• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.25-30
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• 2011

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 다양한 발열량을 갖는 바이오가스를 연료 내 불활성가스 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 비율의 변화, 즉 발열량의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험결과로 각 불활성가스 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 발열량 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.15-15
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• 2011

As you know, boron compounds, borax ($Na_2B_4O_5(OH)_4{\cdot}8H_2O$) etc. were known thousands of years ago. As for natural boron, it has two naturally occurring and stable isotopes, boron 11 ($^{11}B$) and boron 10 ($^{10}B$). The neutron absorption $^{10}B$ is included about 19~20% with 80~81% $^{11}B$. Boron is similar to carbon in its capability to form stable covalently bonded molecular networks. The mass difference results in a wide range of ${\beta}$ values between the $^{11}B$ and $^{10}B$. The $^{10}B$ isotope, stable with 5 neutrons is excellent at capturing thermal neutrons. For example, it is possible to decrease a thermal neutron required for the nuclear reaction of uranium 235 ($^{235}U$). If $^{10}B$ absorbs a neutron ($^1n$), it will change to $^7Li+^1{\alpha}$ (${\alpha}$ ray, like $^4He$) with prompt ${\gamma}$ ray from $^{11}B$ $^{11}B$ (equation 1). $$^{10}B+^1n\;{\rightarrow}\;^{11}B\;{\rightarrow}\; prompt \;{\gamma}\;ray (478 keV), \;^7Li+4{\alpha}\;(4He)\;\;\;\;{\cdots}\; (1)$$ If about 1% boron is added to stainless steel, it is known that a neutron shielding effect will be 3 times the boron free steel. Enriched boron or $^{10}B$ is used in both radiation shielding and in boron neutron capture therapy. Then, $^{10}B$ is used for reactivity control and in emergency shutdown systems in nuclear reactors. Furthermore, boron carbide, $B_4C$, is used as the charge of a nuclear fission reaction control rod material and neutron cover material for nuclear reactors. The $B_4C$ powder of natural B composition is used as a charge of a control material of a boiling water reactor (BWR) which occupies commercial power reactors in nuclear power generation. The $B_4C$ sintered body which adjusted $^{10}B$ concentration is used as a charge of a control material of the fast breeder reactor (FBR) currently developed aiming at establishment of a nuclear fuel cycle. In this study for new boron compound, silicon boride ceramics for capturing thermal neutrons, preparation and characterization of both silicon tetraboride ($SiB_4$) and silicon hexaboride ($SiB_6$) and ceramics produced by sintering were investigated in order to determine the suitability of this material for nuclear power generation. The relative density increased with increasing sintering temperature. With a sintering temperature of 1,923 K, a sintered body having a relative density of more than 99% was obtained. The Vickers hardness increased with increasing sintering temperature. The best result was a Vickers hardness of 28 GPa for the $SiB_6$ sintered at 1,923K for 1 h. The high temperature Vickers hardness of the $SiB_6$ sintered body changed from 28 to 12 GPa in the temperature range of room temperature to 1,273 K. The thermal conductivity of the SiB6 sintered body changed from 9.1 to 2.4 W/mK in the range of room temperature to 1,273 K.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.601-609
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• 2017

Hydrogen is a clean, endlessly produced energy and it is easy to store and transfer. So, hydrogen is regarded as next generation energy. Among various ways for hydrogen production, the way to produce hydrogen by water electrolysis can effectively respond to fossil fuel's depletion or climate change. As interest in hydrogen has increased, related research has been actively conducted in many countries. In this study, we analyzed the performance characteristics and safety of water electrolysis system. In this study, we analyzed the performance characteristics and safety of water electrolysis system. The items for safety performance evaluation of the water electrolysis system were derived through analysis of international regulations, codes, and standards on hydrogen. Also, a prototype of the overall safety performance evaluation station was designed and developed. The demonstration test was performed with a prototype $10Nm^3/h$ class water electrolysis system that operated stably under various pressure conditions while measuring the stack and system efficiency. At 0.7MPa, the efficiency of the alkaline water electrolysis stack and the system that used in this study was 76.3% and 49.8% respectively. Through the GC analysis in produced $H_2$, the $N_2$ (5,157ppm) and $O_2$ (1,646 ppm) among Ar, $O_2$, $N_2$, CO and $CO_2$ confirmed as main impurities. It can be possible that the result of this study can apply to establish the safety standards for the hydrogen production system by water electrolysis.

• 방사성폐기물학회지
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• 제4권4호
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• pp.345-352
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• 2006

붕산폐액을 함유한 시멘트 및 파라핀 고화체, 폐이온교환수지를 함유한 시멘트 고화체 그리고 잡고체중의 제염지에 대하여 Co-60을 조사선원으로 하여 $10^8$ rads까지 조사하여 발생되는 분해가스의 종류 및 그의 발생량을 분석하였다. 그 결과 분해가스로는 $H_2,\;CH_4,\;N_2,\;C_2H_6,\;O_2,\;CO$ 및 $CO_2$ 등이 발생하였으며, $H_2$가 대부분을 차지하였다. 가스발생량은 폐기물과 고화매질의 종류에 따라 $0.029{\sim}0.788\;cm^3.atm/1.1g$으로 상당한 차이를 보였으며, 폐이온교환수지를 함유한 고화체에서 가장 높은 분해가스 발생량을 보였다. 그리고 수소가스는 제염지 폐기물에서 가장 많이 발생하였다. 제염지의 $G(H_2)$는 0.12이었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권3호
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• pp.293-305
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• 2015

In this paper, we suggest the conceptual design of a water-cooled reactor system for a low-pressure inherent heat sink nuclear desalination plant (LIND) that applies the safety-related design concepts of high temperature gas-cooled reactors to a water-cooled reactor for inherent and passive safety features. Through a scoping analysis, we found that the current LIND design satisfied several essential thermal-hydraulic and neutronic design requirements. In a thermal-hydraulic analysis using an analytical method based on the Wooton-Epstein correlation, we checked the possibility of safely removing decay heat through the steel containment even if all the active safety systems failed. In a neutronic analysis using the Monte Carlo N-particle transport code, we estimated a cycle length of approximately 6 years under 200 $MW_{th}$ and 4.5% enrichment. The very long cycle length and simple safety features minimize the burdens from the operation, maintenance, and spent-fuel management, with a positive impact on the economic feasibility. Finally, because a nuclear reactor should not be directly coupled to a desalination system to prevent the leakage of radioactive material into the desalinated water, three types of intermediate systems were studied: a steam producing system, a hot water system, and an organic Rankine cycle system.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.1-6
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• 2014

화석연료로부터 에너지를 얻을 때, 연소반응에 의해 이산화탄소가 생성되어 진다. 이렇게 이산화탄소의 배출이 늘어나게 되면 지구온난화 문제가 더욱 심각해지게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 이산화탄소 포집 및 저장기술(carbon capture and storage, CCS) 개발이 요구되고 있다. 하지만 액화 이산화탄소를 수송 시 여러 문제로 인해 지속적으로 BOG (boil-off gas)가 발생하게 된다. 본 연구에서는 $40m^3$저장 탱크 2대에 액화 이산화탄소를 주입하여 압력변화 및 외부열과 선적, 하역 시 발생하는 BOG의 양과 조성을 30일 간 측정하였다. 측정한 결과 16,040 kg의 BOG가 발생하였으며, 조성은 $CO_2$ 99.95%, $N_2$ 0.05%인 것을 알 수 있었다. 또한 상용성 모사기인 PRO/II with PROVISION 9.2를 이용하여 발생한 BOG를 증기 재압축 냉동사이클을 통해 재액화 하는 전산모사를 수행하였다. 그 결과 냉동사이클의 총 순환유량은 42.07 kg/h, 응축기 설비의 소모량은 48.85 kg/h가 나오는 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.269-275
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• 2017

LNT(Lean $NO_X$ Trap), LNC(Lean $NO_X$ Catalyst), SCR(Selective Catalytic Reduction)과 같은 $NO_X$ 저감기술은 상용차뿐만이 아닌 승용차량 성능향상을 위해 지속적으로 개발이 진행되고 있다. 특히 Urea-SCR 시스템은 연료손실 없이 이론상 100%에 가깝게 $NO_X$를 저감하는 가장 효과적인 기술로 환원반응으로 배기가스를 $N_2$와 $H_2O$로 배출하기 위해 환원제인 요소수를 분사해야한다. 하지만 엔진에서와는 달리 실제차량에서의 적용은 SCR 효율이 떨어지게 된다. 따라서 실제차량에서의 SCR 효율을 극대화하는 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는, Post EURO-6 배기가스 규제에 대응하기 위한 디젤승용차량에서의 Urea-SCR의 $NO_X$ 저감 성능에 의한 저감효율의 극대화를 목적으로 실차용 Urea-SCR 시스템 위한 기초자료로 제시하고자 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.565-572
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• 2009

본 연구에서는 지자체 차원의 기후변화협약 대응을 위해 전라북도를 사례로 온실가스 인벤토리를 구축하고 그 결과에 따라 온실가스 저감전략 기본방향을 수립하였다. 전라북도 온실가스 배출원 분류체계는 대한민국 제3차 국가보고서의 배출원 분류 체계에 따랐으며, 제3차 국가보고서는'Revised IPCC 1996GL'을 기초로 작성되었다. 국가의 경우 에너지 공급 측면의 1차에너지를 기준으로 온실가스 배출량 산정이 가능하지만, 지역의 경우 전환부문에 대한 통제가 불가능하므로 에너지 소비 측면의 2차 에너지를 기준으로 배출량을 산정하였다(지역 전력사용은 에너지 산업부문으로 포함). 전라북도 온실가스 인벤토리 구축결과 2006년 총배출량 중 에너지 연소에 의한 이산화탄소($CO_2$)가 87.1%로 가장 많았으며, 메탄($CH_4$) 8.1%, 기타 부문 이산화탄소 ($CO_2$) 2.2%, 아산화질소($N_2O$) 1.6%, F-가스(HFCs, PFCs, $SF_6$)는 1.0%를 차지하였다. 2006년 총배출량은 에너지(88.0%), 농업(7.6%), 폐기물(2.3%), 산업공정(2.1%) 부문 순으로 배출비중이 높았으며, 에너지 부문은 전력을 포함한 에너지산업, 제조업 및 건설업, 수송, 광업/농림어업/가정상업/공공기타 순으로 발생량이 많았다. 2006년 총배출량 중 산업공정 부문은 F-가스 (HFCs, PFCs, $SF_6$)소비, 농업 부문은 벼논경작, 폐기물 부문은 소각에 의한 온실가스 배출비중이 높은 특성을 보였다. 본 연구에서는 전라북도 각 부문별 특성을 분석하여 부문별 온실가스 저감을 위한 기본방향을 수립하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.856-863
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• 2018

순산소 순환유동층 보일러에서 탈황을 위해 이용되는 석회석의 재탄산화 거동을 분석하기 위하여, 상용 순환유동층 보일러에서 이용되는 석회석 4종의 재탄산화 반응 특성을 열중량분석기(TGA-N1000)에서 고농도의 $CO_2$ 가스를 이용하여 분석하였다. 생석회의 재탄산화 반응은 반응온도($600{\sim}900^{\circ}C$), 석회석의 $CaCO_3$ 함량(77~95%) 등의 조건에 따른 질량 변화를 통해 고찰되었다. $600{\sim}800^{\circ}C$의 온도 영역에서는 반응 온도가 증가함에 따라 전환율이 증가하였고, $850{\sim}900^{\circ}C$ 에서는 반응 온도가 증가함에 따라 전환율이 감소하는 경향이 발견되었다. $CaCO_3$ 함량의 경우, $870^{\circ}C$의 반응온도에서 뚜렷한 전환율의 차이를 보였다. 또한 기-고체반응속도 모델들에 적용하여 석회석의 재탄산화 반응을 모사하는 반응속도식을 제시하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권4호
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• pp.421-429
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• 2018

본 연구에서는 하이드라진 기조의 환원성 제염제를 이용한 마그네타이트 산화물의 용해를 다루고 있다. 마그네타이트로부터의 Fe(II) 및 Fe(III)의 용해는 protonation, surface complexation 및 reduction에 의해 지배를 받는다. 하이드라진과 황산은 산소결합을 파괴하거나 Fe(III)이온을 Fe(II)이온으로 환원시키기 위한 수소 및 전자를 각각 제공하게 된다. 속도론적 관점에서 보다 효율적인 용해를 위하여 다수의 전이금속의 영향을 분석하여 Cu(II) 이온이 효과적임을 확인한 바 있다. Cu(I) 이온은 Cu(II) 이온으로 산화되는 동안 전자를 방출하여 Fe(III) 이온을 환원시키고 다시 하이드라진에 의해 Cu(I) 이온으로 환원되게 된다. 본 연구를 통해 제염용액에 매우 적은 양의 구리 이온 (약 0.5 mM)을 첨가함에 따라 평균 40% 용해속도가 향상됨을 확인하였고, 특히 특정 조건에서는 70% 이상 용해속도가 향상 됨을 확인하였다. 구리 이온이 하이드라진과 배위결합을 이루는 지에 대해서는 아직 명확하지 않으나, 분명한 것은 $Cu(II)/H^+/N_2H_4$으로 이루어진 제염제는 효과적인 용해성능을 가지고 있다는 것이다.