• 제목/요약/키워드: ASPEN simulation

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Aspen Chromatography 전산모사와 HPLC를 이용한 구아닌 시토신의 분리특성연구 (Separation Study of Cytosine and Guanine by HPLC and Aspen Chromatography)

  • 박문배;김인호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권1호
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    • pp.88-92
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    • 2010
  • DNA 구조를 밝히기 위해 의학, 약학 그리고 생명과학분야 등에서 활발한연구가 이루어지고 있다. 그 중 DNA의 염기쌍은 생명체의 정보 전달에 매우 중요한 역할을 하므로 염기쌍의 집중적인 분석이 필요하다. 그래서 DNA의 염기쌍 중 하나인 구아닌과 시토신을 선택하여 분석 실험을 하였다. 구아닌과 시토신의 분석은 Aspen chromatography 전산모사와 HPLC(High Performance Liquid Chromatography) 실험을 통하여 이루어졌다. Aspen Chromatography(ver. 2006 Aspen Tech. U.S.A)로 시료농도, 이동상 유속 그리고 이론단수를 변화시켜 전산모사하였다. HPLC 실험은 $C_{18}$ HPLC column 칼럼과 이동상 water/methanol/acetic acid 혼합액(90/10/0.1)을 이용하여 시료의 주입 농도와 이동상 속도를 변화시켰고 구아닌과 시토신의 크로마토그램의 분리도와 이론단수를 비교하였다. 실험과 전산모사 크로마토그래피 결과가 비교적 일치하였다.

Aspen Chromatography에 의한 Tröger base의 회분식 크로마토그라피 전산모사 (Batch Chromatography Simulation of Tröger base by Aspen Chromatography)

  • 김정애;박문배;김인호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권5호
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    • pp.615-619
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    • 2009
  • $Tr{\ddot{o}}ger$'s base 중 (+)-$Tr{\ddot{o}}ger$'s base는 항혈전제로 Thromboxane A2($T{\times}A2$) Synthase의 효소 활성을 저해하여 동맥경화의 치료제로 널리 사용되고 있다. 따라서 (+)-$Tr{\ddot{o}}ger$'s base를 라세미 혼합물로부터 순수하게 분리하는 것은 중요한 연구대상이다. 하지만 실험을 통한 (+)-$Tr{\ddot{o}}ger$'s base의 순수한 분리에는 많은 시간과 비용이 필요하게 되므로 분리 효율의 향상에 많은 어려움이 있다. 이러한 단점을 보완하고자 Aspen Chromatography 전산 모사는 여러 조건하에서 직접 실험을 하지 않는 효율적인 시뮬레이션 방법으로서 분리 효율 등을 예측할 수 있으므로 생산성 향상에 드는 시간과 비용을 절약할 수 있다. Aspen Chromatography simulator로 $Tr{\ddot{o}}ger$'s base의 주입량과 이동상 속도를 변화시켜 TB(-)와 TB(+)의 분리도, 수율 그리고 다양한 흡착식을 비교하였다. TB(-)와 TB(+)의 분리도와 순수한 수율은 이동상 속도 0.25 mL/min일 때 가장 높았다. 고정상과 이동상 농도사이의 관계식을 표시하는 등온흡착식을 변화하여 전산모사한 결과 Ideal Adsorbed Solution(IAS) Statistical Langmuir 등온흡착식이 분리 효율에 좋은 결과를 가져왔다.

Aspen $Dynamics^{TM}$와 ACM을 이용한 용융탄산염 연료전지 시스템의 모사 및 제어 (Simulation and Control of the Molten Carbonate System using Aspen $Dynamics^{TM}$ and ACM)

  • 전경연;곽하연;경지현;이태원;문길호;이기풍;류아림;양대륙
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권4호
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    • pp.423-431
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    • 2011
  • 최근 대체에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 수소에너지를 기반으로 하는 차세대 발전 장치인 연료전지 관련 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 고온 연료전지의 대표적인 형태인 용융 탄산염 연료전지(MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell, 이하 MCFC)는 전력사업용으로의 높은 가능성을 인정받아 화석연료를 대체할 발전방식으로 평가 받고 있다. 본 연구에서는 Aspen Custom Modeler($ACM^{TM}$)에서 평형반응식을 이용하여 스택 모델을 구성한 후, Aspen $Plus^{TM}$에서 BOP(Balance of Plant) 시스템과 스택을 연결하여 전체 MCFC 발전 시스템의 정상상태를 모사하였다. 모델의 유효성을 입증하기 위해서 전류밀도, 연료이용률, S/C ratio, 재순환 흐름 비와 같은 주요 조업변수에 따른 셀 전압, 전력, 효율 등 시스템의 성능을 분석하였다. 그리고 Aspen $Dynamics^{TM}$에서 PID제어 방식을 적용하여 제어루프를 구성하였고 부하변화, 설정점 변화, 재순환 흐름비 변화에 따른 각각의 사례연구를 통하여 전체 시스템의 성능변화를 예측하였다. 그 결과 연료이용률과 전류밀도의 변화에 따른 전체 시스템의 최대 발전 효율 및 출력전압을 위한 운전조건을 제안하였다.

Ozone Damage Assessment of Aspen at the Five Sites in Seoul Using a Computer Simulation Model of Individual Tree Growth, TREGRO

  • Yun, Sung-Chul;John A. Laurence;Park, Eun-Woo
    • The Plant Pathology Journal
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    • 제15권4호
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    • pp.210-216
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    • 1999
  • TREGRO, a computer simulation model of individual tree growth, was applied to estimate ozone ($\textrm{O}_3$) effects on aspen(Populus tremuloides) growth under ambient and 1.7 times ambient $\textrm{O}_3$ of Seoul in 1996. The three highest $\textrm{O}_3$ (Kuui-dong, Ssangmun-dong, Sungsoo-dong) and the two lowest $\textrm{O}_3$ sites (Mapo-dong, Namgajwa-dong) were evaluated. The current ambient $\textrm{O}_3$ did not affect aspen growth compared to simulation without $\textrm{O}_3$. The only effect was 6.6 percent of total assimilated carbonloss at Ssangmun-dong where the level of $\textrm{O}_3$ was greatest among the 21 sites examined. Decrease as much as 50 percent of total carbon gain was calculated at 1.7 times ambient $\textrm{O}_3$ of the three highest sites. The carbon loss by $\textrm{O}_3$ came from biomass of tissues and total nonstructural cabron (TNC) such as starch and sugar. The most sensitive fraction was TNC and the next was root biomass. Foliage mass was not affected by $\textrm{O}_3$. Structural biomass loss was at best 1 to 3 percent at 1.7 times ambient $\textrm{O}_3$ at the two lowest sites. The daily carbon simulation was affected by $\textrm{O}_3$ mainly during Growth Period 4 (Jul. 21-Oct. 26). Correlations between site, dose, and the simulated responses of aspen (tissue biomass, TNC, respiration, and senescence) ranged from -0.703 to -0.973 depending on the plant responses. The ozone effects on poplar in Seoul are not severe currently, but are probably measurable at Ssangmun-dong. However, severe $\textrm{O}_3$ effects on biomass would occur if $\textrm{O}_3$ levels increase to 1.7 times ambient $\textrm{O}_3$ in Seoul. In addition, v could weaken the trees thus increasing susceptibility to pathogens or insects.

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Aspen plus 전산모사를 통한 연료전지용 컴팩트 연료개질기 열교환망 최적화 (Optimization of thermal network of compact fuel processor for PEMFCs using Aspen plus simlation)

  • 정운호;구기영;윤왕래
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.207-207
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    • 2009
  • Aspen plus는 Aspentech사에서 개발한 공정모사용 프로그램으로서 다양한 화학종의 열역학적 자료를 기반으로 공정설계, 공정최적화, 공정모니터링 등 공정개발에 활용되고 있다. 연료개질기는 수증기 개질반응, 수성가스전이반응, 선택적화학반응으로 구성된 소규모 수소생산공정에 해당된다. 따라서 Aspen 전산모사를 통해 다양한 조건에서의 운전결과를 모사하여 개질기에 미치는 영향을 분석함으로써 운전조건을 최적화 할 수 있다. 연료개질기의 성능에 영향을 미치는 주요인자는 주로 수증기개질 촉매층 출구온도 및 수증기/탄소 비이다. 수증기개질 촉매층의 출구온도를 $660{\sim}740^{\circ}C$로 변화시키면서 개질가스의 조성, 카본 전환율, 개질효율 등을 비교 분석하였다. 또한 수증기/탄소 비를 3~5의 범위에서 변화시키면서 영향을 살펴보았다. 수증기개질 촉매층의 온도가 높을수록 수소생산량이 증가에 따른 효율 증가가 나타났으며 수증기/탄소 비가 증가할 경우에도 개질효율에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다. 하지만 실제 개질기의 운전에서는 소재의 제약에 따라 운전 온도에 제약이 있으며 수증기/탄소비의 증가 역시 개질기의 부피 증가로 이어지는 단점이 있다는 것을 고려해야 한다. 따라서 반응기 재질, 크기, 운전온도와 개질효율과의 상관관계를 파악하여 개질기의 특성을 최적화 하여야 한다.

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L-ribose와 L-arabinose 분리를 위한 Aspen chromatography를 이용한 SMB [Simulated moving bed] 전산모사 (Simulation of SMB [Simulated Moving Bed] Chromatography for Separation of L-ribose and L-arabinose by ASPEN chromatography)

  • 이선희;이은;김인호
    • KSBB Journal
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    • 제23권2호
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    • pp.135-141
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    • 2008
  • SMB 크로마토그래피를 위한 예비 실험으로서 L-ribose와 L-arabinose의 혼합물의 분리 특성을 $NH_2$ 컬럼을 사용하여 확인하였고 두 성분 분리 최적 조건으로 Acetonitrile과 증류수의 조성이 85/15 (v/v)에서 실험을 수행하였다. PIM(Pulse input method)과 Aspen chromatography 전산모사를 통해 L-ribose와 L-arabinose가 선형 흡착등온식을 따르는 것을 알 수 있었으며 각 성분의 Henry상수를 추산하였고 다음과 같다. $$C_{S,Ribose}=3.51{\cdot}C_{M.Ribose}$$ $$C_{S,Arabinose}=5.07{\cdot}C_{M.Arabinose}$$ 이를 바탕으로 SMB 크로마토그래피의 최적 운전조건을 수립하기 위하여 Triangle 이론에 의한 운전 조작변수를 추산함으로서 $m_2\;=\;3.51$, $m_3\;=\;5.07$일 때 즉, 삼각형에서 꼭지점의 조건에서 L-ribose와 L-arabinose의 순도가 각각 85, 80% 정도로 두 성분의 분리에 있어서 가장 효과적인 운전 조건임을 확인 할 수 있었다.

증기 재압축을 활용한 증발공정에서 스팀 절감에 대한 연구 (The Reduced Steam Consumptions in the Evaporation Process Using a Vapor Recompression)

  • 노상균
    • 청정기술
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    • 제22권4호
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    • pp.225-231
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    • 2016
  • 본 연구에서는 2중 효용 증발관을 이용하여 21.0 wt%의 NaCl 수용액에서 고형물의 NaCl을 $1,524.58kg\;h^{-1}$만큼 석출시키는 공정에 대해서 증기 재압축을 활용하여 스팀 소모량을 $3,139kg\;h^{-1}$에서 $496kg\;h^{-1}$로 줄이는 공정에 대한 전산모사 및 최적화 작업을 수행하였다. 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)을 포함한 NaCl 수용액을 농축시키기 위한 증발농축 공정의 전산모사를 위해서는 AspenTech사의 Aspen Plus V8.8을 활용하였으며, 중간에 냉각기를 가지는 증기 재압축 공정의 전산모사를 위해서는 Schneider Electric사의 PRO/II with PROVISION V9.4를 이용하였다. 증기 재압축 공정에 대해서는 1기의 압축기를 사용한 공정과 중간에 냉각기를 가지는 2단 압축 공정을 상호 비교하였다.

양이온교환 크로마토그래피에서 Lysozyme 분리 실험과 전산모사 (Experimental and Simulation Study of Lysozyme Separation in Cation Exchange Chromatography)

  • 김정애;성연경;김인호
    • KSBB Journal
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    • 제21권3호
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    • pp.220-223
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    • 2006
  • 이온교환 크로마토그래피에서 주요 변수로 샘플 투입량, 용출 NaCl 농도, 용출액 pH를 변화시켜 lysozyme 크로마토그라피 실험을 하였다. 그리고 Aspen Chromatography simulator를 이용하여 위의 변수 변화에 대한 모사된 크로마토그렘을 얻고 그 모사결과들을 실험 결과와 비교하였다. 용출 용액 NaCl의 농도가 높아질수록 단백질의 머무름 시간이 감소하며, 최대 피크의 높이가 높아졌다. pH가 증가함에 따라 최대 피크 높이가 증가하며, 분리 시간이 앞으로 이동하였다. 단백질의 주입량에 따라 분리 시간에 상관없이 최대 피크 높이만 비례적으로 증가하는 것을 확인하였다. 그리고 실험을 통해 얻어진 결과와 시뮬레이션 결과의 비교를 통해 같은 경향을 보임을 확인하였다.

Aspen Custom Modeler를 이용한 고분자전해질 연료전지 다중 물리 모델 개발 (Development of a Multi-Physics Model of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Using Aspen Custom Modeler)

  • 손혜영;한재수;유상석
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제32권6호
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    • pp.489-496
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    • 2021
  • The performandce of polymer electrolyte membrane fuel cell depends on the effective management of heat and product water by the electrochemical reaction. This study is designed to investigate the parametric change of heat management along the channel of polymer electrolyte membrane. The model was developed by an aspen custom modeler that it can solve differential equation with distretization model. The model can simulate water transport through the membrane electrolyte that is coupled with heat generation. In order to verify the model, it is compared with the experimental data. The water transport behavior is then evaluated with the simulation model.

SMB(Simulated Moving Bed)를 이용한 IgY(Immunoglobulin Yolk) 분리의 전산모사 (Simulation of IgY(Immunoglobulin Yolk) Purification by SMB(Simulated Moving Bed))

  • 송성문;김인호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권6호
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    • pp.798-803
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    • 2011
  • 난황에 포함된 IgY는 포유동물에 있는 바이러스나 항원에 반응하는 항체와 같은 역할을 한다. IgY 분리를 위해 난황을 전처리한 후 3-zone SMB를 이용하여 지질단백질들로 부터 분리하는 전산모사연구를 수행하였다. 회분식 크로마토그래피와 pulse input method(PIM) 실험을 이용하여 전산모사 매개변수와 흡착 등온식을 얻었다. Aspen simulator를 이용하여 전산모사를 수행하여 IgY를 분리할 수 있는 SMB 운전조건을 다음과 같이 제시할 수 있었다. 삼각형 이론의 $m_2$$m_3$ 값은 각각 0.18, 1.0이고 스위칭 타임은 419 초이었다. 전산모사 결과 raffinate의 IgY 순도가 98.39%이고 두번째 싸이클에서 순도가 정상상태에 도달하였다.