• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.219-227
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• 2021

Hydrogen isotopes, which are used as raw materials in fusion reaction, participate in the reaction only in small amount, and most of them are released together with impurities. In order to recover and reuse only hydrogen isotopes from this exhaust gas, a recovery process is required, and most of the hydrogen isotopes can be recovered using a Pd Membrane. In this study, the recovery rate of hydrogen isotopes was measured through the first and second stage Pd membrane experiments. In the case of the experiment using a single stage Pd membrane, about 99.2%, and in the case of the first stage and second stage Pd membrane connection experiments, a recovery rate of 99.9% or more was obtained. Therefore, the recovery rate of Pd membrane process applied to hydrogen can be applied to hydrogen isotopes. In addition, the simulation model was established using aspen custom modeler, a commercial software, and the validity of the simulation was checked by applying the references and experimental data. The simulation results based on the experimental data showed a difference of 2% or less.

• 한국해양공학회지
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• 제36권3호
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• pp.168-180
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• 2022

The IMO has decided to proceed with the early introduction of EEDI Phase 3, a CO₂ emission regulation to prevent global warming. Measures to reduce CO₂ emissions for ships that can be applied immediately are required to achieve CO₂ reduction. We set six different CO₂ emission scenarios according to the type of ship and fuel, and designed a monoethanolamine-based CO₂ capture process for ships using a rate-based model of Aspen Plus v10. The simulation model using Aspen Plus was validated using pilot plant operation data. A ship inevitably tilts during operation, and the performance of a tilted column decreases as its height increases. When configuring the conventional CO₂ capture process, we considered that the required column heights were so high that performance degradation was unavoidable when the process was implemented on a ship. We applied a parallel column concept to lower the column height and to enable easy installation and operation on a ship. Simulations of the parallel column confirmed that the required column height was lowered to less than 3 TEU (7.8 m).

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2023

A fuel handling process combined with a pressure swing adsorption system (PSA) was simulated to produce pure hydrogen with a purity greater than 99.97%. The simulation consists of two parts. The fuel processing part consisting of reformer and water-gas shift reaction was simulated with Aspen plus^®, and the hydrogen purification part consisting of PSA was simulated with Aspen Adsorption^®. In this study, the effect of reformer temperature and pressure on the total hydrogen production yield was investigated. Simulations were performed over a temperature range of 700 to 1,000℃ and a pressure range of 1 to 10 bar. The total hydrogen production yield increased with increasing temperature and decreasing pressure. The maximum hydrogen yield was less than 50% in the simulation and will be lower in the real process.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권1호
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• pp.81-88
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• 2016

리모넨은 오렌지 향이 있는 천연의 키랄 화합물로 주로 감귤껍질과 레몬껍질에 함유되어 있다. $4^{\circ}C$로 냉장 보관한 감귤 껍질을 에탄올을 용매로 속슬렛 추출기에서 2시간동안 $120^{\circ}C$에서 추출하였다. 역상 HPLC 분석을 통해 d-리모넨과 불순물의 헨리 상수를 계산하여 $H_{Lim}=8.55$, $H_{imp}=0.223$를 얻었다. Aspen chromatography 프로그램을 사용해서 $0.46{\times}25cm$ 칼럼으로 이루어진 4-bed SMB의 리모넨 전산모사를 수행하였고 삼각도내의 $m_2$, $m_3$ 값을 변경하면서 순도가 가장 높은 분리 조건을 찾았다. 그 결과 가장 높은 순도는 98.59%이고, $m_2=2.57$, $m_3=9.55$였다. 이 때의 feed 유량은 1 mL/min, desorbent 유량은 1.19 mL/min, extract 유량은 0.857 mL/min, raffinate 유량은 1.34 mL/min이었다. Scale-up 전산모사를 위해 칼럼의 직경을 1.6 cm로 늘린 4-bed SMB에서 직경이 0.46 cm인 4-bed SMB와 같은 결과를 갖는 조건을 찾기 위해 유량을 칼럼 부피 비에 정비례하여 증가시켰다. 이 때 feed, desorbent, extract, raffinate의 유량은 각각 12 mL/min, 14 mL/min, 10 mL/min, 16 mL/min이었다. 리모넨과 불순물의 등온흡착곡선을 선형으로 가정하였기에 칼럼 부피에 정비례하여 유량을 증가시키는 scale-up이 가능하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.866-873
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• 2012

난황에 포함된 IgY는 포유동물에 있는 바이러스나 항원에 반응하는 항체와 같은 역할을 한다. 난황을 전처리한 후 3-zone와 4-zone SMB를 이용하여 지질단백질들로 부터 IgY를 분리하는 전산모사연구를 수행하였다. 회분식 크로마토그래피에서 전산모사 매개변수와 흡착 등온식 SMB 전산모사 변수를 얻었다. Aspen simulator를 이용하여 전산모사를 수행하여 IgY를 분리할 수 있는 3-zone과 4-zone SMB 운전조건을 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. IgY와 다른 단백질의 농도와 순도를 모두 고려할 때, 꼭지점인 좌표($m_2$, $m_3$=0.1, 1.1)에서 3-zone SMB가 최적의 조건으로 생각된다. IgY 만을 고려하면 4-zone SMB가 좌표($m_2$, $m_3$=0.06, 0.5)에서 가장 높게 IgY를 분리할 수 있었다. recycle이 없는 3-zone SMB는 꼭지점 좌표에서 좌표이동이 extract의 지질 단백질 농도에 큰 영향을 주었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.143-143
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• 2010

GTL(Gas-to-Liquids)공정 중 합성가스 제조공정(Reforming Process)인 ATR(Auto-Thermal Reforming), SCR(Steam Carbon Reforming), POx(Partial Oxidation)의 시뮬레이션 연구를 수행하였다. Reforming 공정에서 생산된 합성가스는 GTL 합성유 제조공정인 FT(Fischer-Thropsch) 반응기로 주입되며, 합성유 생산에 최적의 효율을 보이는 H2/CO 비(합성가스에 포함된 반응물비)는 2.0으로 알려져 있다. FT공정은 합성가스를 원료로 고온 및 고압 반응을 거쳐 GTL 공정의 최종 생산품인 FT합성유를 제조하는 공정이다. 본 연구에서는 FT공정 효율 극대화를 위해 reforming 공정에서 생성되는 합성가스 내 H2/CO의 비를 2로 수렴토록 모사조건을 설정하였으며, 상기 조건을 만족하는 reforming 공정들의 운전 온도 및 feed 조성을 분석하고 비교하고자 한다. 현재 GTL 플랜트관련 산업계에 적용 혹은 주 연구대상인 reforming 공정으로는 ATR, SCR, POx 공정이 있다. ATR 공정은 $850{\sim}1100^{\circ}C$에서 메탄, 스팀 및 산소를 원료로 활용하여 H2 및 CO를 생산하는 공정으로 발열/흡열 반응이 상존하여 에너지 비용이 낮지만 공정구조 상 열회수설비 및 ASU(Air Separation Unit)이 필요하기에 CAPEX(초기설비 설치비용)가 높은 편이다. SCR공정은 CH4, Steam 및 CO2를 연료로 하기에 이산화탄소가 일정부분 포함된 가스전에도 적용이 가능하나 공정 운전 중 지속적으로 외부에서 열을 공급해야 하기에 에너지 투입비용이 높은편이며, 탄소침적의 문제가 있어 대용량 플랜트에는 적합하지 않다. POx공정은 약 $1,500^{\circ}C$의 고온에서 CH4가 O2에 의해 부분 산화되는 방식으로 촉매가 필요없어 설비비가 타 공정에 비해 저렴하나 생산가스의 H2/CO비가 다소 낮아 전체적인 GTL 공정효율이 저하되는 단점이 있다. 상기 세 공정은 GTL 산업계에서 실증 및 효율증대를 위해 주로 연구되는 공정이기에 본 연구의 분석대상으로 설정하였다. 본 연구에서는 상용공정모사기인 Aspen Plus를 활용하여 reforming 공정별로 FT합성공정의 최적 조건(H2/CO=2)을 만족하는 합성가스 생산조건 분석 및 비교를 수행할 예정이다. 운전조건인 공정 운전온도 및 feed 가스조성 등을 모사하기 위해 합성가스 reforming 공정을 모델링하고 공급유량 및 압력 등의 운전변수는 GTL국책과제 1단계 연구수행 결과를 토대로 선정하고자 한다. GTL공정의 경우, 설비의 운전조건이나 연료가스의 구성 및 유량에 따라 적합한 reforming 공정이 다르기에 본 시뮬레이션 결과를 향후 GTL 플랜트 공정모델 설계시 reforming 공정선정에 참고자료로 활용하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제20권3호
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• pp.46-51
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• 2016

천연가스 액화공정은 극저온에서 운전되며, 에너지 집약적이다. 따라서 에너지 소모량을 최소화하기 위한 최적화 연구가 많이 진행되고 있으나, 천연가스 액화공정의 용량에 따른 비용 최적화는 많이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 다양한 천연가스 액화공정 중 SMR (Single Mixed Refrigerant) 공정을 대상으로, 용량별 설치비용과 운전비용을 분석하였다. SMR 공정의 용량은 1 MTPA (million ton per annum)부터 0.5 MTPA 단위로 증가하여 2.5 MTPA까지 설정하였다. 플랜트 용량의 증가에 따라 천연가스와 냉매의 유량만을 증가시켰으며, 온도, 압력, 조성 등 다른 운전조건은 모든 용량에서 동일하게 적용하였다. 비용 분석을 위해 Aspen Economic Evaluator(v8.7)를 사용하였으며, 비용 정보를 얻기 힘든 다중 흐름 열교환기의 경우에는 six tenths factor rule을 적용하여 계산하였다. 또한 용량별 SMR 공정의 비용 연구결과를 2천만 톤, 4천만 톤 및 8천만 톤 규모의 소규모 가스전에 대하여 적용한 결과, 가스전 규모에 따라 최적의 플랜트 용량을 찾을 수 있었다. 이러한 비용 분석을 통해 비용기반 최적화의 발판을 마련하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.700-704
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• 2009

GTL(gas-to-liquid) 합성유 제조용 SCR(steam carbon dioxide reforming) 공정의 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 온도 및 $CH_4/steam/CO_2$ 반응물 비와 같은 변수를 바꾸어 가면서 SCR 공정을 위한 최적 운전조건을 살펴보았다. 공정 시뮬레이션을 위해 Aspen Plus를 사용하였다. 또한 정상상태 가정하의 열역학적 물성치 계산을 위해 Aspen Plus의 RSK (Redlich-Kwong-Soave) 상태방정식을 사용하였다. FT 공정을 위한$H_2/CO$ 비, $CH_4$ 전환율, $CO_2$ 전환율을 살펴봄으로써 최적의 온도와 최적의 반응물 비를 결정하였다. 시뮬레이션 결과, SCR reformer 촉매층 출구 최적온도는 상압에서 $850^{\circ}C$ 였으며, 이 온도에서 $CH_4$ 전환율은 99%, $CO_2$ 전환율은 49%로 계산되었고, $CH_4/steam/CO_2$ 최적 반응물 비율은 1.0/1.6/0.7로 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제33권6호통권134호
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• pp.79-86
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• 2005

아스펜 목재(Populus tremuloides, L.)를 Ceriporiopsis subvermispora로 1, 2, 4, 6주 동안 부후 처리한 후, 목재의 화학적 성상변화를 관찰하였으며, 부후목재로부터 리그닌(MWL)을 단리하여 Gel permeation chromatography (GPC) 분석과 nitrobenzene oxidation (NBO)을 실시하였다. 부후가 진행되면서 목재내 리그닌의 함량은 계속 감소하여 6주 후에는 미처리재와 비교하여 20%까지 감소하였다. 리그닌은 균주처리에 의하여 저분자화되어 알칼리에 쉽게 용출되는 것으로 예측된다. 부후목재의 전섬유소(Holocellulose) 함량은 미처리재와 비교하여 5~6% 정도 감소하였다. 부후 과정 동안 $\alpha$-셀룰로스의 함량은 커다란 변화가 관찰되지 않았으나, xylose의 함량은 대조구의 23.4%에서 6주후에는 18%까지 감소하였다. 아스펜 목재의 리그닌 분자량은 균주처리에 의해서 점차 감소되었다가 부후 6주 이후에는 안정화 단계에 접어드는 경향을 보였다. 단리한 리그닌의 NBO 분석 결과, NBO 분해산물의 수율은 대조구와 비교하여 6주처리 후에는 20% 가량 감소되었다. 특히, 부후 목재 리그닌에서 S-타입 유도체(syringaldehyde+syringic aicd)의 감소량이 두드러졌다. G-타입 유도체(vanillin+vanillic acid)의 수율은 부후가 진행되면서 약 20% 가량 증가되었는데, 이는 부후과정에서 리그닌 분해 효소에 의한 S-리그닌의 탈메톡실화 반응이 진행되었음을 암시한다. 결론적으로, C. subvermispora는 부후 과정동안 G-리그닌보다 S-리그닌을 더욱 선택적으로 분해하는 경향을 나타내었다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1991년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); KOEX, Seoul; 22-24 Oct. 1991
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• pp.87-92
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• 1991

A naphtha reforming process treats the feed naphtha for the production of BTX and high octane gasoline. In this paper, the development of NAFOS (Naphtha Reformer Steady-State Simulator), which is the efficient tool for the wide range of reforming process studies, is presented. NAFOS system is based on the sequential modular approach and composed of unit computation routines, physical properties data base, numerical routines, flowsheet convergence routine and user interfaces for input-output control. The developed NAFOS system has been tested by computation of the UOP Platforrming process. Simulation results of NAFOS corresponded with that of established general purpose simulator (ASPEN PLUS), and faster for the same simulation case.