• 공업화학
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• 제17권1호
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• pp.1-11
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• 2006

본 논문에서는 대기압 저온 플라즈마를 이용하여 저농도의 유해물질로서 배출되는 NOx, SOx, 휘발성 유기화학물(VOCs), 악취, 매연입자를 처리하는 대기환경설비기술에 대해 살펴보았다. 대기압 저온 플라즈마는 대부분 코로나 및 유전체방전을 통해 발생되며, 저온 플라즈마는 배출가스의 99% 이상을 차지하는 산소, 질소, 이산화탄소 및 수증기의 엔탈피를 증가시키지 않고서도 즉, 낮은 공정온도 조건에서 유해가스를 선택적으로 처리하는 장점이 있다. 본 논문에서는 저온 플라즈마 발생 및 이로 인해 유도된 화학반응의 특성을 수치해석 및 실험결과를 통해 살펴봄으로서 유해물질을 처리하는데 적합한 플라즈마의 조건(전자 에너지 밀도)을 제시하였고, 이를 구체적으로 달성하기 위한 반응기 형상 및 전력조건을 제시하였다. 본 논문의 후반부에서는 해당기술의 개발사례 및 현재 이들 기술이 갖는 기술 및 경제적인 한계점을 제시함으로서 향후 관련기술의 완성도를 높이는데 도움이 되고자 하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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• pp.367-373
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• 2008

Spinning detonations propagating in a circular tube were numerically investigated with a one-step irreversible reaction model governed by Arrhenius kinetics. Activation energy is used as parameter as 10, 20, 27 and 35, and the specific heat ratio and the heat release are fixed as 1.2 and 50. The time evolution of the simulation results was utilized to reveal the propagation mechanism of single-headed spinning detonation. The track angle of soot record on the tube wall was numerically reproduced with various levels of activation energy, and the simulated unique angle was the same as that of the previous reports. The maximum pressure histories of the shock front on the tube wall showed stable pitch at Ea=10, periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 and unstable pitch consisting of stable, periodical unstable and weak modes at Ea=35, respectively. In the weak mode, there is no Mach leg on the shock front, where the pressure level is much lower than the other modes. The shock front shapes and the pressure profiles on the tube wall clarified the mechanisms of these stable and unstable modes. In the stable pitch at Ea=10, the maximum pressure history on the tube wall remained nearly constant, and the steady single Mach leg on the shock front rotated at a constant speed. The high and low frequency pressure oscillations appeared in the periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 of the maximum pressure history. The high frequency was one cycle of a self-induced oscillation by generation and decay in complex Mach interaction due to the variation in intensity of the transverse wave behind the shock front. Eventually, sequential high frequency oscillations formed the low frequency behavior because the frequency behavior was not always the same for each cycle. In unstable pitch at Ea=35, there are stable, periodical unstable and weak modes in one cycle of the low frequency oscillation in the maximum pressure history, and the pressure amplitude of low frequency was much larger than the others. The pressure peak appeared after weak mode, and the stable, periodical unstable and weak modes were sequentially observed with pressure decay. A series of simulations of spinning detonations clarified that the unsteady mechanism behind the shock front depending on the activation energy.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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• pp.367-373
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• 2008

Spinning detonations propagating in a circular tube were numerically investigated with a one-step irreversible reaction model governed by Arrhenius kinetics. Activation energy is used as parameter as 10, 20, 27 and 35, and the specific heat ratio and the heat release are fixed as 1.2 and 50. The time evolution of the simulation results was utilized to reveal the propagation mechanism of single-headed spinning detonation. The track angle of soot record on the tube wall was numerically reproduced with various levels of activation energy, and the simulated unique angle was the same as that of the previous reports. The maximum pressure histories of the shock front on the tube wall showed stable pitch at Ea=10, periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 and unstable pitch consisting of stable, periodical unstable and weak modes at Ea=35, respectively. In the weak mode, there is no Mach leg on the shock front, where the pressure level is much lower than the other modes. The shock front shapes and the pressure profiles on the tube wall clarified the mechanisms of these stable and unstable modes. In the stable pitch at Ea=10, the maximum pressure history on the tube wall remained nearly constant, and the steady single Mach leg on the shock front rotated at a constant speed. The high and low frequency pressure oscillations appeared in the periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 of the maximum pressure history. The high frequency was one cycle of a self-induced oscillation by generation and decay in complex Mach interaction due to the variation in intensity of the transverse wave behind the shock front. Eventually, sequential high frequency oscillations formed the low frequency behavior because the frequency behavior was not always the same for each cycle. In unstable pitch at Ea=35, there are stable, periodical unstable and weak modes in one cycle of the low frequency oscillation in the maximum pressure history, and the pressure amplitude of low frequency was much larger than the others. The pressure peak appeared after weak mode, and the stable, periodical unstable and weak modes were sequentially observed with pressure decay. A series of simulations of spinning detonations clarified that the unsteady mechanism behind the shock front depending on the activation energy.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.75-80
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• 2016

최근 도시의 거대화 및 과밀화의 영향으로 교통정체가 심해지고, 이로 인한 경제적 손실이 막대하게 증가하고 있는 실정이다. 따라서 대도시 공간의 효율적인 활용 방안으로 현재 국내외 도심지 터널이 복층터널로 계획되고 운영되는 추세이다. 그러나 복층터널의 경우 층고의 감소로 인해 터널 내부에서의 차량 화재시 일반 도로터널에 비해 더 많은 양의 연기 및 검탱이 발생될 것으로 예측되기 때문에 기존의 일반 도로터널을 대상으로 구축된 설계화재강도나 연기발생량을 적용하여 설계하고 운영하는 것은 바람직하지 않다. 따라서 본 연구에서는 복층터널 설계시 유용한 설계화재곡선 제시를 위한 연구의 일환으로 실규모 차량화재실험을 수행하여 복층터널내 화재 특성 데이터를 획득하고 분석하였다. 실험은 승용차 1대의 화재상황과 2대의 화재상황, 두 가지 상황을 구현하여 수행하였으며, 실험 결과로부터 화재강도는 승용차 1대에서는 최대 2.4MW, 승용차 2대에서는 최대 3.5MW가 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.617-622
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• 2018

인간의 생명 유지에 가장 필수적인 것은 공기이지만, 산업의 발달 인구의 증가 등으로 도시의 공기는 매연과 유해가스 등으로 오염되고 있다. 이런 이유 등으로 최근 환경문제 중 대기오염에 대한 문제가 크게 다루어지고 있다. 공기청정기와 함께 쾌적한 실내공기를 제공할 수 있는 또 하나의 기기는 산소발생기이다. 산소발생기의 주 원리는 합성 제올라이트를 이용하여 공기로부터 산소를 분리하는 데에 있다. 다양한 합성 제올라이트들은 그들이 갖고 있는 특성을 이용하여 실생활에 유용하게 적용되어지고 있다. 이런 제올라이트의 특성 중 질소를 흡착하는 성질을 이용하여 대기 중의 질소를 흡착 시킨 뒤 산소만을 발생시켜 산소발생기에 적용시킬 수 있다. 그리하여 우리는 5가지 종류의 천연제올라이트와 LTA 제올라이트, 3A, 4A, 5A(크기가 다른 두 가지)를 사용하여 각각의 질소흡착정도를 알아보고자 하였다. PSA 방식을 사용하여 질소흡착정도가 높을수록 산소포화농도가 높게 나오는 원리를 통해 5A(양이온이 칼슘으로 보충된 LTA제올라이트) 제올라이트의 질소흡착정도가 평균 6% 증가하여 가장 크다는 것을 알 수 있었고 또한 제올라이트의 크기에도 많은 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.196-205
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• 2016

자동차로부터 배출되는 배기가스는 오존 및 미세먼지 등의 농도를 증가시켜 인체의 건강을 위협할 뿐만 아니라 지구 온난화 물질인 이산화탄소를 다량 배출하고 있어 지구 온난화에도 지대한 영향을 미치고 있다. 그래서 정부는 자동차에서 배출되는 배기가스를 효율적으로 규제하기 위한 제도로 운행차 배출가스 정밀검사 제도를 시행하고 있다. 자동차 배출가스를 줄이려는 연구는 다방면으로 이루어지고 있으며, 자동차의 배출가스 중 HC, NOx, $CO_2$ 등의 발생을 줄이기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 노후된 자동차에 대한 배출가스 저감에 대한 연구는 부족한 실정이다. 노후된 디젤자동차들이 운행차 배출가스 정밀검사를 만족하기 위해서는 흡기 다기관(manifold)과 인젝터의 카본퇴적물(Carbon sediment)을 세척하여 출력향상 및 배출가스 저감에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 차령 5년 이상, 주행거리 80,000 km 이상의 디젤자동차에 흡기 다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시에 수행하여 매연 발생에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 실험결과, 흡기다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시 수행한 결과는 각각 수행한 결과보다 매연을 75.2% 감소시켰다. 또한, 흡기다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시 수행한 결과는 검사 후 8.5초부터 배출허용 기준 30%이하를 만족하였다.