• 한국환경보건학회지
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• 제32권2호
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• pp.179-185
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• 2006

Effect of organic loading rate on UASB performance was evaluated under the renditions of some surface area/reactor volume ratio and different reactor diameter. At the low leading rate of 0.4 kg $COD/m^3{\cdot}d$, reactor performance was not affected by reactor diameter. At the organic loading rate of 6 kg $COD/m^3{\cdot}d$, however, volatile acid accumulation and low COD removal efficiency is observed in reactor having 6.4 cm diameter, while volatile acid is not accumulated at all and high COD removal efficiency is observed in reactor having 3 cm diameter. Such a difference of reactor performance depending on reactor diameter can be explained that sludge bed can be fluidized by evolved gas bubble in narrow reactor, while sludge bed ran not be fluidized by evolved gas bubble only in wide reactor. At a high organic loading rate of 20 kg $COD/m^3{\cdot}d$, it can be judged that there is no relation between reactor configuration and reactor performance because all reactors showed very low COD removal efficiencies regardless of reactor diameter. Narrow and tall type reactor is favorable condition for making sludge bed fluidization at a constant surface area/reactor volume ratio. Thus, it can be judged that reactor configuration and sludge bed fluidization have great influence to reactor performance.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권1호
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• pp.9-16
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• 2010

The characteristics of flow and heat transfer in a bubbling fluidized bed are investigated by means of computational fluid dynamics (CFD). To simulate two-phase flow for the gas and solid flows, Eulerian-Eulerian approach is applied. Attention is paid for a heat transfer from the wall to fluidized bed by bubbling motion of the flow. From the result, it is confirmed that heat transfer is promoted by chaotic bubbling motion of the flow by enhancement of mixing among solid particles. In particular, the vortical flow motion around gas bubble plays an important role for the mixing and consequent heat transfer. Discussion is made for the time and space averaged Nusselt number which shows peculiar characteristics corresponding to different flow regimes.

• 한국환경과학회지
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• 제3권3호
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• pp.263-271
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• 1994

A detachment of biofilm was investigated in an inverse fluidized bed biofilm reactor(IFRBR). The biofilm thickness, 5 and the bioparticle density, Pm were decreased by the increase of Reynolds number, Re and the decrease of biomass concentration, h. The correlations were expressed as $\delta$=6l.6+16.33$b_c$-0.004Re and Ppd=0.3+0.027$b_c$- 2.93x$l0^{-5}$ no by multiple linear regression analysis method. Specific substrate removal rate, q was derived by F/M ratio and biofilm thickness as q=0.44.+0.82F/M-5.Ix10$-4^{$\delta$}$. Specific biofilm detachment rate, bds was influenced by FIM ratio and Reynolds number as $b_{ds}$=-0.26+0.26F/M+ 2.17$\times$$10^{-4}$Re. Specific biofilm deachment rate in an IFBBR was higher than that in a FBRR(fluidized bed biofilm reactor) because of the friction between air bubble and the bioparticles.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권2호
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• pp.72-78
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• 2006

혐기성 소화조의 단면적/용량 비를 일정하게 한 상태에서 반응조 직경만을 달리한 반응조에 유기물 부하율에 따른 소화조 운전효율을 평가하였다. $0.4\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 낮은 유기물 부하율에서는 반응조 직경에 관계없이 높은 처리 효율을 나타내어 반응조 형상에 따른 처리효율 차이는 없었다. $6\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 유기물 부하율에서는 반응조 직경에 따라 전혀 다른 처리효율이 관측되었다. 즉, 직경 6.4 cm 반응조에서는 휘발성산의 축적과 낮은 COD 제거효율이 관측되었으나 직경 3 cm 반응조에서는 높은 COD 제거효율이 관측되었고 휘발성산의 축적도 일어나지 않았다. 이러한 차이가 나타나게 된 이유는 직경이 작은 반응조의 경우에는 생성된 가스의 부상에 의해 슬러지층의 유동화가 원활하게 일어난데 반해 직경이 큰 반응조의 경우에는 그렇지 못한 것이라고 판단된다. $20\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 높은 유기물 부하율에서는 반응조 직경과는 관계없이 극히 낮은 처리효율을 나타내어 높은 유기물 부하에서는 반응조 형상과 처리효율과는 관계가 없는 것으로 나타났다. 따라서 혐기성 소화조의 효율적인 start-up은 슬러지층의 유동화가 중요한 인자이며 동일 단면적/용량 비에서 반응조 직경이 작을수록 유리한 것으로 나타나 반응조 형상도 반응조 운전효율에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2005년도 추계정기총회 및 제26회 학술발표대회 고분자리싸이클링기술 특별심포지엄
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• pp.75-82
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• 2005

바이오매스 열분해는 에너지와 가치있는 화학물질의 원료를 얻을 수 있는 유망한 방법 중의 하나이다. 열분해 반응기의 최적운전조건을 결정하기 위하여 기포유동층 반응기에서 상수리나무와 낙엽송의 열분해를 수행하였다. 온도, Uo/Umf, L/D가 생성물의 수율과 조성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 상수리나무와 낙엽송 톱밥으로 유동층 급속열분해를 수행하였다. 반응온도, Uo/Umf, L/D, 원료주입량의 효과를 결정하였고, 최적조건은 다음과 같다 : $T\;=\;400^{\circ}C,\;U_o/U_{mf}\;=\;3.0,\;L/D\;=\;2.0$. 바이오오일의 최대 수율은 약 55%이었고, 주요 조성은 carbohydrate류, guaiacol류, furan류, phenol류, syringol류 화합물이었다. 생성가스는 CO, $CO_2$, 저분자 탄화수소이었고, 조성을 이용하여 측정한 가스수율은 계산치와 일치하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.651-657
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• 2020

고체 입자들이 유체처럼 움직이는 유동층 공정은 에너지 전환 공정뿐만 아니라 범용 고분자 수지의 생산 공정에도 이용되고 있다. 범용 고분자 수지 중의 하나인 LLDPE(Linear low density polyethylene)도 기포 유동층 공정을 통해 전세계에서 생산되고 있다. 입자 크기에 비해 밀도가 낮은 LLDPE 입자들은 고분자 중합 반응을 위해 공급되는 수소에 의해서 유동화된다. 그러나 LLDPE 생산 공정은 기포유동층 공정임에도 불구하고 발생한 슬러그로 인하여 반응에 영향을 끼쳐 공정의 효율 저하를 불러올 수 있다. 이에 본 연구에서는 상용 고분자 반응기를 모사한 pilot 규모의 고분자 합성 반응기(0.38 m l.D., 4.4 m High)와 동일한 시뮬레이션 모델을 구축하여 LLDPE 입자의 유동화 상태를 고찰하였다. 특히 기체 유속(0.45-1.2 m/s), 고체 입자 밀도(900-1900 kg/㎥), 입자 구형도(0.5-1.0), 입자 크기(120-1230 ㎛)의 변화에 따른 슬러그 특성을 세밀하게 고찰하기 위하여 전산입자유체해석(Computational particle-fluid dynamics, CPFD)을 이용하였다. CPFD를 통해서 일부 실험자들만 고찰할 수 있었던 flat slug의 발생을 시각적으로 구현하였으며 밀도, 구형도, 크기 등의 고체의 물리적 특성을 변화시킴에 따라 슬러그 발생을 저감시킬 수 있음을 확인하였다.