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POLLUTION PREVENTION : ENGINEERING DESIGN AT MACRO-, MESO-, AND MICROSCALES

  • Allen, David T.
    • 청정기술
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    • 제2권2호
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    • pp.51-59
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    • 1996
  • Billions of tons of industrial waste are generated annually in industrialized countries. Managing and legally disposing of these wastes costs tens to hundreds of billions of dollars each year, and these costs have been increasing rapidly. The escalation is likely to continue as emission standards become even more stringent around the world. In the face of these rapidly rising costs and rapidly increasing performance standards, traditional end-of-pipe approaches to waste management have become less attractive. The most economical waste management alternatives in many cases have become recycling of the waste or the redesign of chemical processes and products so that wastes are prevented or put to productive use. These strategies of recycling or reducing waste at the source have collectively come to be known as pollution prevention. The engineering challenges associated with pollution prevention are substantial. This presentation will categorize the challenges in three levels. At the most macroscopic level, the flow of materials in our industrial economy, from natural resource extraction to consumer product disposal, can be redesigned. Currently, most of our raw materials are virgin natural resources that are used once, then discarded. Studies in what has come to be called industrial ecology examine the material efficiency of large-scale industrial systems and attempt to improve that efficiency. A second level of engineering challenges is found at the scale of individual industrial facilities, where chemical processes and products can be redesigned so that waste is reduced. Finally, on a molecular level, chemical synthesis pathways, combustion reaction pathways, and other material fabrication procedures can be redesigned to reduce emissions of pollution and unwanted by-products. All of these design activities, shown in Figure 1, have the potential to prevent pollution. All involve the tools of engineering, and in particular, chemical engineering.

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등전환법과 등온 DSC를 이용한 고에너지 물질의 정밀 반응모델 개발 (An Extraction of Detailed Isoconversional Kinetic Scheme of Energetic Materials using Isothermal DSC)

  • 김유천;박정수;권국태;여재익
    • 한국추진공학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.46-55
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    • 2016
  • Differential Scanning Calorimetry(DSC) 실험 데이터를 이용하여 고에너지 물질의 반응속도식을 추출해내는 이론적 방법을 제안하고 알루미늄 고함유 화약(RDX/HTPB/Al)에 대한 반응속도식 추출을 수행하였다. DSC 실험 결과는 Friedman 등전환법으로 분석되었다. 질량분율에 따른 활성화에너지와 빈도인자를 추출해 내어 반응속도식을 완성하였다. 추출된 반응속도식은 고에너지 물질의 화학반응과정을 몇 단계의 주요단계로 가정하는 형태가 아닌 전체 화학반응 과정을 나타내는 형태를 갖는다. 이는 기존의 ODTX 실험을 통해 추출되는 화학반응속도식 형태에 비해 이론적 측면과 정확성 측면에서 상당한 장점을 갖는다. 추출된 반응속도식의 검증을 위해 화학반응률 그리고 생성물 질량분율에 대해 DSC 실험과 동일한 조건하에서 전산모사를 수행하였으며 실험값과 잘 일치함을 확인하였다. 또한 완속가열 전산모사를 수행하였으며 실험결과와 비교하여 DSC 반응속도식의 전산모사에의 적용가능성을 확인하였다.

흡열연료를 이용한 고속비행체 냉각기술 동향 (A Technical Review of Endothermic Fuel Use on High Speed Flight Cooling)

  • 김중연;박선희;전병희;김성현;정병훈;한정식
    • 한국추진공학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.71-79
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    • 2010
  • 극초음속 비행체의 속도증가와 엔진효율의 향상으로 비행체와 엔진의 열적부하가 증가하게 되었다. 극초음속 영역에서 공기흐름의 온도는 매우 높기 때문에 공냉방식을 이용한 냉각이 불가능하므로, 비행체 연료를 주 냉각제로써 이용하는 것은 필수적이다. 흡열연료(Endothermic fuels)는 열분해 또는 촉매분해와 같은 흡열반응(Endothermic reaction)을 통해 열을 흡수하는 액체 탄화수소 비행체 연료이다. 흡열반응은 촉매를 이용하여 전환율과 생성물 분포를 변화시킴으로써 개선될 수 있다. 고온의 액체 탄화수소는 코킹 생성을 유발하여 열교환기의 효율을 저하시키고 촉매 비활성을 촉진시킬 수 있기 때문에, 흡열연료의 흡열능력은 코킹생성(Coke formation)이 발생하기 전까지의 온도로 제한한다. 본 연구 에서는 흡열연료를 적용한 주요 냉각기술동향과 흡열연료의 특성이 기술되었다.

전면정비방식의 무기체계 정비공장에 대한 시뮬레이션 연구 (A Simulation Study on the Overhaul Repair Shop of Weapon System)

  • 신경욱;이근현;문덕희
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제20권3호
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    • pp.119-127
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    • 2011
  • 전면정비란 일정기간동안 사용한 장비(기계, 설비 등)를 부품 단위로 분해하여 부품별로 수리를 한 후 재조립하는 과정을 의미다. 전면정비는 주로 항공기, 선박, 철도차량, 무기체계, 중장비 등과 같이 수명이 길고 고가인 장비를 운영하는 과정에서 발생한다. 이러한 정비 사업에서는 리드타임(Lead Time)을 단축시키는 것이 중요하며, 납기에 맞추어 정비를 완료할 수 있도록 생산시스템을 설계하는 것이 주요 관심사이다. 본 논문에서는 전면정비를 하는 정비 공장을 대상으로 3D시뮬레이션 도구인 $QUEST^{TM}$를 이용하여 시뮬레이션을 수행한 사례를 소개한다. 먼저 전면정비 공장의 공정특성과 시뮬레이션 모델 구축시 고려해야 하는 사항들을 중점적으로 설명하였다. 그리고 흐름생산방식과 셀생산방식 등 두 가지 해체작업 방식을 포함한 다양한 시뮬레이션 시나리오에 대해 시뮬레이션 실험을 통한 분석결과를 제시하였다.

온라인 쇼핑을 이용하는 소비자 특성이 옴니채널 전략에 미치는 영향 (The Effects of Consumer Characteristics Using Online Shopping on Omni-Channel Strategy)

  • 오형술;조수연;유정상
    • 대한안전경영과학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.173-180
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    • 2017
  • Omni-channel strategy is an innovative paradigm for integrated information distribution of inventory, sales, operations, marketing, delivery, pickups and returns in supply chain management. Recently the distribution strategy faces new challenges with the advent of mobile distribution channels. Social media with countless apps imposes additional stress on supply chain operations. Due to these changes, distribution network in supply chain is changing naturally and rapidly from multi-channel to omnni-channel platform. Recently numerous domestic distributors establish and adapt this new supply chain optimization tool as a part of seamless flow of movements of goods from one channel to other channels. The objective of this paper is to present a preliminary findings on how omnni-channel affects the supply chain management. A survey is used to ascertain in the degree of omnni-channel implementation and statistical evidence is provided to test sets of hypothesis. The results of the questionnaire showed that consumers' purchasing styles differed by gender, age, purchase purpose, and product type. In particular, women consider purchasing experience in omni-channel to be important. As food and household goods can be conveniently shipped, consumers prefer online purchasing it. Conversely, consumers tend to favor omni-channel strategy in connection with offline experience in IT products.

천장제트기류에 대한 국내 정온식 열감지기의 작동온도 및 반응시간지수(RTI)에 관한 DB 구축 (DB Construction of Activation Temperature and Response Time Index for Domestic Fixed-temperature Heat Detectors in Ceiling Jet Flow)

  • 윤가영;한호식;문선여;박충화;황철홍
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제34권3호
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    • pp.35-42
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    • 2020
  • 성능위주 소방설계(PBD)의 안전성 평가 과정에서 화재모델링의 신뢰성 확보를 위해서는 화재감지기 작동시간의 정확한 예측성능이 요구된다. 본 연구는 대표적 화재모델인 FDS에 적용되는 정온식 열감지기의 주요 입력인자인 감지기 작동온도와 RTI의 측정을 목표로 한다. 이를 위해 화재감지기 실험 장치인 Fire detector evaluator (FDE)가 적용되었으며, 제품 인지도 조사를 통해 선정된 국내 10종의 정온식 감지기가 고려되었다. 결과적으로 감지기의 제조사별로 작동온도와 RTI는 상당한 차이가 있는 것으로 확인되었으며, 측정된 DB가 적용된 FDS의 감지기 작동시간은 보다 정확한 예측이 가능함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 확보된 정온식 열감지기의 작동온도와 RTI의 DB가 제공되었다.

치즈의 융해성질(融解性質)에 관한 연구 (Melting Characteristics of Cheese)

  • 박지용
    • 한국식품과학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.153-158
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    • 1984
  • 치즈의 융해정도(融解程度)(meltability)를 측정하는 전통적인 방법중 대표적인 2가지 방법, 즉 Schreiber방법과 Arnott방법을 비교 검토하였다. 같은 시료에 대해 두가지방법이 서로 다른 융해정도(融解程度)를 나타내었다. Schreiber 방법에서는 sharp Cheddar가 가장 높은 값을 나타내었으며, 그 다음으로 process American, mild Cheddar, Mozzarella의 순(順)이었고. Arhott 방법에서는 그 순서가 바뀌어서 Mozzarella, mild Cheddar, sharp Cheddar. process American의 순(順)이었다. Process cheese product는 분산(分散)된 값들을 보여 일정한 경향을 나타내지 못하었다. 두가지 방법 모두 일정시간(一定時間) 가열시(加熱時)에는 일정(一定)한 융해정도(融解程度)를 보여주었으며 이것은 scorching이나 case hardening에 의해 더 이상의 흐름을 방지(防止)하였기 때문으로 생각된다. DSC-Thermogram은 14도와 30도 근처에서 endothermal peak를 보여주었다. 이들은 가열시(加熱時) 유지방(乳脂肪)의 융해(融解)에 의한 것으로 설명된다.

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포도당 이성화 효소의 세포 고정화에 관한 연구 - 제 2 보 : 회분식 및 연속 반응조를 사용한 포도당의 이성화 - (Studies on Whole Cell Immobilized Glucose Isomerase - II. Operational Studies on the Batchwise and Continuous Isomerization of D-Glucose -)

  • 안병윤;변시명
    • 한국식품과학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.249-257
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    • 1979
  • 전보에서 저자들을 물리적 견고성이 우수한 포도당 이성화 효소를 세포 고정화 시킨 제품을 얻었다.(한국 식품 과학 회지, 11(No. 3), 192(1979). 이 효소 제품을 사용하여 실험실 조건에서 회분식 반응조와 충진식 반응조를 운영하여 효소의 반응 특성과 생산성, 활성 감소 현상을 비교 하였다. 본 고정화 효소의 비활성 역가는 회분식 반응조와 충진식 반응조에서 1 g당 각각 48 및 114 units였으며 연속적인 공정에서 더 높은 생산성과 이성화율을 보였다. 효소의 생산성은 체장 시간, 기질의 농도, 효소 부하율(附荷率) 및 반응조의 외형에 영향을 받았으며 충진 밀도가 450 g/l일 때 실제 공간율은 0.36이었으며 비교적 좋은 충진 현상을 보였다. 연속 공정중 효소의 활성 감퇴 현상을 고찰하기 위하여 2.5 M 포도당 용액을 체장 시간이 5.3시간이 되도록 약 220시간 동안 반응시켜 본 결과, 효소 활성 감퇴 곡선은 일차 반응을 따르며 활성 반감기는 115일로 연속 공정에 이용 가능함을 알았다. 이 고정화 효소 제품은 물리적 안정성이 높은 반면 물질 전달 계수가 반응 속도에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

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압착여과와 열풍에 의한 비지의 건조 (Dehydration of Soybean Residue by Hot-air in Conjunction with Filter Pressing)

  • 정성수;장호남;박무영
    • 한국식품과학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.1-7
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    • 1978
  • 식품으로의 이용가치가 충분한 것으로 알려진 두유(豆乳) 제조시 부산물로 얻어지는 비지를 보존하기 위한 방법의 하나로 열풍건조를 실시하였다. 비지의 고형성분은 단백질 26.55%, 지방 12.50%, 회분 4.04%, 탄수화물 48.71%이었다. 건물중량비로 593%의 수분함량을 갖고 있는 비지를 기계적으로 압착하여 378%까지 수분함량을 감소시켰다. 이 때의 적합한 압착조건은 압착하중 $0.5\frac{M}{T}$, 압착시간 5분 이었다. 압착에 의하여 수분함량이 감소된 비지를 지름이 3mm, 길이가 10mm정도 크기의 과립모양으로 만들었다. 이러한 과립상 비지를 얇은층으로 쌓아 10%의 수분함량까지 열풍건조를 실시하였다. 그 결과 건조조건(열풍속도 160fpm, 건조온도 $120^{\circ}C$)에서 95분간 건조시킨 건조비지의 외관상의 품질변화가 거의 문제가 되지 않음이 밝혀졌다.

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메탄/이산화탄소 2단 중공사 분리막 분리공정 전산모사 (Simulation of CH4/CO2 Separation Process Using 2-Stage Hollow Fiber Membrane Modules)

  • 차경환;김정훈;이용택
    • 멤브레인
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    • 제26권5호
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    • pp.365-371
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    • 2016
  • 메탄을 순도 95% 이상으로 분리, 회수하기 위하여 메탄에 대한 분리특성이 우수한 폴리설폰 중공사 분리막 모듈을 2단으로 연결하고 재순환 흐름을 이용하여 회수율을 90% 이상으로 유지할 수 있도록 공정을 설계하였다. 이렇게 설계된 2단 공정을 통한 메탄 분리 거동 특성을 이론적으로 예측하기 위하여 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용하여 수치 해석하였다. 개발한 프로그램을 사용하여 수치 해석을 수행한 결과 공정 변수에 따라 최종 메탄의 농도 변화에 미치는 영향을 고찰할 수 있었다. 공급 기체 압력과 분리막 길이와 공급측 메탄 농도 증가, 유량이 감소함에 따라 최종 생산물 내 메탄 농도 증가를 관찰할 수 있었으며, 메탄의 회수율은 감소함을 알 수 있었다.