The aim of this study is to understand the limitation of organic pollutant indexes ($BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$) and estimate to set the TOC standard by comparing oxidation rates of $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$ and TOC based on the 487 organic compounds and 11 effluents from industrial wastewater containing various and unknown organic compounds. The range of ratio of theoretical oxygen demand (ThOD) to theoretical organic carbon (TOCt) was 0.00~5.33 and average ratio of classes of organic compounds was 2.68~3.70. According to classes of organic compounds, the average ratio of $O_2/C$ was 1.2 (range : 1.02~1.39). The order of oxidation rate for 15 organic compounds was TOC (90.7%) > $COD_{Cr}$ (88.8%) > $BOD_5$ (54.4%) > $COD_{Mn}$ (30.8%) indicating the lower oxidation rate of $BOD_5$ and COD compared with TOC. The ranking for average oxidation rate was $COD_{Cr}$ > $COD_{Mn}$ > $BOD_5$ indicating that $BOD_5$, $COD_{Mn}$ could be underestimated comparing with ThOD of organic compounds in case of industrial wastewater containing high concentration of refractory organic compounds. Most of the relationships between organic pollutant indexes and TOC were higher than 0.9. The ratio of TOC to organic compound indexes decreased in the order : $COD_{Cr}$ (3.4) > $COD_{Mn}$ > (1.9) > $BOD_5$ (0.7).
This study attempted to simulate changes in the thermal environment according to the type of apartment complex in Korea using CFD techniques and evaluate the thermal environment by type of apartment. First, apartment complex types in the 2000s and 2010s were referred from previous studies and four types of apartment complex were extracted from. Second, the layout of the apartment complex and temperature changes were analyzed by the direction of wind inflow. Third, a standardized model was created from each type using tower type, plate type, and mixed driving. Last, CFD simulations were performed by setting up the inflow of wind from a total of eight directions. The temperature was relatively low in the type consisting of only the tower type and the type of placing the tower type in the center of the complex, regardless of the direction of the wind. It was due to the good inflow of wind from these types to the inside of the complex. It can be interpreted because wind flows easily into the complex in these types. The findings showed that wind flow and resulting temperature distribution patterns differed depending on the building type and complex layout type, confirming the need for careful consideration of the complex layout in the early design stage. The results are expected to be used as basic data for creating a sustainable residential environment in the early design stage of apartment complexes in the future.
An acidic, real metal-plating wastewater was treated by a fluidized bed membrane reactor introduced with granular activated carbon (GAC) as fluidized media. With GAC fluidization, there was no increase in suction pressure with time at each flux set-point applied. At neutral solution pH, much less fouling rate was observed than acidic pH under GAC fluidization. Higher solution pH resulted in the increase in particle size in metal-finishing wastewater, thus producing a less dense cake structure on membrane. More than 95% of chemical oxygen demand was observed from the fluidized bed membrane reactor under GAC fluidization. Total suspended solid concentration in membrane permeate was near zero. At the raw wastewater pH, no removal of copper and chromium by the fluidized bed membrane reactor was observed. As the pH was increased to 7.0, removal efficiency of copper and chromium was increased considerably to 99 and 94%, respectively. Regardless of solution pH tested, more than 95% of cyanide was removed possibly due to the strong adsorption of organic-cyanide complex on GAC in fluidized bed membrane reactor.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.1A
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pp.191-203
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2006
The vibration characteristics of composite stiffened laminated plates with stiffener is presented using the assumed natural strain 9-node shell element. To compare with previous research, the stiffened plates are composed of carbon-epoxy composite laminate with a symmetric stacking sequence. Also, the result of the present shell model for the stiffener made of composite material is compared with that of the beam model. In the case of torsionally weak stiffener, a local buckling occurs in the stiffener. In this case, the stiffener should be idealized by using the shell elements. The current investigation concentrates upon the vibration analysis of rectangular stiffened and unstiffened composite plates when subjected to the in-plane compression and shear loads. The in-plane compression affect the natural frequencies and mode shapes of the stiffened laminated composite plates and the increase in magnitude of the in-plane compressive load reduces the natural frequencies, which will become zero when the in-plane load is equal to the critical buckling load of the plate. The natural frequencies of composite stiffened plates with shear loads exhibit the higher values than the case of without shear loads. Also, the intersection, between the curves of frequencies against in-plane loads, interchanges the sequence of some of the mode shapes as a result of the increase in the inplane compressive load. The results are compared with those available in the literature and this result shows that the present shell model for the stiffened plate gives more accurate results. Therefore, the magnitude, direction type of the in-plane shear and compressive loads in laminated composite stiffened plates should be selected properly to control the specific frequency and mode shape. The Lanczos method is employed to solve the eigenvalue problems.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.964-970
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2023
As part of the International Maritime Organization ef orts to reduce greenhouse gas emissions, the maritime industry is exploring low-carbon fuels such as liquefied natural gas and methanol, as well as zero-carbon fuels such as hydrogen and ammonia, evaluating them as environmentally friendly alternatives. Particularly, ammonia has substantial operational experience as cargo on transport ships, and ammonia ship engines are expected to be available in the second half of 2024, making it relatively accessible for commercial use. However, overcoming the toxicity challenges associated with using ammonia as a fuel is imperative. Detection is possible at levels as low as 5 ppm through olfactory senses, and exposure to concentrations exceeding 300 ppm for more than 30 min can result in irreparable harm. Using the KORA program provided by the Chemical Safety Agency, an assessment of the potential risks arising from leaks during ammonia bunkering was conducted. A 1-min leak could lead to a 5 ppm impact within a radius of approximately 7.5 km, affecting key areas in Busan, a major city. Furthermore, the potentially lethal concentration of 300 ppm could have severe consequences in densely populated areas and schools near the bunkering site. Therefore, given the absence of regulations related to ammonia bunkering, the potential for widespread toxicity from even minor leaks highlights the requirement for the development of legislation. Establishing an integrated system involving local governments, fire departments, and environmental agencies is crucial for addressing the potential impacts and ensuring the safety of ammonia bunkering operations.
Variable renewable energy (VRE) such as solar and wind power is the main sources of achieving carbon net zero, but it undermines the stability of power supply due to high variability and uncertainty. Energy storage system (ESS) can not only reduce the curtailment of VRE by load shifting but also contribute to stable power system operation by providing ancillary services. This study analyzes how the allocation of ESS resources between load shifting and ancillary service can contribute to maximizing the efficiency of power supply in a situation where the problems caused by VRE are becoming more and more serious. A stochastic power system optimization model that can realistically simulate the variability and uncertainty of VRE was applied. The analysis time point was set to 2023 and 2036, and the optimal resource allocation strategy and benefits of ESS by varying VRE penetration levels were analyzed. The analysis results can be largely summarized into the following three. First, ESS provides excellent functions for both load shifting and ancillary service, and it was confirmed that the higher the reserve price, the more limited the load shifting and focused on providing reserve. Second, the curtailment of VRE can be a effective substitute for the required reserve, and the higher the reserve price level, the higher the curtailment of VRE and the lower the required amount of reserve. Third, if a reasonable reserve offer price reflecting the opportunity cost is applied, ESS can secure economic feasibility in the near future, and the higher the proportion of VRE, the greater the economic feasibility of ESS. This study suggests that cost-effective low-carbon transition in the power system is possible when the price signal is correctly designed so that power supply resources can be efficiently utilized.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.08a
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pp.391-392
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2012
Graphene is a perfectly two-dimensional (2D) atomic crystal which consists of sp2 bonded carbon atoms like a honeycomb lattice. With its unique structure, graphene provides outstanding electrical, mechanical, and optical properties, thus enabling wide variety of applications including a strong potential to extend the technology beyond the conventional Si based electronic materials. Currently, the widespread application for electrostatically switchable devices is limited by its characteristic of zero-energy gap and complex process in its synthesis. Several groups have investigated nanoribbon, strained, or nanomeshed graphenes to induce a band gap. Among various techniques to synthesize graphene, chemical vapor deposition (CVD) is suited to make relatively large scale growth of graphene layers. Direct growth of graphene on hexagonal boron nitride (h-BN) using CVD has gained much attention as the atomically smooth surface, relatively small lattice mismatch (~1.7%) of h-BN provides good quality graphene with high mobility. In addition, induced band gap of graphene on h-BN has been demonstrated to a meaningful value about ~0.5 eV.[1] In this paper, we report the synthesis of grpahene / h-BN bilayer in a chemical vapor deposition (CVD) process by controlling the gas flux ratio and deposition rate with temperature. The h-BN (99.99%) substrate, pure Ar as carrier gas, and $CH_4$ are used to grow graphene. The number of graphene layer grown on the h-BN tends to be proportional to growth time and $CH_4$ gas flow rate. Epitaxially grown graphene on h-BN are characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and Raman spectroscopy.
This paper, presents the dynamic and stability analysis of the simply supported single walled Carbon Nanotubes (SWCNT) reinforced concrete beam on elastic-foundation using an integral first-order shear deformation beam theory. The condition of the zero shear-stress on the free surfaces of the beam is ensured by the introduction of the shear correction factors. The SWCNT reinforcement is considered to be uniform and variable according to the X, O and V forms through the thickness of the concrete beam. The effective properties of the reinforced concrete beam are calculated by employing the rule of mixture. The analytical solutions of the buckling and free vibrational behaviors are derived via Hamilton's principle and Navier method. The analytical results of the critical buckling loads and frequency parameters of the SWCNT-RC beam are presented in the form of explicit tables and graphs. Also the diverse parameters influencing the dynamic and stability behaviors of the reinforced concrete beam are discussed in detail.
PAHs are major pollutants that are widely distributed in soil and groundwater environment, so that may be regarded as carcinogens. We investigated the degradation kinetics of PAH in aqueous solution when low pressure UV energy and ultrasonic irradiation were applied. Phenanthrene and pyrene were used as model compounds. The degrees of degradation of these compounds with time were analyzed with a GC/MSD (SIM-mode). UV photolysis experiments showed that phenanthrene was reduced by 90 -67% at initial concentrations of 1 ppm to 8ppm whilst it decreased to 50% at 10 ppm. Under the same conditions pyrene was degraded up to about 75% at lower initial concentrations but the reduction efficiency dropped to a level of 34 to 29% at the higher concentrations above 8 ppm. The reaction orders for phenanthrene and pyrene were found to be zero-th and ca. -0.4th order, respectively, thus implying that the reported assumption of pseudo 1st order reaction for some PAHs would be no longer valid. PAH degradation was roughly proportional to the intensity of UV (number of lamps), exhibiting maximum 92.5% of the degradation efficiency. The solution pH was lowered to 4.4 from 6.4 during the experiments partially because the carbons decomposed by the energy reacted with oxygen radicals to produce carbon dioxides. Ultrasonic irradiation on phenanthrene solutions gave relatively poor results which matched to 50 to 70% of degradation efficiency even at 2 ppm of initial concentration. Phenanthrene was found to be degraded more efficiently than pyrene for the two energy sources. Ultrasound also followed the same reaction kinetics as UV energy on PAH degradation.
Secondary ion mass spectrometry(SIMS) and glow discharge mass spectrometry(GDMS) were used to determine the impurity concentrations of hydrogen, carbon, and oxygen elements in the Cu and Ta films, and the results of SIMS and GDMS analysis were carefully considered. The Cu and Ta films were deposited on Si (100) substrates at zero substrate bias voltage and a substrate bias voltage of -50 V(Cu films) or -125 V(Ta films) using a non-mass separated ion beam deposition method. As a result of SIMS with Cs+ ion beam, in the case of the Cu and Ta films deposited without the substrate bias voltage, many strong peaks were observed, which is considered to be detected as a the cluster state such as CxHx, OxHx, CxOxHx. All the peaks of SIMS results could be interpreted by the combination of these dominant impurities. Moreover, it was confirmed that the quantitative results of GDMS analysis were accordant to the SIMS results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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