• 한국환경과학회지
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• 제4권3호
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• pp.107-107
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• 1995

This study was conducted to evaluate the effects of pressure and dissolved oxygen concentration on the activated slut비e and to determine the optimum depth of deep shaft process. Some results from this study were summarized as follows. 1. It is considered that low sludge product in the activated sludge system maintaining high dissolved oxygen concentration is attributed to the increase of endogeneous respiration rate caused by the increase of aerobic zone in the sludge floe. 2. The increase of dissolved oxygen concentration does not affect to the increase of organic removal efficiency greatly and therefore the limiting factor is the substrate transfer into the inner part of floe. 3. The yield coefficient, Y is decreased in proportion to the increase of oxygen concentration. In this study, Y values arre ranged from 0.70 to 0.41 according to the variation of dissolved oxygen concentration from 18.0mg/$\ell$ to 258 mg/$\ell$. 4. The optimum depth of deep shaft process should be determined within the limits of non-toxicity to the microorganism and it is about loom in this study.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권1호
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• pp.48-56
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• 2018

Due to the growing concerns of energy resource depletion and environmental destruction, the mass production of microalgae has been studied. The scale-up of a photobioreactor (PBR) is required for the mass production of biomass. In this paper, the geometric parameters and oxygen transfer rate (OTR) are considered, to scale up a flat panel photobioreactor (FP PBR). The PBR is designed using the goal-driven optimization (GDO) method to accomplish the scale-up. The local sensitivity of each output parameter with respect to the input parameter is analyzed through the design of experiment (DOE), and the design candidates are evaluated with the screening sampling method. The volumetric mass transfer coefficient is measured by the dynamic method.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.223-227
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• 2003

Mevinolic acid (MA), a secondary metabolite produced by a filamentous fungus Aspergillus terreus, is acidic form of lovastatin which has been identified as a powerful cholesterol-lowering agent in humans. When immobilized cell culture was performed, MA production was about 5.3-fold higher than the parallel suspended cell culture. Although the immobilized cells proliferated slowly during exponential in comparison with the suspended cells, oxygen uptake rate and oxygen mass transfer coefficient of the immobilized cell culture were about 1.3- and 2.5- fold higher respectively than those of the parallel suspended cell culture. From these results, it was concluded that MA biosynthesis was closely dependent on the cell growth rate, morphology and oxygen availability.

• 공업화학
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• 제29권6호
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• pp.789-798
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• 2018

고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 성능을 예측할 수 있는 empirical equation의 역할이 중요하게 대두되고 있다. 본 연구에서는 polarization curve에서 activation loss, ohmic loss, mass transfer loss 영역을 분리하였고, 현재까지 개발된 model 중 Kim의 model과 Hao의 model을 선정하여 각 영역의 fitting을 시행하였다. 온도, 압력, 산소 농도 및 막 두께를 운전변수로 설정하여 조건 변화에 대한 각 loss의 변화를 비교하였다. 기존 model은 전반적으로 좋은 fitting 정확도를 보였지만, 분리된 loss 영역에서는 부정확한 fitting 결과를 보이기도 하였다. 연료전지 성능 예측의 정확도를 개선하기 위하여 converge coefficient를 도입한 새로운 model을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 model을 연료전지 성능 예측에 적용한 경우에 신뢰도 평가에서 개선된 결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권12호
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• pp.2171-2178
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• 2016

Polyester cloth (PC) was selected as a prospective inexpensive substitute separator material for microbial fuel cells (MFCs). PC was compared with a traditional Nafion proton exchange membrane (PEM) as an MFC separator by analyzing its physical and electrochemical properties. A single layer of PC showed higher mass transfer (e.g., for $O_2/H^+/ions$) than the Nafion PEM; in the case of oxygen mass transfer coefficient ($k_o$), a rate of $50.0{\times}10^{-5} cm{\cdot}s^{-1}$ was observed compared with a rate of $20.8{\times}10^{-5}cm/s$ in the Nafion PEM. Increased numbers of PC layers were found to reduce the oxygen mass transfer coefficient. In addition, the diffusion coefficient of oxygen ($D_O$) for PC ($2.0-3.3{\times}10^{-6}cm^2/s$) was lower than that of the Nafion PEM ($3.8{\times}10^{-6}cm^2/s$). The PC was found to have a low ohmic resistance ($0.29-0.38{\Omega}$) in the MFC, which was similar to that of Nafion PEM ($0.31{\Omega}$); this resulted in comparable maximum power density and maximum current density in MFCs with PC and those with Nafion PEMs. Moreover, a higher average current generation was observed in MFCs with PC ($104.3{\pm}15.3A/m^3$) compared with MFCs with Nafion PEM ($100.4{\pm}17.7A/m^3$), as well as showing insignificant degradation of the PC surface, during 177 days of use in swine wastewater. These results suggest that PC separators could serve as a low-cost alternative to Nafion PEMs for construction of cost-effective MFCs.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제4권2호
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• pp.71-80
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• 2013

The study of methyl viologen ($MV^{2+}$) mediated oxygen reduction in electrolytic ethanol media possesses potential application in the electrochemical synthesis of hydrogen peroxide mainly due to the advantages of the much increased solubility of molecular oxygen ($O_2$) and high degree of reversibility of $MV^{2+/{\bullet}+}$ redox couple. The diffusion coefficients of both $MV^{2+}$ and $O_2$ were investigated via electrochemical techniques. For the first time, $MV^{2+}$ mediated $O_2$ reduction in electrolytic ethanol solution has been proved to be feasible on both boron-doped diamond and micro-carbon disc electrodes. The electrocatalytic response is demonstrated to be due to the radical cation, $MV^{{\bullet}+}$. The homogeneous electron transfer step is suggested to be the rate determining step with a rate constant of $(1{\pm}0.1){\times}10^5M^{-1}s^{-1}$. With the aid of a simulation program describing the EC' mechanism, by increasing the concentration ratio of $MV^{2+}$ to $O_2$ electrochemical catalysis can be switched from a partial to a 'total catalysis' regime.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.17-23
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• 2018

본 연구에서는 Buckingham 파이 정리를 이용하여 구획 공간에서 화재가 발생한 경우 벽면을 구성하는 재료의 열전도 계수와 내부 온도의 상관관계에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해서 기존 무차원 변수의 주요 인자를 고려하여 발열량, 열전도계수, 구획공간의 체적, 벽면 두께 그리고 대류 열전달 계수의 관계를 분석하였다. 또한, 발열량에 대한 화염에서의 최대 온도 그리고 벽면의 온도를 산출하기 위해서 내화보드를 사용하여 ISO 9705 룸 코너 시험기(Room Corner Tester)의 1/6 크기를 갖는 축소 규모의 구조물을 제작하였으며, 10 cm, 15 cm 그리고 20 cm인 정사각형 화원에 대해서 가솔린 화재실험을 수행하여 국부 지점의 산소 농도와 화염에서의 온도분포를 측정하였다. 그 결과 대류 열전달 계수와 열전도 계수의 변화에 따라서 외벽에서의 온도가 증가하는 조건을 제시하였으며, 발열량 변화에 대한 Buckingham 파이의 무차원 경험식을 도출하였다. 본 연구 결과는 구획 공간에서 외벽 형상 및 열전도 계수의 변화를 고려한 화재 현상을 연구하기 위한 기초 자료의 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권3호
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• pp.59-70
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• 2020

본 논문에서는 기존 적층형 배관의 총 열전달 계수 경험식을 활용할 때 발생하는 한계점을 해결하고자, 외부 총 열전달 계수의 강제 대류 열전달 계수 항을 독립적으로 도출하는 간소화된 모델링을 제안하고, 이를 극저온 환경의 실험 결과로 확인하였다. 액체 산소 냉각 나선형 열교환기가 액체 질소와 열교환하는 실험 장치를 구성하고 열교환기의 열전달량을 계측하여, 외부 총 열전달 계수를 도출하였다. 측정된 외부 총 열전달 계수가 모델링으로 예측 곡선과 일치함을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제9권2호
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• pp.211-223
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• 1994

4l 교반식 생물반응기에서, celite담체에 고정화된 Tolypocladium inflatum 균주 배양시의 산소전달 계수($k_La$)가 같은 세포농도 하에서 액상배양시의 값과 비교할 때, 고정상균주의 높은 비산소흡수율에도 불구하고, 2배 이상 증가되었다. 그 결과 고정상배 양의 경우, 용존산소량이 포화상태의 75%를 초과하는 충분한 산소량이 배양기간 내내 유지될 수 있었으나, 액상배양의 경우에는 용존산소량이 포화상태의 50% 이하까지 감소되었다. 임펠러의 교반속도에 따른 $k_La$의 단순 선형 의존 현상이, 250rpm에서 550rpm 범위에서 고정상배양 및 액상배양 모두에서 관찰되었으며, 그 의존정도는 액상배양의 경우 세포 농도와 함수관계인 반면, 고정상배양의 경우에는 세포농도와 무관하였다. 반면에 두 배양시스템 모두에서, 통기율 변화에 따른 산소전달율은 2.5vvm까지는 함수관계를 보였으나 그 의존도는 임펠러 교반속도의 변화에 따른 영향과 비교할 때 훨씬 미미하였으며, 2.5vvm 이상의 통기율에서는 산소전달현상에 별로 영향을 주지 못했다. CyA 생산 면에서 볼 때, 고정상세포는 형태학 또는 생리학적으로 훌륭한 배양상태를 유지할 수 있어서, 동일조건의 액상배양과 비교해서 약 2배 이상 생산성이 증가되였다. 그러므로 교반식 생물반응기를 이용한 celite-고정상배양법 은 고농도배양이 가능하다는 측면에서 볼 때, CyA 대량생산 산업화를 위한 대체 공정으로서 훌륭한 전망을 제시해 준다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.276-280
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• 2021

왕복 요동 교반조의 액체 표면에서의 산소 전달 속도에 대해 연구하였다. 왕복 요동 교반조의 소요 동력은 선회요동 교반조와는 달리 요동 주파수에 비례하지 않았으며, 교반조 내의 유동양상이 선회요동의 선회류와는 다른 좌우 물결류인 관계로 어떤 진동수에서 갑자기 액면이 크게 흔들리며 움직이는 양상을 보이며. 3 s-1 이상의 요동 주파수부터는 소요 동력이 선회요동 교반조보다 적어지는 등 요동 주파수가 소요 동력에 미치는 영향은 매우 복잡하였지만, 생성되는 회전류의 범위에서의 왕복 요동 교반조 소요 동력은 회전 요동 교반조에 대해 보고된 식으로 상관시킬 수 있었다. 왕복요동 교반조에서의 kLa (물질이동 용량계수) 역시 교반 소요 동력이 단순한 형태로 소비되지 않았기 때문에 주파수의 증가에 따라 선형으로 증가하는 선회요동 교반조의 kLa와는 달리 복잡한 형태로 증가하였다. 왕복요동 교반의 kLa가 선회요동 교반의 kLa 보다 컸으며, kLa 값이 커질수록 그 차이도 급격히 커졌다. 결과적으로 왕복 요동에서의 산소 전달 속도는 회전 요동보다 컸으며, 단위 부피당 소요 동력과 상관시킬 수 있었다.