• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.23 no.5
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• pp.549-557
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• 2017

Numerical studies have been carried out on scrubbers, which are after-treatment devices to satisfy strengthened emission regulations for sulfur dioxide and particulate matter. We investigated the problems with existing scrubbers through numerical analysis and designed and analyzed a new swirl-type scrubber that could solve these problems. As a result, with the swirl-type scrubber, exhaust gas formed a vortex in the lower part of the device, and some of this gas was released along the guide vane through the bottom surface. In this case, the pressure gradient in the vertical direction was not large, but a pressure difference between the inside and outside of the baffle was generated. The shape of the exhaust gas stream was investigated, and when water was not sprayed, the exhaust gas flowed constantly to the outlet along the guide vane, in contrast to when water was sprayed. It was confirmed that the shape of the flow was influenced by the guide vane, nozzle arrangement and water pressure. In the case of the swirl-type scrubber, impact on engine back-pressure was minimal, because differential pressure at the inlet and outlet was less than half of that with a conventional scrubber.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.6
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• pp.1092-1099
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• 2022

Research on exhaust aftertreatment devices to reduce air pollutants and greenhouse gas emissions is being actively conducted. However, in the case of the particulate matters/nitrogen oxides (PM/NOx) simultaneous reduction device for ships, the problem of back pressure on the diesel engine and replacement of the filter carrier is occurring. In this study, for the optimal design of the integrated device that can simultaneously reduce PM/NOx, an appropriate standard was presented by studying the flow inside the device and change in back pressure through the inlet/outlet pressure. Ansys Fluent was used to apply porous media conditions to a diesel particulate filter (DPF) and selective catalytic reduction (SCR) by setting porosity to 30%, 40%, 50%, 60%, and 70%. In addition, the ef ect on back pressure was analyzed by applying the inlet velocity according to the engine load to 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s, and 26.2 m/s as boundary conditions. As a result of a computational fluid dynamics analysis, the rate of change for back pressure by changing the inlet velocity was greater than when inlet temperature was changed, and the maximum rate of change was 27.4 mbar. This was evaluated as a suitable device for ships of 1800kW because the back pressure in all boundary conditions did not exceed the classification standard of 68mbar.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.113-113
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• 2017

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며, 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도, 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상 시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.157-157
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• 2016

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며. 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도. 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정 시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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• 1997.04a
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• pp.114-114
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• 1997

항만개발 사업은 매립이나 준설과 같은 해안선과 해저지형을 변화시키는 공사가 이루어지며 이는 조석조류 현상의 변화를 유발하게 된다. 특히 해안지형이 복잡한 항만이나 하구에서는 변화정도가 크게 나타나며 방파제나 선박접안 시설과 같은 항내 구조물을 축조 할 경우에도 조석조류 변화가 야기된다. 조석조류 현상의 변화는 해양 수질과 생물상에 영 향을 줄뿐만 아니라 인접한 육지에 이르기까지 크다란 피해를 유발할 수가 있다. 창조시 해 수를 육지로 범람하게 하거나 퇴적이나 침식조건을 변화시킬 수도 있으며 오염물질이 외해 로 확산되는 과정을 방해하고 해양생물의 서식조건을 악화시켜 부근 해역의 어업에 피해를 유발할 수도 있다. 또한 해안 공사 과정에 해수로 유입되는 토사나 항만 이용시에 배출되는 폐수 등이 항내 수질과 생태계를 변화시킬 수 있다. 따라서 조석조류와 수질변화를 사전에 예측하고 이를 최소화하는 방안이 강구되어야 한다. 조석조류와 수질 변화를 사전에 예측하 는 방법으로 축소모형 실험과 컴퓨터 시뮬레이션이 사용된다. 축소모형 실험은 현장을 재현 하는데 많은 경비와 시간이 소모되며 예측에 한계가 있다. 반면에 컴퓨터 시뮬레이션은 대 상해역의 지형과 조류 그리고 수질특성에 적합하게 모델을 개발할 경우 예측력이 매우 높기 때문에 현재 가장 널리 이용되고 있다. 본 연구는 유한 요소법에 기초하여 미국 공병단 (United States Army Corps of Engineers)에서 개발한 TABS-2 모델을 이용하여 온산항에 서 시행되는 부두건설에 따른 조석조류 및 수질변화를 시뮬레이션하였다. 측정된 자료로 모 델 계수를 보정하고 검증하였으며 항내 매립과 준설이 이루어질 때 나타나는 조위와 조속변 화를 예측하였다. 매립과 준설공사시 유출되는 토사가 조석조류현상에 따라 이동 확산되는 범위와 농도분포를 예측하였다.ophobic components)은 75~80%, 친수성 물질(hydrophilic components)은 30~33%정도의 분포를 보였고, 전염소 및 전오존 공정을 거친 처리수에서는 각각 62.2-62.8%, 43.9~49.0% 및 50~ 55%, 40~57% 정도의 분포를 보였다. 그리고 웅집-침전을 거친 처리수에서는 그 분포가 77~82%, 24-48%였다. 전주리 공정을 통하여 소수성 물질(byoghobic components)의 분포가 감 소하는 것을 볼 때 전염소 및 전오존 처리가 용존유기물의 응집에는 오히려 역 효과를 나타내는 것으로 판단된다. 것으로 판단된다.여 황토 2g에 대하여 Hieltijes and Lijklema 방법에 의해 Adsorbed-p, Nonapatite inorganic-P(NAI-P), Apatite-p, Organic-P로 구분하여 분석하고, 총인(Total Phosphorus)을 Standard Methods에 따라 Persulfate digestion후 0.45 m membrane 여지 여과하여 여액에 대해 PO3-4-P의 농도를 Ascorbic Acid 법으로 측정한 결과, NAI-P가 가장 큰 비율을 차지하였고, 부원료로 첨가된 금속 양이온 중 Fe3-이온이 흡착에 기여하는 정도가 가장 큰 것으로 평가되었다.다당류 T-AS의 보체 활성화 기작은 classical과 alternative complement pathway의 양 경로를 통해 활성화 되었다. T-AS 분획은 mouse내의 특정 혈청단백을 증가시켰으며, 항체 생성능의 증가가 관찰되어 effect T 세포의 활성화가 나타나고 있음을 알 수 있었다. T-AS는 생체내 투여시에 대식세포의 탐식능이 증진되었으며, 대식세포 기능 저해제에 의한 대식세포의 기능 저해 현상이 회복되었다. 이와 같은 결과들로부터, T-AS의 항암 활성은 활성

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.2
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• pp.177-182
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• 2015

The NOx emissions from diesel engines and industrial boilers are a major cause of environmental pollution. The selective catalytic reduction of urea is an aftertreatment technology that is widely used for the reduction of NOx emissions. The objective of this study was to investigate the characteristics of the thermal decomposition of a urea aqueous solution using laboratory-scale experimental equipment under conditions similar to those of marine diesel engines. A 40 wt. urea aqueous solution was used in this study. It was found that the total conversion rate varied with the inflow gas conditions and flow rates of the urea aqueous solution. In addition, there were conversion rate differences between NH3 and HNCO. At inflow gas temperature conditions of $210^{\circ}C$ and $250^{\circ}C$, the $NH_3$ conversion rate was found to be higher than that of the HNCO, depending on the residence time.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.2
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• pp.385-393
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• 2022

Hydrogen has reduced greenhouse gas (GHG) emissions, the main cause of global warming, and is emerging as an eco-friendly energy source for ships. Hydrogen is a substance with a lower flammability limit (LFL) of 4 to 75% and a high risk of explosion. To be used for ships, it must be sufficiently safe against leaks. In this study, we analyzed the effect of changes in the area of the air inlet / vent port on the ventilation performance when hydrogen leaks occur in the hydrogen tank storage room. The area of the air inlet / vent port is 1A = 740 mm × 740 mm, and the size and position can be easily changed on the surface of the storage chamber. Using ANSYS CFX ver 18.1, which is a CFD commercial software, the area of the air inlet / vent port was changed to 1A, 2A, 3A, and 5A, and the hydrogen mole fraction in the storage chamber when the area changed was analyzed. Consequently, the increase in the area of the air inlet port further reduced the concentration of the leaked hydrogen as compared with that of the vent port, and improved the ventilation performance of at least 2A or more from the single air inlet port. As the area of the air inlet port increased, hydrogen was uniformly stratified at the upper part of the storage chamber, but was out of the LFL range. However, simply increasing the area of the vent port inadequately affected the ventilation performance.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.9
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• pp.474-481
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• 2018

The policy-making and technological development of eco-friendly automobiles designed to increase their supply is ongoing, but the internal combustion engine still accounts for approximately 95% of automobiles in use. To meet the stricter emission regulations of internal combustion engines based on fossil fuels, the proportion of after-treatments for vehicles and (ocean going) vessels is increasing continuously. As diesel engines have high power and good fuel economy in addition to less CO2 emissions, their market share is increasing not only in commercial vehicles, but also in passenger cars. Because of the characteristics of the diesel combustion, however, NOx is generated in localized high-temperature combustion regions, and particulates are formed in the zones of diffusion combustion. LNT and urea-SCR catalysts have been developed for the after-treatment of exhaust gas to reduce NOx in diesel vehicles. This study examined the effect of a containing promoter on SCR catalysts to cope with the severe exhaust gas regulation. The de-NOx performance of the Mn-SCR catalyst was the best, and the de-NOx performance was improved as the ion exchange rate between Mn ion and Zeolyst was good and the activation energy was low. The de-NOx performance of the 7Cu-15Ba/78Zeoyst catalyst was 32% at $200^{\circ}C$ and 30% at $500^{\circ}C$, and showed the highest performance. The NOx storage material of BaO loaded as a promoter was well dispersed in the Cu-SCR catalyst and the additional de-NOx performance of BaO was affected by the reduction reaction of the Cu-SCR catalyst. Among the three catalysts, the 7Cu-15Ba/Zeolyst SCR catalyst was resistant to thermal degradation. The same type of CuO due to thermal degradation migrates and agglomerates because BaO reduces the agglomeration of the main catalyst CuO particles.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.spc
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• pp.30-36
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• 2022

A sensor is needed to continuously and automatically measure the change in HNS concentration in industrial facilities that directly discharge to the sea after water treatment. The basic function of the sensor is to be able to detect ppb levels even at room temperature. Therefore, a method for increasing the sensitivity of the existing sensor is proposed. First, a method for increasing the conductivity of a film using a conductive carbon-based additive in a nanoparticle thin film and a method for increasing ion adsorption on the surface using a catalyst metal were studied.. To improve conductivity, carbon black was selected as an additive in the film using ITO nanoparticles, and the performance change of the sensor according to the content of the additive was observed. As a result, the change in resistance and response time due to the increase in conductivity at a CB content of 5 wt% could be observed, and notably, the lower limit of detection was lowered to about 250 ppb in an experiment with organic solvents. In addition, to increase the degree of ion adsorption in the liquid, an experiment was conducted using a sample in which a surface catalyst layer was formed by sputtering Au. Notably, the response of the sensor increased by more than 20% and the average lower limit of detection was lowered to 61 ppm. This result confirmed that the chemical resistance sensor using metal oxide nanoparticles could detect HNS of several tens of ppb even at room temperature.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.9
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• pp.473-479
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• 2017

Due to environmental pollution, hazards of the human body, and global warning, changes in the power train of automobiles are intensifying, and the market forelectronic vehicles is rising. Also, in order to meet the stricter emission regulations forautomobiles with internal combustion engines based on fossil fuel, the proportion of after-treatments for vehicles and vessels is increasing gradually. The objective of this study is to investigate the effectsfrom additive ceric oxide ($CeO_2$) loading amounts to improve the methane ($CH_4$) and nitric oxide (NOx) abatement ability of the natural gas oxidation catalysts(NGOC) reducing toxic gases emitted from compressed natural gas (CNG) buses. Three kinds of NGOC were prepared under the following conditions: fresh and $700^{\circ}C$ for 12hr thermal aging, and the reduction performance of toxic gases was evaluated. Fresh $1Pt-3Pd-1Rh-3MgO-6CeO_2/(Al+Z)$ NGOC containing 6wt% $CeO_2$ had the highest dispersivity of palladium (Pd) with high selectivity to $CH_4$ and improved harmful gas reduction performance. The NGOC with 6wt% $CeO_2$ loaded the least decreased in the dispersivity of the noble metal, and showed the highest reduction of harmful gases due to the thermal durability of $CeO_2$.