬 수 있다. 경험적으로 배수시스템에서 배관이 완전하게 막혀 과도한 정압이 발생하는 경우는 거의 없다. 이러한 경우에는 가장 낮은 위치에 있는 배수 트랩의 봉수가 깨지면서 자연스럽게 배수시스템의 압력이 해소되게 된다. 이러한 사례는 통기 방식과 상관없이 발생할 수 있다. 실제와 유사한 시뮬레이션을 통하여 통기 밸브(Air Admittance Valves)는 전면 통기 시스템 (Fully Vented System)에서 최소한 트랩의 봉수 보호용으로 적합한 것이 확인 되었다. 어떤 경우 에는 고층 건물에 더욱 적합하다는 것을 확인할 수 있었다. 부압 해소용으로 통기밸브를 이용하고 정압완화용으로 정압 완화장치(PAPAs: Positive Air Pressure Transient Attenuators)를 사용하는 전면적 능동 제어시스템(Fully Engineered Designed Active Control System)이 사용자에게 육안으로는 확인하지 못하는 기능을 보장하면서 배수 시스템의 안전과 효율성에 대한 효과적인 방법을 제공하고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.243-248
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• 2022

휴대형, 착용형 전자기기의 활용범위가 넓어지면서, 무겁고 부피가 큰 고체 배터리의 한계점이 드러나고 있으며, 배터리의 역할을 일부 분담할 수 있는 소형 에너지 수확 장치의 개발이 시급한 가운데, 일상 생활 속에서 버려지는 에너지원에 대한 활용도가 중요해지고 있다. 정전발전 기술은 두 물질 표면의 접촉과 분리에 의해 발생되는 마찰대전 효과와 전하유도 현상에 기반해 전기를 생산할 수 있기 때문에, 주변환경에 존재하는 역학적, 기계적 에너지원을 복잡한 중간과정을 거치지 않고도 효과적으로 수확할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 인간의 주변환경에 존재하는 에너지원 중에서도 바람에너지는 자연환경에 존재하는 무한한 친환경 에너지원으로써, 그 수확과 활용에 대한 관심이 높은 신재생 에너지원이다. 본 연구에서는 정전발전 기술을 기반으로 하여 이러한 바람에너지의 효과적 수확을 위한 에너지 수확 장치의 최적화와 정전발전 기술의 활용도를 극대화할 수 있는 활용 방안에 대해 분석하였다. Fluttering film을 이용한 Natural wind based Fluttering TENG (NF-TENG)를 개발하였으며, 바람에너지의 효과적 수확을 위해 설계 최적화를 진행하였다. 또한 낮은 전류와 높은 전압을 발생시키는 TENG의 고유 특징을 부각하여 안전한 고전압 발생 시스템을 개발하여 고전압을 요구하는 분야에서의 활용 방안을 제안하였다. 따라서 본 연구에서 도출한 연구 결과는 정전발전 기술을 기반으로 하는 소형 에너지 수확장치를 이용해 일상생활 속에서 버려지는 바람에너지를 수확하여 고전압이 필요한 분야에서 폭넓게 활용할 수 있는 방법으로써 큰 잠재력을 보여줌을 시사한다.