• 한국수자원학회논문집
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• 제41권3호
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• pp.243-249
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• 2008

본 연구에서는 지표흐름 습지의 수질관리를 위하여 습지 내 오염물질을 적절히 모의할 수 있는 연속교반탱크반응기(CSTR) 모델을 구축하였다. 이 모델은 4차 Runge-Kutta법을 사용하고, 실측치와 계산치의 차이를 최소화 하는 최적화 기법으로 해를 구하며, 미국 EPA 습지 데이터베이스에 수록된 자료중 수질 및 수리자료가 충분하며, 분석이 용이한 하나의 수생대를 갖는 습지를 선택하여, 수질항목중 관심도가 높은 BOD, TSS (Total Suspended Solid)의 모의에 적용하였다. 습지의 체적이 일정할 경우와 체적 및 유량이 일정할 경우 각각에 대해 반응속도상수만을 고려할 경우, 물질흐름양만을 고려할 경우 및 반응속도상수와 물질흐름양 모두를 고려할 경우로 나누어 모의를 실시하였다. 모의 결과 기존의 반응속도상수만을 고려한 경우보다 반응속도상수 및 물질흐름양 모두를 고려하는 것이 실제현상을 잘 나타냈으며, 습지의 TSS 침강속도는 $0.3{\sim}0.4\;m/d$의 값을 나타내는 것으로 파악되었다. 이 모델은 습지의 수질관리에 적절히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제25권3호
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• pp.375-382
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• 2011

The usages of CFD (Computational Fluid Dynamics) which is simulating turbulent flows in CSTRs (Complete Stirrer Tank Reactors) have been reported. Considering model strategies and simulation techniques, this paper is focused on the turbulence models. The results of this study would suggest multiple reference frameworks relevant to rotational flow simulation. Specifically, the analysis of turbulence dissipation rates referred to this study would solve the relevant environmental engineering problem and would be beneficial to the CFD in CSTRs using mechanical mixer.

• 자원리싸이클링
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• 제16권5호
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• pp.65-70
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• 2007

자극-반응(stimulus-response method)법을 이용하여 1단과 다단 혼합침강형 추출장치의 물질흐름특성을 규명하기 위한 실험을 수행하였다. 실험 결과, 1단 추출장치의 혼합조의 반응특성은 CSTR과 동일한 결과를 나타내었으며 혼합-침강조의 반응특성에서는 시간 지연 효과가 나타나며, 단수가 증가할수록 시간지연효과는 증가하였다. 1단과 다단 추출장치의 반응특성 실험결과를 RTD모델 해석프로그램인 K-RTD를 이용하여 분석하여 1단 및 다단 추출기의 RTD을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 1단 및 다단 혼합침강조형 추출기의 RTD 모델에 의한 계산값과 실험값에 대한 상관 계수는 각각 0.963과 0.995로 비교적 높은 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권5호
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• pp.520-527
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• 2006

본 연구에서는 FC(fluorocarbon) 플라즈마 반응기에서 입사하는 이온에너지에 따른 고분자 증착, 식각과 증착의 경쟁반응 및 물리적 스퍼터링 등의 여러 표면 현상들을 모델링하였다. $SiO_2$ 식각에 대한 표면반응은 식각반응 영역을 잘 혼합된 CSTR(continuous stirred tank reactor) 가정을 도입하여 이온 도움에 의한 식각으로 모사되었다. 정상상태 고분자층을 통한 식각과 증착의 경쟁반응의 모델링은 이온 도움에 의한 고분자 생성 및 분해 메커니즘을 제안하여 수행하였다. 이러한 메커니즘은 최근 발표된 실험 및 분자동력학적 전산모사 결과에 기초하였으며,모델 계수들은 빔실험 결과 및 플라즈마 실험결과들을 이용하여 구하였다. 최종 개발된 모델의 결과들은 타당성을 검증하기 위해 문헌에 보고된 실험결과들과 비교하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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• pp.570-575
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• 1993

화학 공정에서의 이상 진단 시스템 개발 및 응용에 대한 연구는 지난 5년간 많은 발전이 이루어졌다. 화학 공정의 본질적인 특성으로 대형 시스템, 비선형 특성, 모델링 자체의 어려움, 공정 변수의 large dead time 및 복잡한 인과 관계등을 들수 있으며, 이러한 어려움에도 불구하고 적절한 이상 진단 시스템의 중요성을 인식하여, 초기에는 주로 rule-based approach가 도입되어 현장에서의 조업에 많은 도움을 주었었다. 그러나 개발 기간의 단축화, 개발 과정의 표준화 뿐 아니라 개발된 시스템 자체의 일관성 등을 위하여 체계적인 접근 방법이 필요하게 되었으며, 그중 지식 베이스 합성 문제는 그 동안 활발하게 연구되어 오고 있는 분야이다. 이에 본 연구에서는 기호화된 정성적인 정보를 얻기위한 기존의 실험 방법의 한계를 극복하고자 동적 모사를 이용하여 정량적인 정보로부터 정성적인 정보를 생성시키는 방법론에 대해 연구하였다. CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)에서 나타날수 있는 이상의 종류에 대한 동적 모사를 수행하여 이상 진단 시스템을 위한 지식이 생성되는 과정을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권11호
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• pp.1069-1078
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• 2013

울산시의 주요 생활용수공급댐인 사연댐 상류 수몰지역 내에 국보 285호인 반구대 암각화가 위치하고 있다. 표고 53~57 m에 위치한 암각화 보존을 위한 여러 가지 방안 중, 사연댐 수위를 60 m에서 52 m로 낮추어 물 밖으로 끄집어내는 안이 주로 검토되어 왔다. 댐의 수위를 인위적으로 조절하는 경우 저수량 및 용수공급량 감소와 더불어 부영양화로 인해 수질이 나빠지게 된다. 본 연구에서는 사연댐 수위조절에 따른 수질악화로 댐의 기능상실과 수질변화로 인해 예상되는 여러 가지 문제점을 검토하였다. Vollenweider 모델과 CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) 모델을 이용하여 수위조절시 변화가 예측되는 대표적인 수질지표인 BOD 및 COD 그리고 조류성장의 주 원인이 되는 총인과 총질소의 농도변화를 분석하였다. 그 결과 사연댐의 수위를 60 m에서 52 m로 조절하는 경우, COD의 농도는 약간 낮아지지만 총질소와 총인은 약 130% 이상 농도가 증가되는 것으로 나타났다. 이러한 변화는 심각한 조류문제를 일으킬 수 있으며, 사연댐의 수질관리를 영양염류의 농도를 대상으로 하는 경우 수질이 악화되는 것으로 나타났다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.450-457
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• 2004

In this research, the automatic synthesis of knowledge models is proposed. which are the basis of the methods using qualitative models adapted widely in fault diagnosis and hazard evaluation of chemical processes. To provide an easy and fast way to construct accurate causal model of the target process, the Role-Behavior modeling method is developed to represent the knowledge of modularized process units. In this modeling method, Fault-Behavior model and Structure-Role model present the relationship of the internal behaviors and faults in the process units and the relationship between process units respectively. Through the multiple modeling techniques, the knowledge is separated into what is independent of process and dependent on process to provide the extensibility and portability in model building, and possibility in the automatic synthesis. By taking advantage of the Role-Behavior Model, an algorithm is proposed to synthesize the plant-wide causal model, Fault-Causality Graph (FCG) from specific Fault-Behavior models of the each unit process, which are derived from generic Fault-Behavior models and Structure-Role model. To validate the proposed modeling method and algorithm, a system for building FCG model is developed on G2, an expert system development tool. Case study such as CSTR with recycle using the developed system showed that the proposed method and algorithm were remarkably effective in synthesizing the causal knowledge models for diagnosis of chemical processes.

• 한국물환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.781-788
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• 2010

A pilot study was performed to examine the feasibility of multiple stage of constructed wetland (CW) for nutrient removal. The system is composed of six wetland cells connected with water-ways. The hydraulic of wetland cells is designed as free water surface flow. The treatment capacity was $25m^3d^{-1}$ at HRT of about one day for each cell. The magnitude of nutrient removal was related with the length of wetlands and plant density. Total N and P removal rates were 1353 and $246mg\;m^{-2}d^{-1}$ respectively. The pilot-scale reactor was model as continuous flow system containing contribution of CSTR and PFR typed-reactors. The $k-C^*$ model equation was applied to predict N and P reduction. The result indicated the equation was well guided to estimate reduction of $NO_3-N$ and $PO_4-P$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권2호
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• pp.235-247
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• 2020

Sulfur-Iodine cycle (SI cycle)은 요오드와 황을 첨가하여 최종적으로 물을 열화학적으로 분해하여 산소와 수소를 생산하는 공정으로 황산분해, 요오드화 수소 분해, 분젠반응 등 세가지 반응들로 이루어져 있다. 분젠 반응은 두가지 공정 중간에 존재하므로 두 반응에 필요한 화학물을 조달하는 역할로 이에 대한 상분리 및 반응기에 대한 분석이 중요하다. 본 연구에서는 50 L/hr 수소를 생산하는 pilot scale의 Sulfur-Iodine Cycle 중 분젠 공정에 대한 모사, 민감도 분석, 민감도 분석을 토대로한 각각 상분리기와 분젠 반응기에 대한 최적 조건을 제시하였다. 열역학 물성치의 계산을 위해 Electrolyte Non-Random Two Liquid (ELECNRTL) model 사용하였다. 모델에 대한 신뢰도 확보를 위해서 실제 pilot scale의 공정 데이터와 검증을 수행하였다. 반응기의 종류를 선정하기 위해 Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)과 Plug Flow Reactor (PFR) 동일한 온도 및 부피 변화에서 SO₂ 전환율을 비교하였다. 상분리기 선정을 위해 3상 분리 시스템(기체-액체-액체)과 액체-기체 분리 후 액체-액체 구조에서 H₂SO₄ 상과 HI_X 상에서의 불순물들을 비교하였다. PFR에서 온도, 지름, 길이를 결정 변수로 SO₂ 전환율을 최대화 하기 위한 최적화를 수행하였는데, 온도 121 ℃와 PFR의 지름이 0.20 m 및 길이 7.6 m 일 때 SO₂ 전환율이 98% 최적 결과임을 확인하였다. 기존 pilot scale과 동일한 운전 조건 하에 PFR의 지름 3/8 inch, 길이 3.0 m, 120 ℃ 일 때 인입 몰량인 I₂ 및 H₂O를 결정 변수로 SO₂ 전환율에 대한 최적화를 수행하였을 때, SO₂ 전환율이 10% 일때 H₂O 및 I₂ 의 인입 몰량은 각각 17%와 22%로 감소하였다. 앞선 조업 조건 최적화 조건 (121 ℃, 지름 0.20 m, 길이: 7.6 m) 경우에는 SO₂ 전환율이 98% 일 때 H₂O가 1% 그리고 I₂가 7% 감소하였다. 상분리기에서 HI_X 상내 H₂SO₄ 최소화하는 목적함수에서 그에 상응하는 온도, I₂와 H₂O를 결정 변수로 설정하였을 때, H₂O 몰량이 기존공정보다 17% 감소하고 I₂ 몰량이 24% 감소하였을 때 최소 불순물이 생성하였다.