• Korean Chemical Engineering Research
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• v.58 no.2
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• pp.266-272
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• 2020

In this study, the production of ethyl levulinate from chitosan using successive acid-catalyzed hydrolysis and esterification was investigated. To optimize and analysis the reaction factors and heir reciprocal interaction, response surface methodology was introduced. In the effect of water content in ethanol solvent, the production yield of ethyl levulinate was high at 5% water content (or 95% ethanol). As a result of optimization of reaction factors, 30.1% ethyl levulinate yield was obtained under the condition of 200 ℃, 3.19% chitosan, 0.49M sulfuric acid, 5% water content, and 58 min. Finally, the formation yield of ethyl levulinate was tended to enhance by increase of combined severity factor. This result indicated that the potential of chitosan as feedstock for production of chemicals and fuels.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.604-604
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• 2012

국지성 집중호우에 따른 도심지 내수 침수 피해의 주원인으로 하수관거의 설계기준을 초과하는 강우가 침수피해의 주요 원인이며, 도심화로 인해 불투수 면적이 증가함에 따라 유출되는 시간이 짧아 저지대의 피해는 불가피하다. 2010년과 2011년에 100년 이상의 강우사상이 서울시에 연이어 나타나면서 집중호우로 인한 피해지역이 유사하게 나타났으며, 광화문 거리의 연이은 침수는 현재 서울시의 하수관거의 용량과 빗물펌프장 및 저류조 시설로 구성된 기존 수방대책의 한계점을 보이고 있다. 이에 서울시는 광화문 일대의 배수능력을 향상시키기 위하여 효자배수분구 빗물배수터널을 계획하고 있다. 일본, 미국 및 유럽 등지에서는 대심도 지하수로 시설에 대한 수리실험 및 수치 연구를 바탕으로 다양한 지하방수로가 건설되어 국지성 집중 강우에 대해 적절히 대응하고 있으나, 국내의 경우에는 대심도 지하방수로 시설에 대한 연구가 미비하여 지하방수로 설계 지침 및 기술적 자료가 부족한 실정이다. 그러므로 대심도 빗물배수터널 시설에서의 흐름특성 분석에 관한 수리실험 및 수치해석 등의 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적 및 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 대심도 빗물배수터널 시설의 접선식 유입구에 대한 흐름특성을 수치모의 하였다. 접선식 유입구 및 수직갱(drop shaft)에 대한 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 그림 1과 같이 6면체 격자로 구성하였다. 맨홀 내의 다상유동을 고려하기 위하여 VOF(Volume of Fluid) Scheme을 적용하였으며, 수치해석 방법으로는 비정상류, 1st order implicit method를 사용하였다. Fluent에서의 난류 흐름을 계산하는 방법에는 난류 운동에너지와 난류 에너지 소산율 $\epsilon$의 전달 방정식을 도입한 k-$\epsilon$ 난류 모형을 채택하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.41 no.2
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• pp.318-328
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• 2024

In this study, we enhanced the emulsifying power and solubilization of sucrose stearate (SS) by creating mixtures with sodium deoxycholate (SDOC) and PEG-40 hydrogenated castor oil (HCO). We employed the design of mixture experiments (DOME) methodology to identify the optimal composition of the mixture, and the impact of varying the mixture composition on its characteristics was examined through regression analysis of the experimental data. It was revealed that the emulsifying power for coconut oil was most improved when only SDOC was added to SS, and solubilization was most improved when only HCO was added, while the emulsifying power for cetyl ethylhexanoate (CEH) was most significantly improved when SDOC and HCO were added together. As a result of simultaneous optimization of three characteristics, emulsifying power for each of coconut oil and CEH, and solubilization, the optimal surfactant mixture composition was determined as SS 0.7939, SDOC 0.0586, and HCO 0.1475.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.175-175
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• 2011

하천을 횡단하는 구조물은 흐름을 지체시켜 상 하류에 급격한 수위차를 발생시키며, 이에 동반되는 국부유속의 증가는 제방 및 하상을 세굴시킨다. 제방 및 하상 세굴은 하천횡단구조물의 구조적 안정성에 영향을 주어 불안정한 상태에 이르게 할 수 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 하상유지시설 및 제방 보호공 등의 대책을 하천설계기준에 제시하고 있다. 하천설계기준에는 하천횡단구조물 보호시설의 종류, 설치길이 등이 명시되어 있으나, 보호공 제원 선정에 대한 구체적인 설계공식을 제시하지 않아 보완이 필요한 상황이다. 보호공 제원 선정 설계기준은 설계유속을 1차원 단면평균 유속으로 활용하는 국외의 설계공식을 활용할 수 있다. 그러나, 하천횡단구조물 주변의 흐름은 매우 복잡하므로 국외 설계공식을 그대로 적용하기에 앞서서 이에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 하천횡단구조물 주변의 흐름을 2차원 수치모형으로 재현하고 그 결과를 1차원 수치모의 결과 및 수리실험 관측결과와 비교하였다. 실험수로에 각기 다른 제원의 보호공을 설치하고 관측한 임계상태의 수리상황을 1, 2차원 수치모형으로 재현하였다. 각각의 모형에서 도출된 수리상황 결과를 비교 분석하여 보호공 제원 결정 공식을 검토하였다. 또한, 실제 하천구간에 임의의 보와 수제를 설치하고, 계획홍수량에서의 흐름특성을 비교하였다. 1, 2차원 모형에 의하여 도출된 관계를 분석함으로써, 하천횡단구조물 설계시 적용할 수 있는 보호공 제원 결정 설계공식을 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.228-228
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• 2022

최근 이상기후로 인해 단시간에 다량의 강우가 내리는 현상이 발생하고 있으며, 이는 급경사면의 지반을 포화시켜 붕괴에 이르게 하여 유수와 붕괴된 토사가 계곡을 따라 흐르는 토석류 재해로 이어진다. 토석류는 빠른 속도로 유하하여 인명과 주거 및 도로 등의 시설에 피해를 발생시킨다. 토석류를 해석하기 위한 연구방법에는 피해지역의 현장조사와 모형실험을 이용하는 방법, 수치모형을 이용하는 방법 등이 있다. 현장조사와 모형실험에는 고가의 장비와 많은 인력 및 비용이 소요되어 수치모형을 이용한 연구가 주로 이뤄지고 있으며, 피해지역의 건물, 도로 등의 시설물을 고려한 지형을 제작하여 토석류 수치모형에 적용한 연구도 진행되고 있다. 본 연구에서는 태풍 미탁의 영향으로 시간당 최대 110mm/hr, 누적강수량 487mm로 인해 토석류 재해가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍을 연구대상지로 선정하였으며, 토석류 해석 시 침식과 퇴적작용을 고려할 수 있는 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 토석류 수치모의 시 건물의 유무를 고려하여 지형자료를 구축하고 Hyper KANAKO 모형을 적용하였다. 건물이 미고려된 지형에서는 실제 토석류가 이동한 거리와 피해면적에 비해 과다하게 모의 되는 특징이 나타났으나, 건물이 고려된 지형에서는 실제 피해와 유사한 이동거리, 유동심 및 피해면적을 나타내었다. 이는 토석류 발생 위험지역에 대한 모의 시 건물을 고려함으로써 피해범위와 규모를 건물 미고려시 보다 정확하게 예측할 수 있어 토석류 저감계획 수립 및 피해지 분석시 활용성이 가능할 것으로 판단된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.4
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• pp.421-428
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• 2019

This paper describes a methode to extract yellow pigment from curcuma and turmeric containing natural color curcumin whose target color indexes of L, a, and b were 87.0 7.43, and 88.2, respectively. The pH range and extraction temperature used for the reaction surface analysis method were from pH 3 to pH 7 and between 40 and $70^{\circ}C$, respectively for both natural products. A central synthesis planning model combined with the method was used to obtain optimal extraction conditions to produce the color close to target. Results and regression equations show that the color space and difference of curcuma and turmeric have the greatest influence on the value. In the case of curcuma, the optimum conditions to satisfy all of the response theoretical values of color coordinates of L (74.67), a (5.69), and b (70.08) were at the pH and temperature of 3.43 and $54.8^{\circ}C$, respectively. The experimentally obtained L, a, and b, values under optimal conditions were 72.92, 5.32, and 72.17, respectively. For the case of turmeric, theoretical numerical color coordinates of L, a, and b, under the pH of 5.22 and temperature of $50.4^{\circ}C$ were 82.02, 7.43, and 72.86 respectively. Whereas, the experiment results were L (81.85), a (5.39), and b (71.58). Both cases showed an error range within 1%. Therefore, it is possible to obtain a low error rate when applying the central synthesis planning model to the reaction surface analysis method as an optimization process of the dye extraction of natural raw materials.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.5
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• pp.811-821
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• 2003

In this study is if the design of outlet conduit was appropriate or not by analyzing flow characteristic of outlet conduit with performing hydraulic model experiments. As the results of hydraulic model experiments, the capacity of outlet conduit of elementary design was under estimated, and the designed values of the capacity of outlet conduit of preliminary design based on the values of elementary design was nearly equal to the values of experiments, so the propriety of design was identified. In addition, as the results of examinations of negative pressure of outlet conduit, and propriety of longitudinal sections, the resulting values were within the maximum permissible limits, so it was proved that the design was appropriate. In the base of such processes, the propriety of scale and location of outlet conduit of preliminary design was examined.

• Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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• v.29 no.6
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• pp.1068-1074
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• 2000

젊은 세대들이 좋아하는 우수한 품질의 사과고추장을 개발하고자 부원료로서 사과를 사용하여 사과고추장의 배합비에 따른 관능적 특성을 반응표면분석법으로 최적화하고 물리적 특성을 모니터링하였다. 실험조건은 고춧가루는 130~210 g, 메주가루는 50~80 g, 사과퓨레는125~205 g의 범위로 설정되었으며, 실험계획에 따라 제조된 사과고추장은 물리적 및 관능적 특성을 조사하기 위해 사용되었다. 사과 고추장의 색상에 대한 관능평점은 고춧가루 140.61 g, 메줏가루 83.42 g 및 사과퓨레 169.05 g에서 가장 높았으며, 향에 대한 관능평점은 고춧가루 192.32 g, 메줏가루 56.14 g 및 사과퓨레 146.72 g에서 가장 높은 7.95를 나타내었다. 맛에 대한 관능평점은 고춧가루 함량 182 g, 메줏가루 함량 78 g 및 사과과즙 함량 199 g에서 가장 높은 7.46을 나타내었으며, 전반적인 기호도에서는 고춧가루 함량 200 g, 메줏가루 함량 57 g 및 사과과즙 함량 159 g에서 가장 높은 관능평점을 나타내었다. 사과고추장의 물리적 특성으로서 견고성은 고춧가루와 메줏가루의 함량이 높을수록 증가하였다. 고추장의 부착성과 거침성은 고춧가루 함량이 증가하고 사과과즙의 함량이 낮을수록 증가하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.36 no.4
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• pp.497-503
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• 2012

The aim of this study was to optimize S-tube shape of heat exchanger in term of reducing the size of tube bundle and improving the mechanical properties such as the thermal stress and resonance. The geometric parameters such as offset length, the straight distance between one end and other end of tube, the tube length in straight portion and fillet radius was assessed as a valid parameters. The structural analysis was performed to estimate the structural characteristics. Main effect analysis was performed to investigate the main effect for the various geometric parameters. The response surface methodology was employed to establish mathematical approximation models as a function of the geometric parameters of the S-tube. Also, The optimization was performed to optimize geometric parameters of S-tube using the regression equations and optimization tool. The optimized tube shape has been proposed. Those could be used in the heat exchanger design used in high temperature.