• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.1005-1012
• /
• 2011

본 연구에서는 혁신적인 연소시스템의 최적 연소조건을 도출하기 위해 반응기 내부 유동 특성, 온도분포, 속도분포 및 체류시간 등에 대해 전산유체역학(CFD)을 이용한 3차원 모사를 수행하였다. 연료 투입량 1.5 ton/hr, 체류시간 1.25초, 공기비 2.1의 조건에서 연소시킬 때 로의 출구의 면적가중(area-weighted) 평균온도는 $1,077^{\circ}C$로 나타나 에너지 회수 및 유해가스 처리에 적합한 온도임을 알 수 있었다. 배가스는 연소실 중앙부위에서 강한 선회류를 따라 최고속도 약 40~50 m/s로 덕트를 통해 배출되므로 연소실의 중심부에 강한 난류가 형성되어 연소 속도 및 연소 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 본 시스템의 경우, 불완전 연소를 방지하고 또한 thermal NOx의 생성도 억제하기 위한 적정 조업조건은 공기비 1.9~2.1, 연료 투입량 1.25~1.5 ton/hr 정도인 것으로 나타났다.

• 청정기술
• /
• 제23권1호
• /
• pp.80-89
• /
• 2017

하수슬러지 고형연료 및 우드펠렛의 전소 및 혼소 실험을 위해 내경 0.1 m, 높이가 1.2 m인 기포 유동층 반응기를 적용하였으며, 장치는 유동층 반응기, 연료 공급장치, 사이클론, 냉각기, 그리고 가스분석기로 구성되었다. 층 물질의 평균입자크기는 $460{\mu}m$이며, 최소 유동화 속도는 $0.21ms^{-1}$이다. 실험에 사용된 연료는 국내산 하수슬러지 고형연료 및 캐나다산 우드펠렛을 적용하였으며, 우드펠렛 기준 혼합율 20, 50, 80%로 고위발열량을 기준으로 산정하였다. 실험 고정변수는 당량비 1.65, 산화제 $100Lmin^{-1}$, 반응기 온도 $800^{\circ}C$, 유동화수 4로 설정하였다. TGA 분석 결과, 하수슬러지의 고형 연료의 연소성이 우드펠렛이 비해 상대적으로 좋지 않았다. 연소시 반응기 온도는 $800{\sim}900^{\circ}C$ 사이로 유지되었으며, 유동층 반응기에서 하수 슬러지 고형연료의 낮은 연소성으로 인해 CO가 상대적으로 높게 측정되었다. 뿐만 아니라 $NO_X$와 $SO_X$는 하수슬러지 고형연료 내의 질소함량으로 인해 우드펠렛에 비해 높게 측정되었으며, 혼소율이 증가될수록 CO, $NO_X$, 그리고 $SO_X$의 배출이 감소하였다. 혼소에 따른 회분의 거동 및 퇴적 경향에서 모든 조건에 대해 슬래깅/파일링의 가능성이 높은 것으로 분석되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제6권1호
• /
• pp.63-71
• /
• 2011

포틀랜드 시멘트 제조 시 다량의 이산화탄소를 배출함으로써 많은 문제가 발생하고 있다. 그리고 화력발전소 및 제철소의 산업부산물인 플라이애쉬 및 고로슬래그는 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트로 일부 재활용되고 있으나, 42% 정도를 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 고로슬래그 미분말를 사용한 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트를 개발할 목적으로 유동성과 압축강도 측면에서 알칼리 활성화제와 고성능 감수제에 대해 검토에 대해 검토하였다. 그 결과, 알칼리 활성화제의 종류 및 혼합비율, 고성능 감수제의 종류, 투입순서 등은 고로슬래그를 사용한 알칼리 활성 모르타르의 유동성과 압축강도에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 고로슬래그 무시멘트 알칼리 활성 모르타르를 제조하는데, 9M NaOH과 분말형 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용하고, 고성능 감수제를 먼저 투입한 경우에는 1시간 동안 플로우 180 mm의 유동성과 $20^{\circ}C$의 상온양생조건에서 재령 28일에서 압축강도 50 MPa를 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권5호
• /
• pp.631-640
• /
• 2018

에너지 공급 안정과 온실가스 저감이라는 목표를 달성하기 위해 저등급 석탄의 순산소 순환유동층 보일러의 적용이 새롭게 모색되고 있다. 아직까지 실증 단계의 개발이 진행되고 있기에 순산소 순환유동층 보일러에서의 저급탄 이용을 위해 주입 공기량, 조업 온도, 연료 공급량 등의 변화에 따른 연소 특성이 고찰되어야 상용 모델을 위한 설계 기준을 선정할 수 있다. 이에 본 연구에서는 공기 연소로 개발된 IEA-CFBC 모델을 순산소 연소를 전산모사하도록 개조하였고 새로운 순산소 순환유동층 모델을 이용하여 온도($800^{\circ}C{\sim}900^{\circ}C$), 산소 농도(21%~41%), 석탄 주입량, Ca/S 비율(1.5~4.0) 등의 다양한 조건에서 순산소 연소 특성을 고찰하였다. 공기 연소와 비교하여, 순산소 조건에서의 보일러 온도가 높았으나 산소 농도가 증가함에 따라 보일러의 온도구배는 감소하는 경향을 나타냈다. 더불어 Ca/S 비율, 산소농도가 높을수록 탈황 효율이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국재료학회지
• /
• 제8권8호
• /
• pp.757-765
• /
• 1998

수소를 연료로 하여 HVOF 용사된 크롬카바이드 용사층의 산화거동을 이해하기 위해 용사분말의 제조방법이 서로 다른 두 종류의 용사용 분말을 ($\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$-20wt%NiCr로 구성된 크래드 분말과 $\textrm{Cr}_{3}\textrm{C}_{2}$-7wt%NiCr로 구성된 혼합분말)이용하여 F/O비를 3.2, 3.0, 2.8 로 변화시켜 용사한 후, $1000^{\circ}C$ 까지 등온 산화실험 후, 산화특성을 고찰하여 크롬카바이드 용사층의 F/O비에 의존하는 산화거동을 비교 검토하였다. 그 결과 NiCr이 20wt% 크래드된 분말로 용사된 용사층과 NiCr이 7wt% 혼합된 분말로 용사된 용사층은 전혀 다른 산화거동을 보였다. 혼합분말의 경우에 $1000^{\circ}C$에서 50시간 등온산화실험 후, F/O=3.2의 조건인 경우에는 산화물이 표면 요철을 따라 비교적 균일하게 성장한 반면 F/O=3.0과 F/O=2.8의 경우에는 용사층 표면이 다공성의 산화물이 형성되었으며, 또한 Ni, Cr으로 이루어진 복합산화물인 oxide cluster로 성장하였다. 반면에 크래드 분말로 용사된 용사층의표면 산화물 층은 다공성을 변화되지 않았다. 이러한 용사분말의 제조방법에 따라 산화거동이 차이를 보이는 것은 용사 중에 발생하는 카바이드분해와 밀접한 관계가 있는 것으로 생각되며 또한 일반적으로 알려진 크롬카바이드 소결체 보다 산화율이 높았다. 이러한 결과로 볼 때, 환원성의 수소의 양에 따른 용사층의산화거동에 대해서도 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 청정기술
• /
• 제24권4호
• /
• pp.323-331
• /
• 2018

실험실 규모 기포 유동층 반응기를 이용한 하수 슬러지와 석탄 및 우드 펠렛의 혼소 실험 및 회분 분석을 통한 슬래깅 성향을 살펴보았다. 연료는 일반 건조 및 수열탄화를 통해 제작된 하수 슬러지와 아역청탄, 우드 펠렛이 적용되었다. 연소 실험은 당량비 및 산화제 유량, 초기 온도를 고정하고 2종의 하수 슬러지 연료와 석탄 또는 우드 펠렛을 발열량 기준 50 : 50 비율로 혼합한 총 4개의 조건에 대해 반응기 온도 및 배가스 조성을 측정하였다. 배가스 중 $NO_x$는 모든 조건에서 대부분 NO의 형태로 400 ~ 600 ppm 범위에서 측정되었다. $SO_2$는 원료 내 황 함량을 고려하면 하수 슬러지의 투입량이 큰 영향을 미쳤을 것으로 예상되는 가운데 수열탄화 연료가 일반 건조 연료에 비해 다소 낮은 경향을 보였다. 비산 회분 조성 분석 결과 하수 슬러지 연료가 슬래깅/파울링 가능성을 높일 것으로 생각되며, 수열탄화 연료가 일반 건조 연료에 비해 상대적으로 양호한 결과를 보일 것으로 예상되었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.197-206
• /
• 2023

최근 국제해사기구(IMO)를 비롯한 국제사회에서 선박의 대기오염 배출 규제를 강화하고 있으며, 배기가스 배출을 줄이기 위한 친환경 선박 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그중에서도 풍력 보조 선박추진 시스템 중 하나인 로터 세일(Rotor Sail, RS)이 다시금 주목받고 있다. RS는 선박 데크에 설치되는 원통형 실린더 장치로 마그누스 효과를 사용하여 유체 동역학적 양력을 생성하는 장치이다. 이는 차세대 친환경 보조 추진 기술 중 하나이며, RS 적용 선박을 개발한 Enercon 사(社)에서는 약 30% 이상의 연료 절감이 가능하다고 발표했다. 본 연구에서는 다중 RS를 선박에 설치할 경우 RS 간격 및 배열 형태와 같은 최적의 설치 조건을 선정하고자 하였으며, RS 배열에 따른 유동특성을 확인하기 위하여 AR(Aspect Ratio) = 5.1, SR(Spin Ratio) = 1.0 및 로터세일 지름과 엔드 플레이트 지름 비(D_e/D)= 2.0 로 고정하고 자유 유속 U = 5 m/s로 풍향은 +y 축 단방향에 대한 조건만 고려하였다. 배열 조건은 횡방향 거리는 +x 축 방향으로 3D ~ 15D까지 3D 간격으로 총 5가지 조건을, 종방향 거리는 +y 축 방향으로 5D ~ 25D까지 5D 간격으로 총 5가지 조건을 설정하였으며, 사각 형태(□)와 마름모 형태(◇) 배열에 따른 양력계수(C_L), 항력계수(C_D)와 공기역학적 효율(C_L/C_D)을 비교하였다. 결과적으로 종방향 간격에 따른 RS의 영향은 크게 차이가 없었으나, 횡방향 간격에 따른 RS 유동특성의 경우 두 RS가 바람 방향에 거의 일치할 때 RS의 상호작용 효과가 가장 크게 나타났다. 배열에 따른 RS 유동특성의 경우, 전방(0°) 방향에서 바람이 불 때 마름모 형태(◇) 배열이 RS 간의 후류 영향을 가장 덜 받는 것으로 나타났다.

• 한국축산시설환경학회지
• /
• 제10권2호
• /
• pp.93-100
• /
• 2004

본 연구는 우리나라에 건축되어져 있는 개방식 육성$\cdot$비육돈사나 무창식 육성$\cdot$비육돈사에 대한 효율 비교분석 연구가 없는 실정으로 개방식 육성$\cdot$비육돈사와 무창식 육성$\cdot$비육돈사의 환경효율을 검증하고자 하였다. 겨울철과 여름철로 나누어 실시한 실험결과는 다음과 같다. 1. 무창식 육성 비육돈사는 외부의 기온 변화가 심하더라도 돈사내부의 온도는 외부기온의 영향을 받지 않고 여름철 $31.8\~33.8^{\circ}C$, 겨울철 $17.9\~19.5^{\circ}C$를 유지하였으나 개방식 육성$\cdot$비육돈사는 여름철 32.1$\~$32.9, 겨울철 $15.8\~16.7^{\circ}C$를 유지하여 온도효율이 낮았다. 2. G2, G4 육성$\cdot$비육돈사는 돼지생활 공간(하부) 지점에서의 공기유속은 겨울철 최소환기($5\%$) 수준으로 하였을 때 0.2$\~$0.3 m/s 였으며, 여름철 최대환기($95\%$) 수준에서는 0.5$\~$0.6 m/s로 분포되어 여름철 및 겨울철의 육성$\cdot$비육돈사내 공기유속이 G1, G3 육성$\cdot$비육돈사보다 양호하였다. 3. 암모니아 농도를 측정한 바 G2, G4 육성$\cdot$비육돈사는 여름철 13.3$\~$16.6 ppm, 겨울철14.0$\~$~14.6 ppm으로 측정되었으며, G1, G3 육성$\cdot$비육돈사는 여름철 14.6$\~$20.3 ppm, 겨울철 20.3$\~$25 ppm을 유지하여 G1, G3 육성$\cdot$비육 돈사보다는 낮게 나타났다.

• 멤브레인
• /
• 제24권3호
• /
• pp.213-222
• /
• 2014

자동차 연료용 바이오가스의 고순도 메탄 분리정제를 위해 2단 재순환 분리막 공정을 연구하였다. 2단 재순환 분리막 공정을 개발하기 위해 폴리설폰(Polysulfone) 중공사 모듈을 채택하여 이산화탄소, 메탄의 순수투과도를 측정하였다. 또한 모델 혼합가스를 대상으로 모듈의 메탄농도와 압력에 대해 투과실험을 수행하여 메탄의 농도와 회수율에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과를 토대로 2단 재순환 분리막 파일럿 플랜트를 제작하였으며 현장에서 발생되는 바이오가스를 대상으로 공정변수에 대한 메탄 회수율과 농도에 관한 투과실험을 수행하였다. 제습기와 탈황설비 등의 전처리설비를 거쳐 가스 내의 수분을 500 ppm 이하, 바이오가스내의 황화수소 농도를 20 ppm 이하로 제거하였으며 그 정제된 혼합가스를 대상으로 파일럿 분리막 공정의 막면적비에 따른 운전결과를 알아보기 위하여 1, 2단의 막면적비가 각각 1:1, 1:3, 2:2가 되도록 구성하여 실험을 진행한 결과, 1단의 막면적은 $1m^2$로 동일하고 2단의 면적비가 $1m^2$에서 $3m^2$로 증가하였을 경우 최종 공급유량은 6.6 L/min에서 80.7 L/min로 그리고 메탄 회수율은 메탄순도 95%에서 47.1%에서 92.5%로 증가하였다. 또한, 막 면적비가 1:1로 동일한 경우 전체 면적이 2배로 증가함에 따라서 유량은 6.6 L/min에서 100.8 L/min로 회수율은 47.1에서 88.3%를 나타내었다. 1:3 면적비에서 공급유량이 증가하는 경우, 최종 메탄 순도는 감소하고 메탄 회수율은 증가하는 것을 알 수 있었다. 운전압력이 증가할수록 공급유량은 증가하고 회수율은 다소 감소하는 것으로 나타났다. 실험을 통해 유효막면적, 공급압력과 공급유량의 변화가 공정 성능향상에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

• Journal of Yeungnam Medical Science
• /
• 제15권1호
• /
• pp.97-113
• /
• 1998

교감신경계는 광범위한 각종 기능의 항상성 조절에 결정적인 역할을 하고 있으며, 저산소증, 출혈, 통증 등에 따른 스트레스 반응에 의해 자극되어 심박출량의 증가 및 조직으로 산소공급 향상을 위한 혈류 조절 반응이 나타나게 되나 주어진 환경에 따라 반응 정도는 다양하게 보고되고 있다. 고농도의 $N_2O$로 인해 발생된 저산소혈증 상태에서 혈역학적 변화가 저산소혈증을 발견하는 지표로서 유용한 지를 관찰하기 위해 본 실험에서는 마취후 기계적 환기를 시행한 한국산 잡견에서 고농도의 $N_2O$를 이용하여 흡입산소농도를 점진적으로 감소시킬 때 발생된 저산소혈증이 혈중 catecholarnine의 분비와 혈액 가스 및 혈역학적 변화를 비교 관찰하였다. Halothane으로 흡입 마취하여 기계적 환기를 시행한 뒤 10 마리의 한국산 잡견에서 21%, 15%, 10%, 5%의 산소를 5분씩 공급하여 혈역학상의 변화와 조직의 산소이용 상태 및 혈중 catecholamine치를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 조절호흡의 결과, 실험견은 등탄산성 저산소혈증이 초래되었으며 흡입산소농도의 감소 정도에 따라 동맥혈 및 혼합정맥혈의 산소분압 및 포화도가 감소되었고, 산소섭취율이 증가함에 따라 동정맥혈 산소함량의 차이는 증가하였으며 동시에 심박출량이 증가하는 대상성 반응을 보였다. 중심 정맥압은 10%와 5%의 흡입산소농도에서 측정치가 유의하게 증가되었고, 평균 폐동맥압은 10%와 5%의 흡입산소농도에서 각각 55% 및 82% 증가되었으며 폐혈관저항도 각각 76%, 95%로 유의하게 증가되었으나 전신혈관저항의 변화는 유의성이 없었다. 실험견에서 혈중 norepinephrine, epinephrine 및 dopamine의 대조치는 각각 $141.4{\pm}94.4$ pg/ml, $172.6{\pm}130.1$ pg/ml, $151.1{\pm}282$ pg/ml이었다. 15% 산소 흡입 시 norepinephrine, epinephrine 및 dopamine치는 모두 유의한 증가를 나타내기 시작하였고 dopamine은 10% 흡입산소농도에서 가장 많이 증가하였으나 5% 흡입산소농도에서는 오히려 감소되었고 60%의 흡입산소로 재산소화하는 동안 대조치 수준으로 회복되었다. 이에 비해 norepinephrine은 15%의 흡입 산소농도에서 74% 증가한 후 저산소혈증이 심화될수록 더욱 증가하는 양상이 계속되었다. Epinephrine은 대조치에 비해 15% 산소 흡입시 29% 증가하였으나 10% 및 5% 흡입산소농도에서 각각 382%, 350% 증가되었다. 60%의 흡입산소로 재산소화하였을 때는 norepinephrine과 epinephrine치는 감소되었으나 대조치보다는 여전히 증가되어 있었다. 이상의 결과로 볼때 마취후 고농도의 $N_2O$에 의한 저산소 가스 흡입은 혈중 catecholamine의 농도를 증가시키나 심혈관계 및 교감 신경계의 반응을 매우 둔화시키는 것으로 생각된다. 따라서 임상 마취에서 환자에게 고농도의 $N_2O$를 흡입시켜 저산소혈증이 초래되는 경우 혈압 및 맥박수의 변화는 저산소혈증을 발견하는 지표로 유용하지 않은 것으로 사료된다.