• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.739-746
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• 2008

반응증류 공정은 전형적인 반응공정과 증류공정을 통합하여 증류탑에서 반응과 동시에 분리를 수행하는 공정이다. 반응증류 공정의 가장 큰 장점은 반응 전환율의 제약과 공비점으로 인한 제약을 효율적으로 극복할 수 있다는 데 있다. 본 연구에서는 에스테르화반응으로 얻어지는 대표적인 물질인 메틸 아세테이트를 합성, 생산하는 연속 반응증류 공정의 상세한 수학적 모델을 구성하여 동적 모사 및 동적 최적화를 수행하였다. 상평형을 가정한 평형단 모델에 반응속도 식을 적용하여 분리와 반응이 함께 일어나는 증류탑과 재비기 및 응축기를 수학적 모델로 구성하여 동적모사를 수행하여 실제 공정이 운전되는 시나리오대로 공정전체를 모사함으로써 공정 개시부터의 공정의 동적 특성을 살펴보았다. 이 동적 모델과 연계되어, 반응증류 공정으로 얻어지는 메틸 아세테이트의 순도를 목적함수로 하는 최적화 문제를 구성하여 그 결과로 최적의 원료주입 분율 및 재비기의 열량 및 환류비 등을 구할 수 있었다. 또한 여기서 얻어진 운전 변수의 값을 변화시킬 때 반응 전환율의 변화를 살펴봄으로써, 최적화 문제의 해로 구해진 운전 변수의 값의 타당성을 증명하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.19-25
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• 2007

하폐수의 생물학적 고도처리 공정의 설계와 운전 최적화에 필요한 자료를 제공하기 위하여 ASM3를 이용하여 부상여재반응기(ABF)에 대한 해석을 수행하였다. 대상 반응기로서는 수중의 부유물질 제거와 질산화 반응을 위해 이용되는 호기적 부상여재반응기로 하였다. 본 연구에서는 하폐수 고도처리공정 중 활성슬러지의 생흡착반응을 이용한 전체 시스템 중에 흡착조를 거친 유출수를 부상여재를 이용하여 질산화시키는 공정에 대한 해석을 목적으로 하였다. 민감도 분석과 영향평가를 위해서 상용 수처리 공정해석 프로그램인 GPS-X(V 5.0)을 이용하였다. 민감도 분석을 통해 공정거동에 영향이 큰 매개변수($Y_A$, $k_{sto}$, ${\mu}_A$, $K_{A,HN}$)가 결정되었고, 70일간의 pilot plant 운전자료를 이용한 동적 시뮬레이션을 통해 최적화하였다. 최적화된 매개변수 값들은 $Y_A$가 0.14, $k_{sto}$는 3.5/d, ${\mu}_A$는 2.7/d, $K_{A,HN}$는 1.1mg/L로 결정되었다. 최적화된 매개변수 값들을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 부상여재반응기의 수리학적 체류시간(HRT)을 10분에서 4시간으로 변화시키면서 TN, $NH_4{^+}-N$, $NO_3{^-}-N$의 변화를 예측하여 실측값과 비교한 결과 HRT가 10분 정도로 매우 짧은 운전조건에서도 60%에 가까운 질산화율을 보여주고 있었다. 짧은 HRT에서 우수한 질산화 능력을 보인 부상여재의 특성을 이용하여 유량변동이 매우 큰 현장에 부상여재반응기가 효과적으로 적용될 수 있다고 판단되었다.

• 디지털융복합연구
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• 제10권2호
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• pp.225-229
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• 2012

소형발전용 연료전지 시스템에 있어 개질장치는 탄화수소계의 연료를 수소가 풍부한 가스로 개질하여 주는 장치이다. 개질장치는 시스템 전체의 안정성과 성능의 관점에서 중요한 핵심 지표를 가지게 되는데 개질기의 핵심평가지표 중 가장 중요한 것은 배출가스 중의 CO농도이다. 시스템의 효율, 성능 및 안정성을 위하여 CO농도를 5ppm 이하로 관리되어야 한다. 본 연구에서는 개질기의 배출가스 내의 CO농도에 영향을 미치는 핵심인자를 도출한다. 개질기의 운전 및 설계에 있어 six-sigma 기법 중의 실험계획법을 도입하여 CO 농도에 영향을 미치는 핵심인자들을 도출해내고 도출된 인자들의 개선을 통하여 최적화된 운전조건을 제시하였다. 연료전지용 개질기에 있어서 가장 중요한 CO의 농도를 제어하기 위하여 도출된 인자들은 MTS, LTS, Prox와 같은 각 개질기내의 온도제어 및 그에 관한 결과로서의 CO 농도에 대한 최적 운전조건을 도출하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권9호
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• pp.624-628
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• 2014

최근 해수와 담수의 염분농도차를 이용하여 발전하는 역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 잠재량이 크고 지속적 전력생산이 가능한 친환경적이며 미래지향적 신재생에너지로 인식되어 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 RED 기술의 상용화를 위해서는 최적화된 운전조건을 찾는 것이 중요하며 특히, 스택 내부의 저항을 최소화하는 연구가 절실한 상황이다. 본 연구에서는 RED의 중요한 운전조건인 해수와 담수의 공급유량이 내부저항에 미치는 영향을 조사하고, 해수와 담수의 유량비에 따른 내부저항과 전력밀도의 관계를 고찰하여 최적의 운전조건을 실험적으로 파악하였다. 그 결과 전체유량 80 mL/min에서 최적의 해수/담수 유량비는 1.7이었으며, 이때 전력밀도는 $1.30W/m^2$을 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.340-349
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• 2016

본 연구에서는 정유산업의 유지 및 보수기간에 배출되는 고농도폐수의 COD (Chemical Oxygen Demand)를 효과적으로 제거하기 위해 전기산화공법을 적용하였다. 우선 산업에서 배출되는 실제 폐수를 처리하기 위하여 BDD전극을 개발하고, 개발된 전극을 이용하여 전류밀도, pH, 전해질농도, 반응시간 등과 같은 다양한 운전조건하에 실험을 진행하였다. 둘째, 이러한 실험결과를 이용하여 전기분해의 kinetic parameter를 산출한 후에, 이를 토대로 전기산화 처리설비를 수학적으로 모델링 하였다. 마지막으로, 기존에 정상운전 조건 시 사용하던 저 농도 폐수를 처리하는 공정의 유입조건에 맞추기 위하여 전기산화 처리설비의 설계 및 운전의 다양한 변수들을 최적화함으로써 보다 효율적인 폐수 전처리 시스템을 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 모델의 결정계수($R^2$)는 0.982로 상당히 작은 오차범위를 보여줌으로써 모델의 높은 정확도를 입증하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.596-603
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• 2020

본 연구에서는 화학공정 최적화에 사용되는 생산계획최적기법을 도입하여 핵융합 공정에서의 삼중수소 재고량을 최소로 유지하는 수학적 모델을 구축하여 최적 운전 시나리오를 도출하였다. 핵융합 발전을 위한 공정 중 연료주기 공정(fuel cycle)은 반응연료인 중수소와 삼중수소를 저장 하고 공급하는 시스템과 핵융합 반응 배가스로부터 이를 회수 및 분리하는 세부 공정들로 구성되어 있다. 이들 공정들은 삼중수소가 방사성 물질이라는 것을 제외하면 대부분 촉매반응과 분리공정으로 이루어져 화공플랜트에 적용된 기술과 유사한 특성이 많아 화학공정에 사용되는 스케줄링 기법을 통해 최적 운전 시나리오를 도출 가능하다. 본 연구에서는 핵융합로의 다양한 장치의 특성을 반영해서, 펌프내부의 삼중수소량을 최소로 하는 최적 재생주기를 구하고, 구해진 최적 재생주기 결과를 반영하여 후단의 트리튬 플랜트에서의 최적 운전 시나리오를 확인해 보았다. 구축된 모델은 실제 토카막 시나리오에 적용되어 ITER 연료주기 내 공정의 연료흐름 및 밸런스 분석에 활용되었다.

• 멤브레인
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• 제27권6호
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• pp.519-527
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• 2017

멤브레인 파울링은 지표수를 처리하는 저압 멤브레인 기술 적용의 확장에 있어 큰 장애가 된다. 따라서 파울링 제어를 위한 주기적인 수리학적 세정기술의 최적화는 매우 중요하다. 주기적인 수리학적 세정과 이와 연관된 파울링 현상에 관한 올바른 이해는 멤브레인 세정 전략을 최적화하기 위해 매우 유용할 수 있다. 실험적으로 측정한 투과도와 전통적인 Hermia 파울링 모델 예측 치의 비교를 통해, 본 연구에서는 합성 탁도유발 시료를 처리하는 가압식 멤브레인 공정에서 30분 여과와 정세정/역세정이 포함된 1분 세정조건을 바탕으로 6번의 운전사이클을 통해 발생하는 파울링 현상을 분석하고 이를 통해 지배적인 파울링 기작을 정량적으로 이해하고자 하였다. 단독 세정에서, 첫 번째 운전사이클에서 발생하는 파울링은 완전공극막힘 현상에 의해 주로 지배되었고 마지막 운전 사이클에서는 케이크 형성이 지배적인 파울링 기작으로 관찰되었다. 정세정과 역세정이 혼합된 경우, 파울링 속도는 감소하였으나 전반적으로 케이크 형성이 주 파울링 기작으로 관찰되었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.327-327
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• 2010

자동차에서 실내음질은 구매결정 요소들 중의 하나로 그 중요성이 점차 증가하고 있다. 따라서 다양한 운전조건에서 운전자가 기대하는 실내음질의 기대 수준을 충족시켜야 한다. 소비자는 운전경험과 습관에 따라 기대하는 음질에 차이가 있고 소리에 대한 표현방식도 모호하기 때문에 이러한 주관적 특성을 하나의 통일된 표현으로 정의 하기가 어렵다. 그러나 지난 이십여 년 동안의 음질개발과 차량 실내소음 주관평가의 통계처리로 통일된 표현을 할 수 있었다. 나아가 심리음향학 및 신호처리기술의 발달과 꾸준한 음질연구결과로 소리특성을 객관적으로 나타내는 소리의 시각화가 가능하였으며, 운전자가 인식하는 주관평가와의 상관관계를 높여 차량의 대표적인 음질인자로 정량화하여 음질목표를 설정할 수 있었다. 실내소음의 구성은 엔진 투과음, 흡배기 소음, 바람 소음, 도로 기인 소음 등으로 다양하므로 소음원에 따라 음의 균형을 맞추어 조화로운 음질개발을 하는 것이 중요했다. 또한 차량 판매되는 지역에 따라 선호음이 상이하여 지역별 실내음질의 차별화가 필요했다. 궁극적으로는 운전자의 감성품질을 만족할 수 있도록 음을 제어하여 브랜드 사운드를 개발하고 있다. 이러한 실내음질을 달성하기 위한 방법으로 소음원과 전달경로에 대해 기여도를 분석하고, 경로를 구성하는 시스템 별로 세분화하여 시스템 목표를 설정하였다. 시스템 개발에 중요한 인자로 차량의 동강성 및 흡차음 성능을 들 수 있다. 특히 디젤차량의 비중이 큰 유럽업체의 차량의 동강성 및 흡차음 개발 능력은 높게 평가되고 있다. 이에 유럽의 부품전문회사가 가지고 있는 해석과 시험적인 개발 방법을 통하여 전달계 특성을 만족하기 위한 시스템의 동강성 및 흡차음 특성을 개발하고 있다. 차량음질 튜닝의 중요한 기법 중 하나로 흡배기 개발을 추진하고 있다. 친환경자동차인 하이브리드차량, 전기차량 및 연료전지차량의 경우 전기구동부품에서 발생하는 각종 이음 발생을 최소화 했다. 보행자를 보호하고 운전의 즐거움을 향상하기 위한 가상사운드 개발을 진행하고 있다. 회사 수익성 향상을 위한 원가절감 및 구조 경량화에 따른 음질악화와 연비 향상 및 배기가스 규제 강화로 고성능 고출력 엔진탑재에 따른 음질악화 요인을 극복해야 했다. 운전자의 청감은 차량의 운전성에 따라서도 크게 영향을 받게 되므로 엔진제어와 변속기제어를 통해 음질과 운전성이 조화를 이룰 수 있도록 개발하고 있다. 향후, 소음원에 따른 시스템 최적화 개발, 운전성과 음질 연계 개발과 친환경차량의 가상사운드 개발 등이 자동차 음질 개발의 중요한 이슈로 생각한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제1권3호
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• pp.143-150
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• 2012

본 연구에서는 스마트 열 그리드의 운영 특성 분석을 위한 기초적인 방법론과 해당 방법론에 근거한 열 그리드 연계운전 분석 시뮬레이션 프로그램에 대해 소개하고자 하며, 특히 기존의 광역 열에너지네트워크에 해당하는 집단에너지 시스템 인근에 소규모 열 그리드가 신규로 연계되어 운전될 경우에 대한 각 시스템별 운영특성 및 주요 운전 변수에 대한 상호 영향에 대해 면밀히 살펴볼 수 있는 시뮬레이션 방법론에 대해 고찰해보고자 한다. 본 연구에서 열 그리드 간 연계운전에 따른 기존의 규모가 큰 열 그리드에 대한 영향은 해당 그리드의 연간 시각별 운영 실적 데이터를 바탕으로 한 경험적 상관관계식을 도출하여 간략히 모델링하고자 하였으며, 신규 그리드에 설치, 운영되는 열원 설비들에 대한 운전 특성은 실제 제품의 운전부하별 운전효율 자료에 대한 DB를 구축, 사용함으로서 시뮬레이션 분석 결과의 신뢰도를 제고하고자 하였다. 또한 본 시뮬레이션 프로그램에서는 해당 수요처의 에너지부하 예측에 있어 건물 유형별로 연간, 시각별로 실측한 데이터를 기반으로 수립된 단위 에너지부하 모델을 이용, 예측함으로써 운전시뮬레이션을 통한 최적화 분석 결과의 신뢰성을 확보하고자 하였다. 본 연구에서 기 제안된 방법론 및 이에 근거한 시뮬레이션 분석 결과로부터 그리드 상호간 열 거래에 기반한 복수의 열 그리드 운전 특성 분석 방법의 효용성을 확인할 수 있었으며, 향후 수요자 및 열 에너지 공급자간 다양한 정보의 공유를 근간으로 하는 IT 기반 스마트 열 그리드 최적화 분석으로의 확장을 위한 기초 자료를 확보할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.222-229
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• 2005

공기 중의 이산화탄소가 10% 함유된 연소가스를 5단의 다단 농축 막분리 시스템을 이용하여 분리하는 것을 Aspen plus와 Excel을 이용하여 모사하였다. 분리된 이산화탄소의 농도는 99% 이상, 이산화탄소 제거 효율을 90% 이상으로 하였다. 이때 최적화 변수를 각 단의 압력, 각 단에서의 잔여물 농도로 하였고 각 단의 막 면적의 합과 막 분리시스템의 장치비와 운전비를 고려한 목적함수를 제안하여 최적화를 행하였다. 최적화 결과, 기존 설계에 비해 막 면적 및 총괄 소요비용을 절감할 수 있었으며, 이를 바탕으로 다단농축 막분리 시스템의 설계지침을 얻었다.