• 대한기계학회논문집B
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• 제20권2호
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• pp.605-615
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• 1996

Laminar flows in which mixing and chemical reactions take place between parallel streams of reactive species are studied numerically. The governing equations for laminar flows are from two-dimensional compressible boundary-layer equations. The chemistry is a finite rate single step irreversible reaction with Arrhenius kinetics. Ignition, premixed flame, and diffusion flame regimes are found to exist in the laminar reacting mixing layer at high activation energy. At high Mach numbers, ignition occurs earlier due to the higher temperatures in the unburnt gas. In diffusion regimes, property variations affect the laminar profiles considerably and need to be included when there are large temperature differences. The maximum temperature of a laminar reacting mixing layer is almost linear with the adiabatic flame temperature at low heat release, but only weakly at high heat release.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제32회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.205-212
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• 2006

Three-dimensional numerical study was carried out for the investigation of the detonation wave structures propagating in tubes. Fluid dynamics equations and conservation equation of reaction progress variable were analyzed by a MUSCL-type TVD scheme and four stage Runge-Kutta time integration. Chemical reaction was modeled by using a simplified one-step irreversible kinetics model. The variable gas properties between unburned and burned states were considered by using variable specific heat ratio formulation. The unsteady computational results in three-dimension show the detailed mechanisms of rectangular and diagonal mode of detonation wave instabilities resulting same cell length but different cell width in smoked-foil record. The results for the small reaction constant shows the spinning mode of three-dimensional detonation wave dynamics, which was rarely observed in the previous numerical simulation of the detonation waves.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권12호
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• pp.4397-4402
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• 2011

The NF-${\kappa}B$ system of transcription factors plays a crucial role in inflammatory diseases, making it an important drug target. We combined quantitative structure activity relationships for predicting the activity of new compounds and quantitative dynamic models for the NF-${\kappa}B$ network with intracellular concentration models. GFA-MLR QSAR analysis was employed to determine the optimal QSAR equation. To validate the predictability of the $IKK{\beta}$ QSAR model for an external set of inhibitors, a set of ordinary differential equations and mass action kinetics were used for modeling the NF-${\kappa}B$ dynamic system. The reaction parameters were obtained from previously reported research. In the IKKb QSAR model, good cross-validated $q^2$ (0.782) and conventional $r^2$ (0.808) values demonstrated the correlation between the descriptors and each of their activities and reliably predicted the $IKK{\beta}$ activities. Using a developed simulation model of the NF-${\kappa}B$ signaling pathway, we demonstrated differences in $I{\kappa}B$ mRNA expression between normal and different inhibitory states. When the inhibition efficiency increased, inhibitor 1 (PS-1145) led to long-term oscillations. The combined computational modeling and NF-${\kappa}B$ dynamic simulations can be used to understand the inhibition mechanisms and thereby result in the design of mechanism-based inhibitors.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.847-853
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• 2016

본 연구에서는 3차원 전산유체역학 모델을 적용하여 서펜타인 유로를 갖는 고분자 전해질 분리막(PEM) 연료전지의 성능평가를 수행하였다. PEM 연료전지의 전산 모델은 등온조건하에서의 이동현상을 고려하여, 물질 및 운동량 전달, 전극에서의 반응속도론 그리고 전기적 흐름을 모두 포함하였다. 한편, 병류로 흐르도록 형성된 구조의 유로 형태는 본 연료전지모델에서 유로의 폭과 높이의 비인 종횡비와 유로와 립 폭의 비인 반응면적비를 변화시키며 다양한 형상으로 고려되었다. 유로의 형상이 변화될 경우 연료전지 내부의 수소와 산소의 질량분율 분포가 계산되었으며, 이에 따라, 활성화과전압의 계산 값이 변하게 되며 전류밀도 분포가 최종적으로 결정되었다. CFD 결과는 종횡비가 클수록 성능이 증가하고 반응면적비가 클수록 성능이 감소하는 것을 보였다. 본 연구의 모델에 의하면 서펜타인 유로의 형상에 의해, 성능특성이 경향성을 보이는 결과를 보여주었으며, 이와같은 결과는 다른 문헌에 보고 된 CFD 결과들과 전반적으로 잘 부합하는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.874-880
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• 2017

본 연구에서는 시판중인 흡착제 및 단열재 정보를 활용하여 탈황반응 및 재생공정을 모사함으로써 100 kW급 연료전지용 디젤 탈황반응기에 적용이 가능한 반응기 디자인 및 공정 조건을 도출하였다. 흡착제의 실험결과를 흡착속도론에 적용하여 흡착제 포화도에 따른 흡착속도를 도출하였으며 수치해석을 통해 검증하였다. 반응기 크기에 따른 탈황성능변화 예측을 통해 100 kW급 연료전지용 반응기 크기를 결정하였다. 결정된 최적 반응기 크기를 이용해 반응기에서 단위 시간 당 처리할 수 있는 디젤의 양을 최대로 할 수 있는 유량을 분석하여 목표 농도에 따른 최적 운전 조건을 도출하였다. 또한 재생공정에 대한 분석을 수행하여 크기가 증가한 반응기의 경우에도 재생공정에 문제가 없음을 확인하였다. 본 연구를 통해 도출된 결과들은 향후 공정 시뮬레이션 프로그램에 적용하여 최종 공정설계 및 경제성 평가를 진행할 예정이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.931-937
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• 2008

공정변수의 변화와 반응기의 성능을 정확하게 예측하기 위하여 Water Gas Shift Reaction(WGSR)을 위한 Multi-Tubular Reactor (MTR)의 상세 multiscale 모델링과 모사를 수행하였다. MTR은 비 균일 고체 촉매로 충진 된 4개의 관형반응기와 냉각을 위해 주변을 싸고 있는 shell side로 구성되어 있다. 유체의 흐름과 반응 kinetics가 반응기 성능에 큰 영향을 주고 있는 점을 고려할 때, Computational Fluid Dynamics (CFD)기법과 공정모델링 기법을 포함한 multiscale 방법론의 채택은 자연스럽고 필수 불가결한 일이다. $345^{\circ}C$로 관형반응기 부분으로 유입된 반응물은 반응의 결과 $390^{\circ}C$로 $45^{\circ}C$가량 온도가 증가하였으며, CO의 전환율은 0.89에 이르렀다. 쉘 사이드로 $190^{\circ}C$로 유입된 유체는 쉘 출구에서 $240^{\circ}C$로 약 $50^{\circ}C$ 가량의 온도 증가를 보였으며 이를 통하여 에너지 절감효과를 가져 올 수 있었으며 높은 전환율을 얻기 위해 반응기 부분의 온도를 적절히 제어할 수 있었다. 모사의 결과는 여러 문헌에 보고된 실험 결과와 매우 근접한 값을 나타내 본 연구를 통해 제시된 모델과 모사의 결과가 정확함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.547-553
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• 2017

Differential Scanning Calorimetry(DSC)를 이용하여 파이로점화장치에 사용되는 세 가지 고에너지 물질의 열분석 실험을 수행하였다. DSC 실험 데이터를 이용하여 고에너지 물질의 반응속도식을 추출해내는 이론적 방법을 제안하고 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 화학 반응 과정을 나타내는 형태를 갖는다. 이는 기존의 열분석 실험을 통해 추출되는 화학반응속도식 형태에 비해 이론적 측면과 정확성 측면에서 상당한 장점을 갖는다. 도출된 반응속도식을 이용하여 실제 추진기관에 운용되는 세 가지 고에너지 물질의 성능변화를 20년에 대하여 예측하였다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제1권1호
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• pp.46-50
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• 1996

In order to design industrial scale reactors and proceises for multi-phase biocatalytic reactions, it is essential to understand the mechanisms by which such systems operate. To il-lustrate how such mechanisms can be modeled, the hydrolysis of the primary ester groups of triglycerides to produce fatty acids and monoglycerides by lipased (glycerol-ester hydrolase) catalysis has been selected as an example of multiphase biocatalysis. Lipase is specific in its behavior such that it can act only on the hydrolyzed (or emulsified) part of the substrate. This follows because the active center of the enzyme is catalytically active only when the substrate contacts it in its hydrolyzed form. In other words, lipase acts only when it can shuttleback and forth between the emulsion phase and the water phase, presumably within an interphase or boundary layer between these two phases. In industrial applications lipase is employed as a fat splitting enzyme to remove fat stains from fabrics, in making cheese, to flavor milk products, and to degrade fats in waste products. Effective use of lipase in these processes requires a fundamental understanding of its kinetic behavior and interactions with substrates under various environmental conditions. Therefore, this study focuses on modeling and simulating the enzymatic activity of the lipase as a step towards the basic understanding of multi-phase biocatalysis processes.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권12호
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• pp.1596-1607
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• 2000

The optimal design of auto-catalyst needs a good compromise between the pressure drop and flow uniformity in the substrate. One of the effective methods to achieve this goal is to use the concept of radially variable cell density. But this method has not been examined its usefulness in terms of chemical behavior and conversion performance. In this work, two-dimensional performance prediction of catalyst coupled with turbulent reacting flow simulation has been used to evaluated the benefits of this method n the flow uniformity and conversion efficiency. The results showed that two cell combination of 93cpsc and 62 cpsc was the most effective for improved pressure drop and conversion efficiency due to balanced space velocity and efficient usage of geometric surface area of channels. It was also found that large temperature difference between the bricks in case that the edge of the frontal face of brick has too much lower cell density(less than 67% of cell density of the center of the brick). This study has also demonstrated that the present computational results show the better prediction accuracy in terms of CO, HC and NO conversion efficiencies compared to those of conventional 1-D adiabatic model by comparison with experimental results.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.462-468
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• 2017

KYP 모델은 화약의 폭굉 반응속도를 기술하는 압력기반모델이다. 본 연구에서는 PETN 기반 복합 화약(PBXN-301)의 KYP 모델 및 JWL EOS의 파라미터를 결정하였다. 크기효과를 얻기 위하여 반응 막대 시험을 수행하였고 2차원 하이드로다이나믹 해석 결과와 비교하였다. 해석 결과, 정성적으로 얻어진 LLNL의 구성방정식보다 KYP 모델링을 통해 도출된 파라미터가 PBXN-301 화약의 역반지름에 따른 폭굉파속을 잘 예측하는 것으로 나타났다.