• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.165-174
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• 2010

석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

• 설비공학논문집
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• 제19권1호
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• pp.94-131
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• 2007

A review on the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigerating Engineering in 2004 and 2005 has been done. Focus has been put on current status of research in the aspect of heating, cooling, air-conditioning, ventilation, sanitation and building environment. The conclusions are as follows. (1) Most of fundamental studies on fluid flow were related with heat transportation of facilities. Drop formation and rivulet flow on solid surfaces were interesting topics related with condensation augmentation. Research on micro environment considering flow, heat, humidity was also interesting for comfortable living environment. It can be extended considering biological aspects. Development of fans and blowers of high performance and low noise were continuing topics. Well developed CFD and flow visualization(PIV, PTV and LDV methods) technologies were widely applied for developing facilities and their systems. (2) The research trends of the previous two yews are surveyed as groups of natural convection, forced convection, electronic cooling, heat transfer enhancement, frosting and defrosting, thermal properties, etc. New research topics introduced include natural convection heat transfer enhancement using nanofluid, supercritical cooling performance or oil miscibility of $CO_2$, enthalpy heat exchanger for heat recovery, heat transfer enhancement in a plate heat exchanger using fluid resonance. (3) The literature for the last two years($2004{\sim}2005$) is reviewed in the areas of heat pump, ice and water storage, cycle analysis and reused energy including geothermal, solar and unused energy). The research on cycle analysis and experiments for $CO_2$ was extensively carried out to replace the Ozone depleting and global warming refrigerants such as HFC and HCFC refrigerants. From the year of 2005, the Gas Engine Heat Pump(GHP) has been paid attention from the viewpoint of the gas cooling application. The heat pipe was focused on the performance improvement by the parametric analysis and the heat recovery applications. The storage systems were studied on the performance enhancement of the storage tank and cost analysis for heating and cooling applications. In the area of unused energy, the hybrid systems were extensively introduced and the life cycle cost analysis(LCCA) for the unused energy systems was also intensively carried out. (4) Recent studies of various refrigeration and air-conditioning systems have focused on the system performance and efficiency enhancement. Heat transfer characteristics during evaporation and condensation are investigated for several tube shapes and of alternative refrigerants including carbon dioxide. Efficiency of various compressors and expansion devices are also dealt with for better modeling and, in particular, performance improvement. Thermoelectric module and cooling systems are analyzed theoretically and experimentally. (5) According to the review of recent studies on ventilation systems, an appropriate ventilation systems including machenical and natural are required to satisfied the level of IAQ. Also, an recent studies on air-conditioning and absorption refrigeration systems, it has mainly focused on distribution and dehumidification of indoor air to improve the performance were carried out. (6) Based on a review of recent studies on indoor environment and building service systems, it is noticed that research issues have mainly focused on optimal thermal comfort, improvement of indoor air Quality and many innovative systems such as air-barrier type perimeter-less system with UFAC, radiant floor heating and cooling system and etc. New approaches are highlighted for improving indoor environmental condition as well as minimizing energy consumption, various activities of building control and operation strategy and energy performance analysis for economic evaluation.

• 대한환경공학회지
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• 제32권4호
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• pp.341-348
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• 2010

유중 건조 공정의 기본 원리는 수분과 비열차이가 있는 오일을 가열할 때 온도 차이에 따라 형성되는 슬러지 내부의 급격한 압력 변화를 이용한다. 즉 슬러지 내부에 발생하는 급격한 압력 상승이 이루어질 때 슬러지 공극을 통하여 수분이 빠르게 배출하도록 하는 것이다. 본 연구의 목적은 유중 건조공정 중 다양한 운전 변수가 건조효율에 미치는 영향을 구체적으로 규명하기 위한 것이다. 변수 연구를 위하여 일련의 건조 실험과 수치해석을 시도하였으며 그 결과 건조온도, 건조시간, 폐오일종류, 슬러지 종류 등 중요 실험변수에 따른 건조곡선이 얻어졌다. 건조 온도 변화에 따른 연구 결과는 폐오일의 종류에 관계없이 $140^{\circ}C$ 이상으로 운전하는 것이 건조효율에 유리한 것으로 나타났으며 이 결과는 수치 해석적 결과로도 확인되었다. 그리고 슬러지 직경의 경우 직경이 감소할수록 효율적으로 건조되는 경향으로 보였으며 이는 비표면적의 증가에 기인하는 것으로 판단되었다. 오일 종류나 물성의 변화에 대한 연구에서는 오일의 점도가 가시적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 점도가 높은 오일의 경우 건조 초반에 수분 증발이 현저히 지체되는 현상이 나타났다. 그러나 건조온도 $140^{\circ}C$ 이상에서는 이러한 지체 현상이 감소하는 결과를 나타내었다. 슬러지 종류에 따른 연구에서는 전체적으로 큰 차이를 나타내지는 않았으나 하수슬러지가 다른 종류의 슬러지에 비하여 좀 더 가시적으로 양호한 수분제거 양상을 나타내었다. 수치 해석적 연구는 실험적 연구에 대한 상호보완적인 연구로서 가능성을 보였으나 복잡한 세부모델에 대한 경험적인 모델개발의 필요성이 제기되었다.