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인도네시아 갈탄의 촤-CO2 촉매가스화 반응특성연구 (Kinetic Study on Char-CO2 Catalytic Gasification of an Indonesian lignite)

  • 이도균;김상겸;황순철;이시훈;이영우
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제52권4호
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    • pp.544-552
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    • 2014
  • 본 연구는 인도네시아 갈탄인 로토(Roto) 탄의 촤(char)-$CO_2$ 촉매가스화 kinetic 분석을 열중량분석기(thermogravimetric analysis, TGA)를 이용하여 수행하였다. 촉매는 $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $CaCO_3$ 및 천연광물 촉매로 dolomite을 선정하였으며, 석탄과 촉매의 물리적 혼합을 통하여 촤를 제조하였다. 촤-$CO_2$ 촉매가스화반응은 $850^{\circ}C$에서 $CO_2$ 농도가 60 vol%, 촉매 함량은 $Na_2CO_3$를 7 wt% 혼합할 때 가장 빠른 탄소전환율을 보여주었다. $750{\sim}900^{\circ}C$ 등온조건에서 촤-$CO_2$ 촉매 가스화 반응결과, 온도가 증가할수록 탄소전환율 속도가 빨라졌으며, 기-고체 반응모델 shrinking core model(SCM), volumetric reaction model(VRM), modified volumetric reaction model(MVRM)을 실험결과에 적용하였을 때, MVRM 이 로토 탄의 가스화반응 거동을 잘 예측하였다. 특히 Arrhenius plot을 통한 활성화에너지는 $Na_2CO_3$$K_2CO_3$를 혼합한 촤의 활성화에너지가 각각 67.03~77.09 kJ/mol, 53.14~67.99 kJ/mol으로 우수한 촉매 활성을 보여주었다.

기-고체 반응 모델을 이용한 Kideco탄의 이산화탄소 촉매 석탄가스화 반응 특성 (Reactivity Study on the Kideco Coal Catalytic Coal Gasification under CO2 Atmosphere Using Gas-Solid Kinetic Models)

  • 이도균;김상겸;황순철;이시훈;이영우
    • 청정기술
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    • 제21권1호
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    • pp.53-61
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    • 2015
  • 본 연구는 인도네시아 아역청탄인 키데코(Kideco)탄의 촤(char)-이산화탄소 촉매가스화 kinetic분석을 열중량분석기(thermogravimetric analysis, TGA)를 이용하여 수행하였다. 촉매는 탄산칼륨 및 탄산나트륨을 선정하였으며, 석탄과 촉매의 물리적 혼합을 통하여 촤를 제조하였다. 촤-이산화탄소 촉매가스화반응은 탄산나트륨 7 wt%, 850 ℃에서 이산화탄소 농도가 60 vol%일 때 가장 빠른 탄소전환율을 보여주었다. 750~900 ℃ 등온조건에서 촤-이산화탄소 촉매가스화 반응결과, 온도가 증가할수록 탄소전환율 속도가 빨라졌으며, 기-고체 반응모델 shrinking core model (SCM), random pore model (RPM), volumetric reaction model (VRM) 및 modified volumetric reaction model (MVRM)을 실험결과에 적용하였을 때, MVRM이 키데코탄의 가스화반응 거동을 잘 예측하였다. 또한 Arrhenius plot을 통한 활성화에너지는 탄산나트륨을 첨가한 촤가 탄산 칼륨을 첨가한 촤보다 더 우수한 촉매 활성을 보여주었다.

실내 모형실험을 통한 토석류 퇴적 특성 연구 (A Study on the Deposition Characteristics of Debris Flow Using Small-scaled Laboratory Test)

  • 장형준;유국현;이호진
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제22권2호
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    • pp.25-33
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    • 2021
  • 본 연구는 토석류의 퇴적 특성을 파악하고 소단을 설치함에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 수행되었다. 다양한 수로경사 및 토사체적농도를 고려하여 수로실험을 수행하였으며, 소단 설치에 따른 토석류 피해의 저감효과를 분석하기 위해 소단을 설치하지 않은 경우와 소단을 설치한 경우를 비교하였다. 본 연구에서는 토석류의 퇴적 특성 중 도달거리, 총 이동거리 및 이동비에 대한 분석을 진행하였다. 먼저 수로경사 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였고, 토사체적농도 변화에 따른 토석류의 퇴적 특성을 분석하였다. 또한, 소단을 설치하지 않은 경우를 기준으로 소단을 설치한 경우의 퇴적 특성 변화율을 산정하였다. 실험결과, 수로경사와 토사체적농도가 토석류의 퇴적 특성에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 사면에 소단을 설치할 경우 토석류의 도달거리와 이동비가 크게 감소하였으며, 총 이동거리가 증가하였다. 이는 소단을 설치하는 것이 토석류의 이동을 지연시키고, 토석류의 잠재적인 이동성을 감소시키는 것을 의미한다. 본 연구의 결과는 토석류의 퇴적 특성을 이해하는 데 유용한 정보를 제공할 것이며, 나아가 소단의 설계에 도움을 줄 것으로 기대된다.

높은 유상비에서 Rhodococcus rhodochrous IGTS8를 이용한 탈황효율의 분석과 5-L 배양기에의 적용

  • 김진홍;박홍우
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
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    • pp.121-125
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    • 2002
  • Rhodococcus rhodochrous IGTSS (ATCC 5396S) can break organo sulfur compounds such as dibenzothiophene. Since the environment for biodesulfurization process is invariably hydrophobic, parameters in hydrophobic systems should be examined. For the model oil, hexadecane-containing 5.43mM dibenzothiophene, the volumetric desulfurization rate was decreased with the oil-to-aqueous phase ratio up to 50%. The rate declined sharply after 48h because the cell activity, which is refreshed by medium exchange, was lost. To supply the exhausted nutrients, medium exchange was performed. At 30% oil phase, most of DBT was removed by medium exchange on 48h, and the rate was 2.03mg $DBT_{removed}/L_{dispersion}-hr.$ At 50% oil phase, medium exchange on 60h was performed and the rate was 1.79mg $DBT_{removed}/L_{dispersion}-hr.$ The 300mL flask system was scaled up to a 5-L bioreactor system. On 60 h, a medium exchange was performed and the rate was 5.28mg $DBT_{removed}/L_{dispersion}-hr.$ and all of DBT was removed. It means that we can use the biodesulfurization process even 10 the high oil-to-water phase by some appropriate methods such as controlled feeding of key nutrients and the dilution or removal of some toxic metabolites by continuous reactor.

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타워형 태양열 발전용 공기흡수기의 열전달 성능해석 (Heat-Transfer Performance Analysis of a Multi-Channel Volumetric Air Receiver for Solar Power Tower)

  • 정의국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제36권3호
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    • pp.277-284
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    • 2012
  • 타워형 태양열 발전용 체적식 공기흡수기의 열전달 성능 해석을 수행하였다. 타당한 관련문헌에 기초하여 채널 한 개의 벽과 공기 온도분포를 지정된 기하학적 크기와 입력조건에서 예측 할 수 있는 계산과정들이 제시되었다. 더 나아가서 흡수기 유용도의 수학적 모델이 온도프로파일 해석을 통해 유일하게 제시되었다. 흡수기 재질은 실리콘 카바이드이다. 공기 흐름을 유도하는 정사각형 직선채널 크기는 $2mm(W){\times}2mm(H){\times}0.2mm(t){\times}320mm(L)$이며, 모듈 한 개에는 225 개의 채널이 성형되었다. 일정한 일사량 및 공기유량 가정하에서 채널과 모듈 수의 변화에 따른 열전달량, 온도분포 및 유용도 추이가 제시되었다. 태양열 발전에 응용하기 위해서는 흡수기 출구 공기온도가 $700^{\circ}C$ 이상에 도달하여야 한다. 본 수치모델은 200 kW 급 타워형 태양열 공기흡수기의 설계에 사용되었으며, 지정된 기하학적 조건과 입력조건에서 요구되는 열전달 성능을을 만족하는 모듈 수를 얻을 수 있었다.

유량 제어장치인 가변스로틀밸브의 기하학적 형상변화에 따른 공기역학 특성분석 연구 (A numerical study on the aerodynamic characteristics of a variable geometry throttle valve(VGTV) system controlling air-flow rate)

  • 조현성;김철호
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제37권4호
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    • pp.378-383
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    • 2013
  • 가솔린엔진의 출력제어를 위해 나비형(butterfly-type) 스로틀밸브가 응용되고 있다. 그러나 기존의 나비형 스로틀밸브는 밸브 후방에서 발생하는 강한 와류현상으로 인해 매우 큰 흡입 유로의 저항을 유발하게 된다. 이러한 유로저항은 엔진의 체적효율(volumetric efficiency)을 떨어뜨려 궁극적으로 엔진의 출력과 효율에 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 CFD수치해석 기법을 이용하여 기존 나비형 스로틀밸브의 문제점 개선을 위해 제안한 벤투리형(venturi-type) 가변스로틀밸브(VGTV)의 공기역학적 작동특성에 관해 알아보았으며, 본 장치의 유량과 저항계수($K_L$)의 변화특성 분석을 통해 가솔린엔진의 체적효율 개선효과를 평가하는데 연구의 목적을 두고 있다. 본 연구를 통해 기존의 나비형 스로틀밸브에 비해 새롭게 제안된 벤투리형 가변스로틀밸브의 유로저항이 평균 49.0%정도 개선된다는 사실을 알 수 있었으며, 이는 엔진의 체적효율과 출력에 매우 큰 영향을 줄 것으로 기대된다.

이산화탄소 농도에 따른 드레이톤 탄의 저온 차-이산화탄소 가스화반응 모델링 비교 (Comparative Modeling of Low Temperature Char-CO2 Gasification Reaction of Drayton Coal by Carbon Dioxide Concentration)

  • 박지윤;이도균;황순철;김상겸;이상헌;윤수경;유지호;이시훈;이영우
    • 청정기술
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    • 제19권3호
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    • pp.306-312
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    • 2013
  • 드레이톤 탄으로부터 제조된 차(char)의 $850^{\circ}C$ 등온조건 가스화 반응에서 반응기체인 이산화탄소-질소 혼합기체의 이산화탄소 농도가 반응속도에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 저온 가스화 반응성을 높이기 위해 탄산칼륨을 사용하였다. 이산화탄소의 농도가 증가할수록 차-이산화탄소(char-$CO_2$) 가스화 반응성은 좋으며 전환율 증가 속도는 고농도에서는 일정하게 유지되었다. 가스화 반응성은 증가하였으며, 70% 이상의 고농도 조건에서는 일정하게 유지되었다. 기-고체 반응모델 중에서 shrinking core model (SCM)과 shrinking core model (SCM), modified volumetric reaction model (MVRM)을 비교하였다. 선형 회귀를 통해 얻은 상관계수 값은 저농도에서는 SCM이 VRM보다 높은 반면, 고농도에서는 VRM이 SCM보다 높은 값을 보였다. 모든 농도에서 MVRM의 상관계수 값은 다른 모델들 보다 가장 높은 값을 보였다.

응축이 심플렉스 와류 노즐의 분무 특성에 미치는 영향 (Effect of Condensation on Spray Characteristics of Simplex Swirl Nozzle)

  • 고광웅;이상용
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.107-112
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    • 2001
  • The effect of ambient gas (steam) condensation on swirl spray characteristics were studied experimentally for low subcooling condition of the liquid. The configuration of the liquid(water) sheet and the breakup modes were examined. Also variation of the discharge coefficient, breakup length, local and the cross-sectional area-averaged SMD of droplets with the liquid flow(injection) rate were obtained. The perforation breakup mode appears dominant with condensation while the aerodynamic wave breakup mode is dominant without condensation(in the air environment). The discharge coefficient, breakup length and the mean drop sizes decrease in a same manner with increasing of the liquid flow rate for both cases(with and without condensation). The condensation effects are insignificant with the discharge coefficient. However, the local and cross-sectional area-averaged SMD are larger and the breakup length becomes shorter in the steam environment. The spray angle predicted from the volumetric flux distribution along the radial direction of the sprays in the steam environment becomes larger with condensation.

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다공성 여재를 이용한 고정생물막 반응기 특성에 관한 연구 (The study on Fixed Bio-reactor Characteristics Using Porous Media)

  • 이영신;김동민;정상철;백명석
    • 한국환경보건학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.99-106
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    • 1996
  • The purpose of this study is to observe a specific removal efficiency of synthethetic wastewater which is managed by upflow submerged type at porous media which was sinteringed on a comparative low temperature 600$\circ$C, was annexed slag and humus soil with main material kaolinite. Observing removal efficiency quality of each media, a mixed media of kaolinite and humus soil by gravity percent 60, 40% respectively showed the most excellent removal utility, and applied predictive models for suspended culture kinetics without consideration diffusion limitation, and when analyzed kinetic which had been processed by this study the removal efficiency accompanied by carbon, nitrogen, phosphorous volumetric loading rate variation standed for a comparative large change rate 61~71%, it means the selection of the most proper load factor had a great effect on the highly removal efficiency, yield coefficient(Y) and specific microbial attach equation showed 1.53 mgVSS/mgCOD, $m_p=10039.4\times ((S_0)/(6.75+S_0))$ repectively.

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Contraction of a newly reclaimed mudflat detected by Differential SAR Interferometry

  • Lee Hoonyol;Chi Kwang Hoon
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2004년도 Proceedings of ISRS 2004
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    • pp.57-59
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    • 2004
  • This paper reports the observation of the interferometric synthetic aperture radar (InSAR) phase anomaly on a newly reclaimed mudflat, Hwaong, in west coast of Korea, detected by a series of Radarsat-l SAR data obtained mostly during 2003. The observed phase anomaly could be from subsidence of mud land caused by volumetric contraction of mud in dry season. This process must have been initiated from March 2002 when tidal water supply to this region was permanently blocked by the newly constructed embankment. The maximum subsidence rate measured from InSAR signal is about 3 cm per month. The local heterogeneity of the subsidence rate over the reclaimed mudflat may indicate various mud composition, surface-subsurface hydrological processes, or subsurface information of the mud and basement rock structure. In-situ measurement must follow to support this observation from space.

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