• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제8권2호
• /
• pp.49-61
• /
• 1983

U shape multitube heat exchanger was equipped in the flue to recover the exhaust heat from the boiler system. The fluids of the exhaust heat recovery equipment were the flue gas as the hot fluid, and the water as the cold fluid. The flow geometry of the fluids was cross flow - two pass, the hot fluid being mixed and the cold fluid unmixed. The results of the theoretical and the experimental analysis and the economic evaluation are summarized as follows. 1) The heat exchanger effectiveness and the temperature efficiency of the hot fluid were about 35% when the fuel consumption rate was 140 - 150 L/15min. The temperature efficiency for the cold fluid ranged from 3.0% to 4.5%. The insulation efficiency ranged from 85% to 98%, which was better than the KS air preheater insulation efficiency of 90%. 2) The relationship between the fuel consumption rate, F, and the outlet temperature, $T_{h2}$, of the flue gas from the heat exchanger was $T_{h2}$ = 0.927F + 110. In order to prevent the low temperature corrosion from the coagulation of $SO_3$, it is necessary to maintain the fuel consumption rate above 82 L/15min. 3) The ratio of the exhaust heat from the boiler system to the total energy consumption was about 14.5%. With the installation of the exhaust heat recovery equipment, the energy recovery ratio to the exhaust heat was about 25%. Accordingly, about 3.6% of the total fuel consumption was estimated to be saved. 4) Economic analysis indicated that the installation of the exhaust heat recovery equipment was feasible to save the energy, because the capital reocvery period was only 10 months when the fuel consumption rate was 80 L/15min. 4 months when it was 160 L/15min. 5) Based on the theoretical and the experimental analysis, it was estimated to save the energy of about 18 million Won per year, if four heat exchangers are installed in a factory. 6) A further study is recommended to identify the relationship among the flow rate of the exhaust gas, the size of the heat exchanger and the capacity of the air preheater. For a maximum heat recovery from the exhaust gas an automatic control system is required to control the flow rate of the cold fluid depending on the boiler load.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.87-95
• /
• 2016

탁도는 송 배수 관로의 부식 등에 의해 발생되는 것으로 알려진 'Discolored Water'현상을 수용가의 물 사용자가 인지할 수 있는 주요 지표로서 활용되고 있다. 즉, 'Discolored Water'는 수돗물 사용자가 육안으로 인지할 수 있는 정도의 탁도를 가진 상태로 정의할 수 있으며, 사용자는 수돗물에 존재하는 불특정의 용존 물질보다는 미세한 입자들에 대한 시각적인 인지인 탁도를 통해서 'Discolored Water'를 인식하게 된다. 이에 본 연구에서는 실제 국내 상수도 시스템 내에서 관측된 다항목의 수질데이터(탁도, pH 및 잔류염소)를 대상으로 하여 탁도 이외의 수질데이터들을 예측모형의 설명변수로 설정한 후 데이터 마이닝 기법(data mining)을 통해 기계학습(machine learning)을 수행하여, 상수도 시스템 내에서의 탁도 변화를 예측하는 모형을 수립하고자 하였다. 수집된 수질 데이터를 대상으로 데이터 마이닝 기법인 Decision Tree를 이용해 탁도 예측모형을 구축한 결과 pH 및 잔류염소를 설명변수로 적용한 모형이 가장 높은 예측결과를 나타내었다. 하지만 예측모형들은 peak 관측치에 대해서는 예측오차가 다소 증가하였는데 이를 보완하기 위해 고주파통과필터를 이용한 전처리 과정을 적용하였다. 그 결과 탁도 데이터의 시계열변화 및 peak 관측치에 대한 예측오차가 감소하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권8호
• /
• pp.781-788
• /
• 2013

엔진 설계시 실린더 주요 부품의 온도 분포 계산은 엔진 전체 구조안정성 평가시 열응력에 의한 변형을 고려하기 위해 필수적으로 수행된다. 최근 박용 및 발전용 중속엔진은 압축비 및 출력이 증대 되어 설계되고 있는 추세여서 증가된 연소실 열부하에 의한 영향을 고려하기 위해 열전달 해석의 높은 정확도가 요구되고 있다. 본 연구에서는 엔진 설계시 실린더 주요 부품의 온도 분포를 계산하고 계산된 온도 수준이 설계기준에 만족하는지를 정확히 평가 하기 위한 열전달 해석 프로세스를 정립하였다. 각 주요 열부하 영역의 경계조건 설정 과정을 1 차원 엔진 성능해석 및 3 차원 열유동 해석을 통하여 산출하여 적용하였으며 해석 결과는 해당엔진 모델의 프로토 타입엔진 주요 부품 온도를 계측하여 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.493-500
• /
• 2004

FREP(Fiber Reinforced Epoxy Panel)는 고인장강도, 경량성, 내부식성 및 시공성 등의 우수한 성질을 가지고 있어 손상된 RC보의 보강에 이용되고 있다. 본 연구에서는 RE보에 대한 사용 전 휨보강의 경우와 사용 중 휨보강의 경우에 대한 구성방정식을 정립하여 그 차이를 규명하고, 보강재 단부의 응력집중으로 인해 발생하는 단부박리파괴(rip-off failure)의 역학적 특성을 밝힘으로써 휨보강 효과 성능을 평가하였다. 연구결과 FREP로 휨보강된 철근콘크리트 보의 지배적인 파괴모드는 단부박리파괴이며, 본 연구의 실험 및 해석조건을 기준으로 RC 보강보의 단부박리파괴에 대한 평가를 실시한 결과 FREP 보강두께의 과다로 인한 보강단부의 급격한 휨강성의 변화로 응력집중 현상이 발생하여 단부박리파괴가 생긴다는 것을 알 수 있었다. 이는 보강 설계 시 단부박리파괴에 대한 평가가 반드시 필요한 것을 의미한다. 또한 FREP의 보강시기에 따른 보강효과를 분석한 결과 사용 전 보강(I-Type)에 비해 사용 중 보강(P-Type)의 보강효과가 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, 기존 구조물과 같이 사용 중인 구조물을 보강하는 경우에는 이미 작용하고 있는 보강전하중(응력)으로 인한 발생 응력을 보강설계 시 고려하여야 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.125-132
• /
• 2006

최근 들어 툭별한 물리적 방법을 사용하지 않고 내구성능이 저하된 콘크리트의 성능을 회복시키는 방법의 일환으로서 콘크리트 표면보호재에 대한 관심이 높아지고 있다. 표면보호는 직접적인 의미로서는 콘크리트 구조물의 표면을 보호하는 것뿐만아니라 다양한 열화요인의 침투를 억제함으로서 내부의 콘크리트 및 철근의 열화를 억제하여 콘크리트 구조물을 보호하게 된다. 이와 같은 표면보호재 중 함침계 표면보호재는 콘크리트 표면층의 공극에 충전 혹은 생성물을 석출시켜 치밀한 층으로 하느 충전계와 콘크리트 표면층의 외부 및 내부표면의 성질을 개선하는 표면계로 분류하는 것이 가능하다. 따라서 본 연구는 규플르오르화염을 주성분으로 하는 표면형 함침계 표면보호제 도포에 의한 콘크리트 표면의 세공구조의 변화 및 중성화, 염해, 화학적 침식 등의 내구성 향상을 실험실증적으로 검토함으로서 콘크리트 구조물의 내구성향상 방안을 제시하고자 한다. 그 결과, 표면보호제를 도포함으로서 모든 물시멘트비에서 도포전과 비교하여 전세공용적이 감소하고 있으며, 특히 50nm이상의 비교적 큰 세공경인 모세관공극의 용적이 감소함으로서 물흡수성, 중성화 저항성, 내황산성, 염소이온침투 저항성 등의 내구성 향상에 기여하는 것으로 나타났으며, 그 효과는 물시멘트비가 클수록 높게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.335-343
• /
• 2010

콘크리트 내부의 철근부식은 구조물의 안전성에 큰 영향을 주므로, 목표 내구수명동안 구 조물의 성능을 확보하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 연구는 대도시나 지하구조물에서 중요하게 평가되는 탄산화에 대하여, 유전자 알고리즘을 적용한 콘크리트 배합기법에 대한 연구이다. 이를 위해, 배합인자에 따른 이산화탄소 확산계수를 문헌조사를 통하여 분석하였으며, 습도를 고려한 최적 함수식을 회귀분석을 통하여 도출하였다. 최적 함수식은 12개의 실험자료에 대하여, 물-시멘트비, 단위 시멘트량, 잔골재율, 단위 굵은골재량, 그리고 상대습도를 포함하도록 고려하였으며, 유전자 알고리즘을 통하여, 주어진 이산화탄소 확산계수에 대한 콘크리트 배합을 도출하였다. 3개의 배합에 대하여 검증한 결과, 10% 미만의 상대오차를 보이며 주어진 배합을 잘 추정하였다. 최종적으로 서로 다른 환경과 설계 제원을 가지는 콘크리트 구조물을 가정하여, 목표 확산계수와 단위 시멘트량을 계산하였으며, 이를 이용하여 배합을 추정하였다. 제안된 기법은 주어진 확산계수와 배합을 잘 추정하였으며, 다양한 배합인자 및 혼화재료가 고려된 실험 자료를 이용한다면 더욱 합리적인 배합 기법으로 발전할 것이다.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.151-160
• /
• 2018

야외 철제 조각 작품 표면 보존용 코팅제로 사용되고 있는 왁스는 대기의 오염과 산성비 등에 의해 노화되어 코팅력이 저하되고 백화현상이 발생하며, 이로 인해 보존처리 후 짧은 시간 내에 재 부식이 발생한다. 또한 색상 및 광택 변화가 일어나 작품 본래의 특성을 잃어버리는 등의 문제점이 나타나고 있어 융합 연구를 통해 기존 재료보다 성능이 개선된 왁스를 개발하고자 하였으며, 염수 분무, 가스 부식 실험 등의 환경실험과 광택도, 열 중량 분석을 통해 물성 효과를 확인하였다. 실험 결과 개발된 ISC왁스는 기존 왁스에 비해 염수로부터 5배 이상의 우수한 차단성과 코팅 지속력을 보여주었으며, 2~4배 이상의 내산성, 2~10배 이상의 자외선 차단성, 3~16배 이상의 증진된 광택 변화량, 0.5~5배 이상의 내열성과 내구성 등을 나타내 기존 왁스 보다 우수한 코팅 효과를 나타내었다. 이러한 결과로 보아 야외 철제 조각 작품 보존처리에 사용되어 온 기존의 왁스를 대체할 수 있는 재료로 판단된다.

• 분석과학
• /
• 제12권2호
• /
• pp.125-129
• /
• 1999

고농도의 과산화수소(10-75%)를 생산현장에서 손쉽게 측정할 수 있는 전극 센서 시스템을 연구하였다. Teflon 전극체는 휴대에 간편하도록 길이 10 cm, 지금 1.5 cm의 봉 형태로 제작하였고, 작업 극으로는 직경 3 mm의 glassy carbon을, 보조전극으로는 내경 5 mm, 외경 9 mm의 흑연을 전극물질로 사용하였다. 과산화수소 산화전위는 0.8 V의 전위를 걸어주었다. 공장에서 생산된 고농도의 과산화수소를 일정 이온강도의 전해질 용액으로 희석해 10% 이하의 농도가 되도록 하면 과산화수소에 첨가된 안정제의 방해작용과 과산화수소의 산화작용으로 인한 전극표면의 변성을 최소화할 수 있었고, 손쉽게 정량적인 측정을 할 수 있었다. 또한 과산화수소 투과막(teflon membrane${\leq}100{\mu}m$)을 입힌 전극을 이용하면 고농도의 과산화수소를 희석하지 않고 재현성 있게 정량할 수 있었다. 반면 투과막을 이용하는 방법을 내부전해질을 자주 교환해야 하는 단점이 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권10호
• /
• pp.121-127
• /
• 2018

액체침투탐상법(PT)을 이용한 직경 1 m, 길이 6 m의 초장대형 파이프내면 육성용접부의 표면결함 진단시스템을 개발하였다. 우선 CATIA를 사용하여 주요 유닛 및 PT machine 전체를 3D 모델링하였으며, 이를 구조강도 및 변형 해석에 사용하였고 또한 각 유닛의 동작 간섭현상을 체크하여 2차원 제작도면 생성으로 제작에도 사용하였다. ANSYS를 사용하여 구조강도 해석 및 변형 해석한 결과, 최대 등가응력은 44.901 MPa 발생하였고, 이는 PT machine의 재질인 SS400의 항복인장강도 200 MPa 보다 작으므로 안전하다고 판단되며, 또한 최대 변형은 0.15 mm 발생하였고, 이는 하중이 제거되면 원래대로 돌아간다고 판단된다. 개발된 장비의 성능을 검증하기 위하여 공작물의 최대이동속도 7.2 m/min., 최대회전속도 9 rpm, 반복위치정밀도 1.2 mm, 검사속도 $1.65m^2/min$. 등을 확인하였으며, 이 모든 검사 항목은 개발 목표치를 만족하였다. ASME SEC. V&VIII의 방법에 따라 육성용접층의 균열, 기공, 인더컷 등의 표면결함 유무를 확인하기 위하여 개발한 PT 자동검사시스템을 사용하여 PT검사를 실시한 결과, 표면층의 결함은 관찰되지 않았다. 부가적으로 육성용접부를 평가하기 위하여 ASTM G48-11의 방법으로 Ferric Chloride pitting test에 따라 육성용접층의 부식시험을 실시한 결과 weight loss는 $0.3g/m^2$으로 만족하였으며, 또한 ASTM A751-14의 방법에 따라 육성용접층의 화학성분을 분석 결과 모든 성분이 규격을 만족하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권11호
• /
• pp.355-362
• /
• 2016

배관 내에 유체가 흐를 때 사용되는 유체의 물리 화학적 성질에 따라 배관재질이 선택이 결정된다. 수계소화설비에 사용하는 유체는 대부분 물을 사용하므로 물속에 용해된 각종 이물질들은 관 벽에 스케일을 발생시키고 부식 및 배관 노후화를 촉진하여 마찰손실을 증가시켜 펌프의 효율을 저하시킨다. 이러한 요인을 가져오는 강관의 대체가능한 CPVC 배관은 부식에 강하고, 매끄러운 조도를 가지고 있어서 유체이송능력이 뛰어나고 배관무게가 가볍고 접착제결합 방식의 배관작업으로 시공성이 우수한 점을 들 수 있다. 그래서 설계 및 시공단계에서 마찰손실을 줄이기 위해 Hazen-Williams식을 CPVC(Chlorinated Poly-Vinyl Chloride)배관에 적용하여 조도계수에 따라 마찰손실을 조사하였다. 실제 아파트 현장에서의 적용사례를 통해 조도계수의 차이에 따라 손실수두를 조사한 결과 조도계수의 수치가 120인 강관일 때 마찰손실은 76.64MPa이고 150인 CPVC배관일 때 마찰손실은 50.72 MPa로서 34% 정도의 마찰손실이 개선되었음을 확인하였다. 또한 시공비 절감차원에서는 강관으로 시공할 때 1,585,158원이고 CPVC배관으로 시공 시에는 931,842원으로 41%정도의 시공비가 절감되는 것을 확인하여 전체 설비용량의 감소로 인한 소화시스템의 안정성 향상 및 시공비를 절감할 수 있는 것을 알 수 있었다.