• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.5-14
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• 2009

본 연구에서는 유효수직응력의 영향을 받고 있으며, 공간적으로 상관된 간극분포를 포함하고 있는 단일 균열 내에서의 용질이동에 대한 공간적 거동을 수치적으로 분석하였다. 분석결과 단일 균열에서의 용질이동은 간극분포의 공간적 상관정도와 적용된 유효수직응력에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 공간적 상관길이가 증가함에 따라 용질입자의 평균이동시간은 감소하였으며, 또한 용질이동에 대한 굴곡도와 Peclet 수(유체흐름에 의한 용질의 이송율과 분자확산율과의 관계를 나타내는 무차원 수)가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 공간적 상관길이가 증가할수록 단일 균열 내의 간극분포가 용질입자의 이동에 유리하다는 것을 의미한다. 그러나 유효수직응력이 증가할수록 용질입자의 평균이동시간과 굴곡도는 증가하는 경향을 나타냈으며, Peclet 수는 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 유효수직응력이 증가할수록 접촉면의 증가로 인해 한 두 개의 상대적으로 큰 국부유량을 가지는 유로를 따라 이동하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 용질이동에 대한 모의된 결과에 근거하여 공간적 상관길이에 따른 유효수직응력과 용질의 평균이동시간과의 관계를 나타내는 지수형태의 상관식을 제안하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.931-937
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• 2008

공정변수의 변화와 반응기의 성능을 정확하게 예측하기 위하여 Water Gas Shift Reaction(WGSR)을 위한 Multi-Tubular Reactor (MTR)의 상세 multiscale 모델링과 모사를 수행하였다. MTR은 비 균일 고체 촉매로 충진 된 4개의 관형반응기와 냉각을 위해 주변을 싸고 있는 shell side로 구성되어 있다. 유체의 흐름과 반응 kinetics가 반응기 성능에 큰 영향을 주고 있는 점을 고려할 때, Computational Fluid Dynamics (CFD)기법과 공정모델링 기법을 포함한 multiscale 방법론의 채택은 자연스럽고 필수 불가결한 일이다. $345^{\circ}C$로 관형반응기 부분으로 유입된 반응물은 반응의 결과 $390^{\circ}C$로 $45^{\circ}C$가량 온도가 증가하였으며, CO의 전환율은 0.89에 이르렀다. 쉘 사이드로 $190^{\circ}C$로 유입된 유체는 쉘 출구에서 $240^{\circ}C$로 약 $50^{\circ}C$ 가량의 온도 증가를 보였으며 이를 통하여 에너지 절감효과를 가져 올 수 있었으며 높은 전환율을 얻기 위해 반응기 부분의 온도를 적절히 제어할 수 있었다. 모사의 결과는 여러 문헌에 보고된 실험 결과와 매우 근접한 값을 나타내 본 연구를 통해 제시된 모델과 모사의 결과가 정확함을 알 수 있었다.

• 한국식품과학회지
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• 제16권2호
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• pp.228-234
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• 1984

탈지 대두박으로 부터 추출 분리하여 얻어진 분리대두 단백질에 효소(pepsin 및 trypsin)를 처리하여 부분적 단백질 가수분해물을 만들고 이들 제품의 가수분해 정도를 고유점도 측정, 수용성 단백질 및 유리아미노산 농도 측정과 전기영동등으로 평가하였으며 가수분해물의 유체변형성과 식품기능성외 변화를 평가하였다. 가수분해물의 고유점도는 사용된 효소의 종류와 처리시간에 따라 변화하였으며 가수분해에 의한 수용성 단백질의 농도 변화와 일반적으로 역비례 하였다. 0.03 M$CaCl_2$, 용액에서의 용해도와 ninhydrin test에 의한 TCA가용성 단백질 함량은 고유점도의 변화와 밀접한 상관관계를 나타내었으므로 가수분해 정토를 나타내는 지표로 사용될 수 있었다. S. D. S. - P. A. G. 전기영동 패턴은 사용한 효소와 처리시간에 따라 다른 형태를 나타냈으며 pepsin처리에 있어서는 가수분해 정도가 증가함에 따라 주로 11S분획이 선택적으로 분해되었으며 trypsin처리에 있어서는 7S와 11S모두 영향을 받았다. 가수분해물의 흐름형태는 4%용액에서 거의 New tonian 유체형태를 나타내었으며 apparent viscosity는 가수분해 정도가 증가함에 따라 감소하였다. 유화용량 및 유화안정도는 SPI보다 모두 낮은 값을 나타냈으며 같은 효소처리인 경우 가수분해 정도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 기포형성은 SPI보다 현저하게 증가하였으나 기포안정도는 가수분해 정도가 증가함에 따라 급격하게 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권7호
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• pp.579-585
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• 2008

열적으로 불안정한 강착원반의 비선형 유체역학적 모형에 기초하여 블랙홀 마이크로케이사의 광폭발 한계 순환주기에 대한 원반 질량의 시간적 진화 모형을 계산하였다. 블랙홀의 질량, 원반 크기 및 질량 유입률과 같은 물리적인 매개변수들은 블랙홀 X선 신성의 원형인 A0620-00에서 관측된 역사적인 1975 광폭발을 재현하도록 선택되었다. 중심부에서 원반으로 쪼여지는 조사(照射)의 시간에 따른 효과는 직접 조사와 원반위의 뜨거운 강착 흐름으로부터 굴절되어 원반에 쪼여지는 간접조사의 두 가지 방법이 고려되었다. 우리의 강착원반 열적 불안정성 모형은 광폭발의 순환과정 전반에 걸쳐 X-선 변광체들에서 관측된 광도의 전형적인 복사 광도를 설명할 수 있다. 강착원반의 최대질량 ${\sim}4.03{\times}10^{24}g$은 광폭발의 점화 때에 얻어지며, 최소질량 ${\sim}8.54{\times}10^{23}g$은 차가운 쇠퇴기와 정지기(靜止期) 때에 이루어진다. 원반의 질량은 광폭발 한계 순환주기에 걸쳐 약 5배 정도 변한다.

• 한국가스학회지
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• 제16권3호
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• pp.35-41
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• 2012

전 세계적으로 주목받는 탄소 포집 및 저장 기술(CCS)은 현재 많은 연구가 이루어져서 대규모 탄소 포집이 가능한 시점에 있다. 이에 대규모 이산화탄소 포집에 적합한 저장 기술 또한 주목을 받고 있는데, 그 중 하나가 이산화탄소 원유 회수증진 공정($CO_2$-EOR)이다. 이는 이산화탄소의 지중저장은 물론 원유 회수를 증가시키므로, 환경적인 측면과 경제적인 측면을 모두 만족시킬 수 있는 방법이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 매질인 저류층을 통과하는 원유와 이산화탄소 혼합유체의 흐름을 모델링하고, 모델링을 통해 이산화탄소 저장 및 원유 회수 증진의 효과를 보이고자 하였다. 혼합유체를 모델링하기 위해 Darcy-Muskat의 법칙으로부터 확산성, 점도 변화를 추가 고려하여 저류층 내 압력과 포화도를 계산하였고, 수치 해석적 모델링을 위해서 유한체적법(finite volume method)을 이용하였다. 그 결과, 저류층 내 원유와 물, 이산화탄소를 주입했을 경우 각 주입물질별 시간에 따른 압력과 포화도의 변화를 예측할 수 있었고, 이산화탄소 주입 방법이 물을 주입하는 방법보다 원유 회수 측면에서 더 유리한 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.417-428
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• 2021

낮은 반응성으로 인해 복잡한 공정이 필요한 무연탄은 순환유동층 내의 동적 거동을 통해 연소 특성이 고찰되어야 한다. Pilot 규모의 0.1MW_th 급 순산소 순환유동층 연소로에서의 무연탄 연소 특성을 고찰하기 위하여 본 연구에서는 전산유체해석 기법을 이용하였다. 순산소 순환유동층 보일러는 연소로(0.15 m l.D., 10 m High), 싸이클론, 재순환부 등으로 구성되었고 동일한 크기의 3D 모델 반응기를 구축하였다.실험에 사용한 무연탄은 평균 입도 1,070 ㎛, 밀도 2,326 kg/m³이다. 공기 연소에서 순산소 연소로의 연소 환경 변화에 따른 반응기 내부의 기-고 흐름 패턴을 고찰하였다. 이때, 공기 연소와 순산소 연소에서 온도 분포는 비슷한 양상을 보이지만 압력 분포는 순산소 연소에서 더 낮음을 알 수 있었다. 더불어 공기 연소에 비해 순산소 연소에서 더 높은 CO₂ 농도를 가지므로 이산화탄소 포집이 활발히 이루어질 것을 예상해 볼 수 있다. 결과적으로 본 연구를 통해 무연탄 활용 시 순환유동층 반응기의 최적화된 설계 및 운전에 기여할 수 있음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.51-57
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• 2019

LNG 플랜트의 설비 배치는 안전, 환경과 관련된 법규 및 유지 및 보수 공간, 작업자 이동 통로 등 작업자의 근무환경이나 안전과 관련된 다양한 설계 제약조건을 충족해야 한다. LNG 플랜트 설비 중 가장 중요한 초저온 공정인 액화공정의 경우, 배관 내 유체와 외부 대기와의 온도 차이에 의한 열 손실과 유체 흐름 시 발생하는 압력 손실이 발생하기 때문에 가능한 설비 간 배관 길이는 짧을수록 유리하다. 따라서, 액화 공정을 건설할 때 다양한 제약조건을 만족하면서 배관의 길이를 최소로 하는 설비 배치가 이루어져야 하며, 이러한 문제는 수학적 모델링으로 배관의 비용을 목적함수를 만들어 이를 최소화하는 최적화 문제로 다룰 수 있다. 이와 관련된 기존 연구들은 대체로 장치 간 유지 보수에 필요한 최소 공간 확보, 사고 예방을 위한 장치 간 이격거리 등 안전 요소를 간과해 왔다. 또한, 기존 연구는 대체로 개념설계를 이용한 배치를 다루어 왔으며, 이미 건설된 실제 배치 결과와 최적화 결과를 비교하여 배치 최적화 문제가 실제 어느 정도 비용 절감 효과가 있는지 검증한 내용은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 작업자의 근무나 안전과 관련된 장치 간 이격거리와 유지 보수와 관련된 제약조건 식을 세우고 장치를 연결하는 파이프의 총 비용을 목적함수로 하는 MILP(Mixed Integer Linear Programming) 형태의 문제를 설계하였다. 하지만, 식이 복잡하고 공정 특성에 따라 다양한 제약조건을 추가해야 하는 경우가 있으므로 목적함수의 미분식을 이용하여 푸는 기존의 최적화 방법론으로 풀기에는 많은 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 목적함수의 미분식 없이 최적해를 찾을 수 있는 PSO (Particle Swarm Optimization)를 이용하여 최적화를 수행하였다. 실제로 가동 중인 C3MR (Propane precooling Mixed Refrigerant) 공정에 대한 최적화를 수행하여, 본 연구에서 제안한 방법이 어느 정도 효과가 있는지 검증하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제35권4호
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• pp.395-407
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• 2002

거제 $\cdot$ 한산만 굴 양식어장의 수용력 산정에 가장 중요한 요소인 월별 먹이량 변동을 생태-유체역학 모델을 이용하여 산정한 결과는 다음과 같다. 비양식시기인 5월의 거제 $\cdot$ 한산만의 chlorophyll $\alpha$ 농도는 $0.29\~4.72$ (평균 $1.73{\mu}g/L$)로 낮은 농도를 나타내었고, 수평분포 특성은 화도 주변 수역에서 $2.0{\mu}$g/L 이상의 높은 농도 분포를 보인 반면, 만의 중앙부에 해당하는 산달도에서 봉암도 및 율포에 이르는 수역에서 1.4$\mu$g/L 이하의 낮은 농도 분포를 보였다. 거제 $\cdot$한산만의 잔차류는 표층의 경우 외양과 접한 남쪽의 협수로에서는 10 cm/sec의 유속으로 남쪽 방향으로 유출하고, 송도와 비산도 부근에서는 5cm/sec 내외의 유속으로 북서 방향으로 흐름이 진행되었으며, 만 중앙부에서는 내측에서 외측으로 유출하는 형태였으나 유속의 크기는 3cm/sec 이하로 작게 나타났다. 중층은 전반적으로 유속의 크기가 감소하였고, 만 중앙부근에서는 표층의 흐름과는 반대로 만 내측으로의 흐름이 뚜렷하였으며, 저층에서는 수로를 중심으로 흐름이 나타났다. 생태계 모델에 의해 비 양식시기로 가정한 5월의 식물플랑크톤 분포를 재현한 결과 실측치와 계산치의 적합성의 정도를 나타내는 $R^{2}$값은 0.70, 상대오차는 $10.3\%$이었고, 재현된 분포 특성은 화도와 거제시 둔덕면 사이의 수로 부근 수역과 하천의 영향을 많이 받는 만 내측 수역에서 높은 농도분포를 나타내었고, 외해 방향으로 갈수록 점차 낮아지는 경향을 보였다. 이것은 만내로 유입하는 유입부하에 직접적으로 영향을 받고 비교적 정체수역인 만 내측에서 기초생산력이 높다는 것을 나타내었다. 생태계 모델을 이용하여 9월부터 다음해 5월까지 월별 먹이 공급량을 추정한 결과 $0.19\~l.27gC/m^{2}/day$ 범위에 평균 $0.62gC/m^{2}/day$로 나타났다 9월에 1.12gC/m^{2}/day$의 높은 값을 나타낸 이후 점차 감소하기 시작하여 2월에 0.19gC/m^{2}/day$의 최소 값을 나타내었으며, 봄철로 접어들면서 점차 증가하는 양상을 보였고, 5월에 $1.27gC/m^{2}/day$의 최대 값을 나타내었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.103-113
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• 2023

하천 합류부는 서로 다른 지형학적 특성과 수리학적 특성을 가지는 두 개의 하천이 하나로 합쳐지는 구간으로 급격한 흐름의 변화 및 퇴적물의 유입과 수리학적 지형변화가 발생하는 구간이다. 합류부 구간에서는 물질의 종류 또는 온도 차로 유체의 흐름이 밀도 차이로 발생하게 되는데 이것을 밀도류라고 한다. 밀도 차이에 의해 성층이 생긴 수체혼합거동을 파악하기 위해서는 본류 및 지류의 일정 구간을 포함하는 합류부 구간에 대한 정밀한 계측 및 관찰이 필요하다. 이러한 수체 혼합에 대한 종합적인 분석은 유속장 및 유량 정보를 취득하여 파악할 수 있지만, 성층류가 흐르는 하천의 서로 상이한 물리적 특성과 수질특성을 가지는 수체의 혼합양상 및 그에 따른 물질혼합양상을 파악하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 합류부 구간에서의 수온 분포를 통하여 밀도류를 파악하고자 한다. 하천의 광범위한 데이터 중 연직 자료와 수표면 자료를 취득하였고, 이를 통해 합류부의 성층현상을 확인하고자 하였다. ADCP를 보트 측면에 설치하여 저속운행으로 수리량을 측정하는 방식과 YSI를 이용해 측선설치 없이 측선 선정 후 보트를 이용하여 흐름에 직각인 방향으로 이동하며 실시간 농도를 측정하는 방식으로 얻은 연직자료 중 수온, 전도도(Conductivity) 등의 직독식 센서 데이터 값을 사용하여 수온 차에 따른 수체혼합 패턴을 분석하여 합류부의 혼합양상을 분석하고자 하였다. 본 연구는 기존 수질 측정의 한계였던 1차원적인 측정결과가 나타내는 분석결과를 2차원적으로 보완이 가능하며, 비교 분석한 결과를 토대로 밀도류에 따른 혼합양상 결과가 지니는 혼합패턴을 분석한다면 향후 하천 하류구간의 취수 시스템에 많은 도움을 줄 뿐만 아니라 합류부 구간의 혼합패턴에 따라 수층 내 성층구간의 현황조사와 하천 합류부의 혼합특성 파악하여 합류구간의 수질 관리방안이나 수체 흐름특성을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.99-103
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• 2010

다공성 매질상에서 유체와 용질의 이동은 Mobile zone과 Immobile zone으로 분리해서 분석하는 Mobile-Immobile Zone Model을 이용하여 쉽게 현상을 구현할 수 있었으나 본 연구에서는 2차원 4각형태의 pore 상에서 확산주도영역(Immobile zone)으로 들어가고 나오는 용질의 확산에 관한 새로운 Analytic solution을 유도하여 기존 MIM Zone model과 비교 분석하였다. 새롭게 유도된 Analytic solution은 기존의 MIM model 과 비교했을때 충분히 오랜시간이 경과한 후에는 해의 일치를 보이지만 MIM model의 경우 초기 농도값이 주입된 실제 농도보다 약 20 % 낮게 나타난다. Mass-transfer 계수, $\alpha$는 일반적으로 시간의 흐름에 따라 감소하게 되는데 일정 시간이 경과하게 되면 안정화 되고 일정함을 유지하며 그 시간은 무차원으로 약 ${\tau}_0=0.15$이다. 또한 $\alpha$는 분자확산과 비례하며 Immobile 영역의 깊이와 반비례하는 반면 작은 시간이 경과한 후에는 시간에 종속되어진다.