• 한국가스학회지
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• 제12권4호
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• pp.21-28
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• 2008

삼지화염과 포와젤(Poiseuille) 및 균일분포 연료출구 속도에 따른 부상화염의 부상거동 그리고 화염면 부근에서의 연소 유동 특성에 대하여 수치적 해석을 수행하였다. 부상화염에 대한 수치해석으로 기존 연구 결과를 검정하고 화염대 부근에서 구조적 특성을 살펴보며 포와젤 및 균일분포 연료출구속도 조건에서 운동량 유속으로 부상높이를 일반화하여 비교하였다. 또한 화염면 부근에서 속도, 압력, 온도, 화학반응속도 등으로 연소 유동 특성을 분석하고 규명하였다. 특히 중심선을 따른 속도 변화의 경우 노즐에서 화염대 부근까지는 전형적인 비반응제트 유동에 따른 속도 분포를 형성하지만 화염대 직전에서 속도가 급격히 감소하다가 화염대를 지나면서 급격히 증가한 후에 다시 감소하는 현상을 규명하였다. 화염대 전의 유동영역에서는 화염대가 장애물역할을 하다가 화염대를 지나고 나면 유동을 가속시켜주는 역할을 하고 있기 때문이다. 이러한 현상은 기존의 비반응 제트 유동으로 규명하지 못하였던 것이다.

• 공업화학
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• 제5권3호
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• pp.385-394
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• 1994

세공분포가 서로 다른 두 종류(KHT, X-5)의 ${\gamma}$-알루미나 pellet에 아황산가스를 흡착 제거시킬 경우 반응이 진행되면서 각각의 세공벽에 반응생성층이 형성되어 반응속도 상수($K_v$), 세공률(${\varepsilon}_p$), 유효내부 확산계수($D_e$)의 변화와 세공반경이 줄어들어 세공막힘 현상이 일어나게 된다. 이들 영향을 고려하여 세공분포를 이용한 Random pore model로 최적반응온도 $450^{\circ}C$에서 산화구리의 각 담지농도(4, 6, 8, l0 wt%)와 아황산가스의 농도(1000, 2000ppm)에 대한 전환율을 수학적 모델로부터 계산하였다. 산화구리의 담지농도가 증가할수록 세공내의 유효반응 표면적과 세공률의 감소, 내부확산저항의 증가, 미세세공의 세공막힘 현상으로 전환율은 감소하였다. 총괄 전환율은 ${\gamma}$-알루미나 pallet의 표면 국부 전환율에 크게 의존하였으며 산화구리의 담지농도가 낮고 아황산가스의 농도가 클수록 증가하였다. 반응기에 유입되는 아황산가스의 유속은 반응초기 CuO의 전환율에 영향을 주었고 세공분포가 발달하여 세공율이 큰 ${\gamma}$-알루미나 pellet일수록 전환율은 높게 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권5호
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• pp.353-358
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• 2011

본 연구에서는 막 접촉기에서 운전조건에 따른 암모니아 제거 특성에 대해 알아보았다. 물질 전달 계수를 이용하여 각 조건에서의 암모니아 제거효율을 정량적으로 비교하였다. PTFE 재질의 막을 이용한 본 시스템에서 빠른 시간 내에 효율적으로 암모니아 탈기가 가능하였다. 여러 가지 운전조건 항목 중에서 접촉시간과 용액의 pH가 전체 제거 효율에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 다른 가압 방식의 막 분리 공정과는 다르게 본 공정에서는 유입수의 고형물질에 의해 효율이 감소하는 현상은 발견되지 않았다. 또한, 삼투 증류(osmotic distillation)에 의해 물질 전달 효율이 감소하는 현상은 흡수용액의 온도를 증가시키는 것으로 해결할 수 있었다. 본 연구에 사용한 막 접촉기 시스템은 유입수와 흡수용액(stripping solution)의 유속, 유입수의 pH 등을 최적화 할 경우에 고농도 암모니아 제거에 효과적으로 사용할 수 있을 것이라 예상된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.772-779
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• 2012

본 연구에서는 원뿔형으로 개발된 미세기포형 산기관의 성능향상을 위하여 운용적 측면에서 실험과 전산모사적 방법을 이용하였다. 산기관 잠김깊이의 변화에 대해 성능실험이 용이한 실증 규모의 타워형 생물반응기에 산기관을 장착하여, 잠김깊이가 표준산소전달계수($K_{L}a_{20}$) 및 표준산소전달효율(SOTE) 등 산소전달 성능에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 또한, 2상 유동에 관한 유체역학적 전산모사를 이용하여 산기관 수와 잠김깊이에 대한 유동현상을 파악함으로써 산소전달 성능변화에 대한 원인을 규명하였다. 산소전달 성능실험결과, 산기관의 잠김깊이를 6 m에서 12 m로 증가시킴에 따라 표준산소 전달계수는 7% 증가하였으나 표준산소전달효율은 39~72% (5.6 %/m)로 대폭 상승하였다. 유동 해석결과, 산기관의 수가 증가함에 따라 공기 체적분율 및 공기와 시험수의 유속 모두 증가하였으며, 공기와 시험수의 유속 경향은 유사하게 나타났다. 잠김깊이가 증가함에 따라서 공기 체적분율, 공기 및 시험수의 유속은 조금씩 감소하는 경향을 나타냈다. 선회 병류유동은 기포류의 확산과 상승속도를 결정하는 주요 인자로서 선회강도가 과도하게 큰 경우에는 기포 체류시간과 체류량이 감소되므로 산소전달 성능을 저하를 예측할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.401-408
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• 2014

분리막 생물반응기에서 산기량 제어는 반응기 내 유체흐름과 특히 막표면 근방에서의 전단응력을 변화시켜 막오염 감소 및 에너지 절약을 구현하는 중요 독립변수 중 하나이다. 본 연구에서는 원통형 생물 반응기 중심에 침지형 평막을 장착하고 하부에서 공기가 공급되는 3차원적 시스템에 대하여 "COMSOL"프로그램을 사용하여 수치해석하였다. 용액의 점도, 온도는 일정하다고 가정했으며 투과액 부피와 산기량의 비인 $SAD_p$를 변수로 사용하였다. 유속센서, 동영상 이미지분석으로 측정한 유속과 수치해석 결과는 11% 이내에서 일치함을 확인하였다. 반응기 내 유체의 흐름은 산기관과 막모듈 구간에서 급격하게 증가하였으나 막모듈을 지나면서 감소하였으며 반응조 벽에서 중심축 방향으로 갈수록 유속이 증가하는 경향을 보였다. 막 표면에서 계산된 전단응력은 하단 중앙부가 가장 크게 나타났으며 산기량이 증가할수록 전단응력이 증가하였다. 특히 산기량을 0.15에서 0.25 L/min로 증가할 경우 크게 증가함을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.499-504
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• 2012

산업현장에서 자주 접하는 액상의 물성인 표면장력이 상대적으로 작은 액상으로 구성된 삼상슬러리 기포탑에서 총괄 열전달 특성을 고찰하였다. 기포탑 내부의 열전달 현상은 기포탑 내부의 수직 열원과 기포탑 간의 열전달계를 구성하여 고찰하였으며 열전달 계수는 정상상태에서 열원표면의 온도와 기포탑 내부의 평균 온도의 차를 측정하여 결정하였다. 기체유속($U_G$), 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율($C_S$) 그리고 연속 액상의 표면장력(${\sigma}_L$)이 기포탑 내부의 총괄 열전달 계수(h)에 미치는 영향을 규명하였다. 기포탑 내부 열원 표면과 기포탑 벌크영역 간의 온도차는 시간의 변화에 따른 온도차 요동을 측정하여 그 평균값으로 결정하였다. 기포탑 내부 열원표면과 기포탑 벌크 영역 간의 온도차 요동은 연속 액상의 표면장력이 감소할수록 진폭이 감소하였으며 온도차의 평균값도 감소하였다. 내부 수직 열원과 기포탑 간의 총괄 열전달 계수는 기체의 유속과 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율이 증가함에 따라 증가하였으며 연속 액상의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 표면장력이 물보다 작은 연속 액상의 기포탑에서 측정된 총괄 열전달 계수는 본 연구의 범위 내에서 실험변수와 무차원군의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.743-752
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• 2019

만곡수로에서의 흐름은 나선형 운동 형태의 이차류가 지배적이며, 이로 인해 일반적으로 만곡 외측을 따라 침식 현상이 발생하게 된다. 이러한 이차류를 약화시키기 위해서 보통 만곡수로 외측을 따라서 수제와 같은 수공구조물을 설치한다. 이 연구에서는 OpenFOAM 오프소스 소프트웨어를 토대로 난류 해석을 위한 하이브리드 RANS/LES 기법과 자유수면 해석을 위한 VoF기법을 이용한 3차원 수치모의를 통해서 $90^{\circ}$ 만곡수로에 설치된 잠긴수제가 후루드수가 0.43인 조건에서 이차류의 발달에 미치는 영향을 분석하였다. 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 수치모의를 수행하였으며, 수치해석 결과는 실험결과와 비교하여 수치모의의 정확도를 평가하였다. 잠긴수제가 설치된 경우의 수치모의 결과를 흐름방향 유속 분포와 횡방향 순환 유속벡터장을 중심으로 수리실험 관측값들과 비교할 때 수치모의 결과는 수리실험에서 관측된 주요 이차류 흐름 거동과 현상들을 대부분 양호한 정확도로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의 결과를 비교해보면, 잠긴수제 설치로 인해서 만곡이 끝나는 단면 외측 하상부근에서의 유속은 약 평균유속의 1/3 정도 감소하는 반면에 수제 상단부에서의 전단층 발달에 따른 흐름 가속으로 자유수면 부근까지 유속이 증가하고 만곡 수충부에서는 수면 부근 유속이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 잠긴수제는 만곡부에서 발생하는 이차류의 강도를 약화시켜 만곡부 외측 하상의 안정에 도움이 될 것으로 판단된다. 한편, 각 잠긴수제 전면부에서 말발굽와가 그리고 후면부에서는 후류가 형성되면서 수제 구조물 주변에서 강한 국부세굴이 발생하는 것으로 나타남으로, 국부세굴을 최소화할 수 있는 수제의 형상 및 배열에 대한 추가 연구가 요구된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.27-36
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• 2018

그간 마이크로핀관 내 증발 열전달 및 압력 손실에 대하여 다수의 연구가 수행되었다. 하지만 대부분의 연구는 에어컨이나 히트 펌프에 사용되는 냉매에 대하여 수행되었고 R-404A에 대해서는 매우 제한된 연구만이 존재한다. R-404A는 근공비혼합냉매로 오존층 파괴와 관련하여 R-502를 대체하여 주로 저온 냉동, 냉장에 사용되고 있다. 본 연구에서는 낮은 질량유속 ($80kg/m^2s$에서 $200kg/m^2s$)에서 외경 9.5 mm 마이크로핀관 내 R-404A 증발 열전달 실험을 수행하였다. 또한 비교를 위해 외경 9.5 mm 평활관에 대한 실험도 수행하였다. 실험 결과 마이크로핀관의 전열촉진비는 질량유속이 증가할수록, 열유속이 감소할수록 증가하였다. 이러한 현상은 마이크로핀에 의한 대류 열전달의 증가와 열유속의 상대적 기여에 의한 것으로 판단된다. 또한 실험 범위에서 마이크로핀관의 마찰손실이 평활관의 마찰손실보다 다소 (최대 28%) 크게 나타났다. 기존 상관식은 저유량 R-404A 열전달계수 및 압력손실을 적절히 예측하지 못하는데 이는 본 실험 범위가 기존 상관식의 범위 밖에 있기 때문으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제14권4호
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• pp.452-459
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• 1999

본 연구에서는 난분해성 물질인 기상의 TCE를 효과적으로 처리하기 위하여 CSTR과 TBR을 연결한 2단계 생물막 반응기를 제작ㆍ운전하였다. TBR에는 TCE 분해능이 탁월한 메탄자화균인 Methylosinus trichosporium OB3b를 활성탄에 고정화시켰고, 기상의 TCE를 유입부에 연속적으로 공급하여 분해시켰다. 개발된 반응기 시스템의 효율을 조사하기 위해 다양한 운전조건에서 TCE 분해속도, TCE 전화율 및 cMMO 활성변화 등을 조사하였다. 여러 가지의 유입부 TCE 농도에서 운전한 결과 80 $\mu$mol/L의 고농도까지 처리가 가능함을 알 수 있었고, TCE를 포함한 기체의 유속을 변화시켰을 때 유속이 증가함에 따라 낮은 유속(50~200 mL/min)에서는 직선적으로 TCE를 분해속도 및 전화율이 증가하다가 높은 유속(200~600 mL/min)에서는 일정하게 유지되었다. TBR의 온도를 달리하였을 때, 2$0^{\circ}C$의 낮은 온도에서 3$0^{\circ}C$의 높은 온도보다 TCE 전화율 및 분해속도가 증가되어 TBR에서의 TCE 분해반응이 물질전달 저해를 받음을 알 수 있었다. CSTR에서의 희석속도가 낮으면 TCE 분해속도와 전화율의 감소 및 sMMO 활성 저하 현상이 일어남을 관측할 수 있었고, TBR에서 TCE 분해 과정에서 불활성화된 sMMO 및 세포 활성을 효과적으로 재활성화시키기 위해서는 CSTR의 희석속도를 높이 유지해야함을 알 수 있었다. 약 270일 이상의 운전기간 동안 운전조건을 다양하게 변경시켜도 매우 안정되게 시스템이 유지됨을 알 수 있었고, 최고분해속도는 525 mg TCE/Lㆍday 정도로 높아 개발된 2단계 CSTR/TBR 시스템의 우수성을 알 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-7
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• 1985

본연구에서는 전개장치를 띠모양의 소형 범포들로 구성하는 띠전개범식 안강망어구를 고안하여 재래의 그들을 이용한 1/3 모형어구 및 그물을 개량한 실물어구를 각각 제작하여 실험하였던 바, 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 재래의 안강망어구의 축척비 1/3인 모형어구의 총저항 R(kg)을 실물로 환산하면 $R=5.6{\times}10^{3}V^{l.5}$ 또는 $R=3.5\frac{d}{l}{\lambda}_b{\lambda}_l\;V^{1.5}$로 주어진다. 단, V 유속(m/sec), d는 그물실의 직경, l은 그물코 다리 한개의 길이, ${\lambda}_b$는 그물아궁이의 뻗친 둘레(m), ${\lambda}_l$은 그물의 뻗친 길이(m)이다. 2. 모형실험에서 망고는 유속에 따라 거의 일정하며 옆줄 길이의 $83\%$ 정도로 유지하였다. 3. 망폭은 유속의 증가에 따라 서서히 감소하여 유속 1m/sec 일 때 모형실험에서는 뜸줄길이의 $90\%$정도, 실물실험에서는 $95\%$정도 유지하였다. 4. 어구조작은 선미식 트롤어선으로 행한 결과 전개장치의 선미경사로 통과가 여의치 않았고 장망시 선미경사로상에서 뜸줄, 발줄 및 옆줄이 뒤로 쳐져 엉키는 현상이 일어났다.