• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.642-650
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• 2020

순환유동층 보일러에서 유동 입자들의 순환 경로는 연소로에서 비산된 입자들이 사이클론에서 포집되어 비기계적 밸브인 실포트(Sealpot)를 거쳐 연소로로 재순환하는 일반적인 경로를 갖는다. 그러나, 유동 입자들로부터 열을 추가적으로 흡수하기 위해 유동층 외부열교환기(FBHE; Fluidized Bed Heat Exchanger)가 설치된 경우, 실포트의 일부 입자들은 FBHE를 거쳐 연소로로 재순환하는 경로를 갖게 된다. 이때 기포유동층 영역으로 운전되는 FBHE는 실포트로부터 유입되는 고온(800~950 ℃)의 입자들의 유동 특성에 따라 열교환 튜브의 국부적 가열로 인한 손상 및 hot spot에 의한 입자들의 고온 뭉침(agglomeration)이 발생할 수 있어 순환유동층의 안정적 조업에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 국내 D 순환유동층 보일러의 FBHE에 대한 운전자료 분석 및 바라쿠다를 통한 CPFD(Computational Particle Fluid Dynamics) 해석을 통해 구조적 문제로부터 발생하는 열흐름의 불균일성을 밝혀내었다. 실제 D 순환유동층의 FBHE 열교환 튜브 온도는 실포트의 고체온도 변화와 가장 밀접한 상관관계를 나타내었으며, FBHE 내의 열흐름의 불균일성은 FBHE의 조업 유속의 증가(0.3→0.7 m/s)로는 그 불균일성을 해소하기 어려운 것으로 나타났다. 그러나, FBHE로 유입되는 고온 입자들에 대한 사전 혼합 영역(Premixing Zone)이 설치된 경우와, 연소로로 재순환되는 입자 배출 라인의 대칭화를 통한 구조변경 시, 입자 혼합의 증대와 더불어 열흐름의 불균일성은 상당 부분 감소하는 것으로 고찰되었다. 이에, FBHE의 구조 최적화가 열교환 성능 및 운전 안정성을 확보하는 대안임을 제시하였다.

• Toxicological Research
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• 제29권2호
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• pp.121-127
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• 2013

Nanotoxicological research has shown toxicity of nanomaterials to be inversely related to particle size. However, the contribution of agglomeration to the toxicity of nanomaterials has not been sufficiently studied, although it is known that agglomeration is associated with increased nanomaterial size. In this study, we prepared aerosols of nano-sized carbon black by 2 different ways to verify the effects of agglomeration on the toxicity and deposition of nano-sized carbon black. The 2 methods of preparation included the carbon black dispersion method that facilitated clustering without sonication and the carbon black dispersion method involving sonication to achieve scattering and deagglomeration. Male Sprague-Dawley rats were exposed to carbon black aerosols 6 hr a day for 3 days or for 2 weeks. The median mass aerodynamic diameter of carbon black aerosols averaged $2.08{\mu}m$ (for aerosol prepared without sonication; group N) and $1.79{\mu}m$ (for aerosol prepared without sonication; group S). The average concentration of carbon black during the exposure period for group N and group S was $13.08{\pm}3.18mg/m^3$ and $13.67{\pm}3.54mg/m^3$, respectively, in the 3-day experiment. The average concentration during the 2-week experiment was $9.83{\pm}3.42mg/m^3$ and $9.08{\pm}4.49mg/m^3$ for group N and group S, respectively. The amount of carbon black deposition in the lungs was significantly higher in group S than in group N in both 3-day and 2-week experiments. The number of total cells, macrophages and polymorphonuclear leukocytes in the bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, and the number of total white blood cells and neutrophils in the blood in the 2-week experiment were significantly higher in group S than in normal control. However, differences were not found in the inflammatory cytokine levels (IL-$1{\beta}$, TNF-${\alpha}$, IL-6, etc.) and protein indicators of cell damage (albumin and lactate dehydrogenase) in the BAL fluid of both group N and group S as compared to the normal control. In conclusion, carbon black aerosol generated by sonication possesses smaller nanoparticles that are deposited to a greater extent in the lungs than is aerosol formulated without sonication. Additionally, rats were narrowly more affected when exposed to carbon black aerosol generated by sonication as compared to that produced without sonication.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.74-79
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• 2019

구리이온농도를 117.15 mg/L로 조절한 모의 광산배수용액 제조하고, 세멘테이션제로서 철분을 투입하여 세멘테이션 공정 중 구리이온제거효율에 대한 철분당량, 철분크기, 교반속도의 영향을 조사하였다. 교반속도가 200 rpm의 경우, 온도 $20^{\circ}C$에서 2 당량의 철분을 투입하면 90분에 51 %의 구리가 제거되었으나 16 당량의 철분을 투입하면 60분에 99 % 이상의 구리가 제거되었다. $48{\mu}m$ 이하와 $150{\mu}m$ 크기의 철분을 2당량 투입하여 구리제거율을 관찰한 결과 200 rpm에서는 큰 차이를 나타내지 않았으나 교반속도를 400 rpm으로 증가시킨 경우 두 입도 모두에서 구리제거효율을 크게 증가하였으며, 이는 200 rpm에서 철분의 입자가 응집되어 비표면적이 감소된 것이 원인으로 SEM분석을 통해 확인하였다. 교반속도 600 rpm, 반응온도 $20^{\circ}C$, $48{\mu}m$ 이하 철분 2 당량의 조건에서 60 분에 99 % 이상의 구리가 제거된 것을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권2호
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• pp.33-39
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• 2015

타이타늄산바륨($BaTiO_3$)은 대표적인 강유전 물질로 유전상수가 200 이상의 값을 나타내는 물질이다. 타이타늄산바륨을 나노입자화하면 나노커패시터(nanocapacitors)와 강유전체 메모리(ferroelectric random access memories)와 같이 여러 용도로 응용 가능하다. 하지만, 나노입자의 합성방법에 따라 나노입자의 분산특성이 달라지며 이에 활용할 수 있는 분야가 달라질 수 있다. 본 연구에서는 타이타늄산바륨 나노입자를 옥살레이트법(oxalate method)과 sol-gel법(ambient condition sol method)으로 합성하고 각 방법에 따른 나노입자의 크기와 분산상태를 확인하였다. 각각의 공정에 사용한 캡핑 에이전트(capping agent)는 poly vinyl pyrrolidone (PVP)을 옥살레이트법에 이용하였고 sol-gel법에는 tetrabutylammonium hydroxide (TBAH)를 이용하였다. 합성된 나노입자의 X-선 회절 분석 패턴을 분석하여 cubic 결정구조를 갖는 타이타늄산바륨을 확인하였다. 푸리에(Fourier) 변환 적외선 분광분석을 이용하여 나노입자의 캡핑 에이전트 결합상태와 시차주사현미경과 입도분석기를 이용한 나노입자의 크기 및 뭉침 변화를 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권6호
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• pp.594-602
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• 1998

유기용메인 이소옥탄(isooctane)에 계면활성제를 이용하여 물을 역마이셀 형태로 생성시킨 후, 이소프로필 알코올(isopropyle alcohol)에 묽힌 티타늄알코옥사이드(tetraisopropyl orthotitanate)를 가하여 가수분해 반응를 거쳐 TiO(OH)2 분말을 제조하였다. 역마이셀에 의한 TiO(OH)2 분말 제조에 미치는 공정변수들인 계면활성제의 종류, 농도, 보조계면활성제, 가수분해 반응온도, pH등이 생성된 입자의 크기, 모양, 입도분포에 미치는 영향을 규명하였다. 비이온계활성제인 Span 80을 사용하였을 경우에는 Span 80의 농도변화, 가수분해 반응온도 변화, pH변화에 무관하게 입도분포가 uninodal형태였으나, 음이온계면활성제인 Aerosol-OT(AOT)를 사용하였을 경우, binodal형태를 나타내었다. 에타올(ethanol)을 cosurfactant로 첨가한 계(AOT, 1.0CMC, isooctane+ethanol, pH2.5, 30$^{\circ}C$)로 부터 생성된 입자는 평균입경이 0.12${\mu}{\textrm}{m}$ 으로서 미세할 뿐아니라 입도분포도 매우 좁은 것을 알 수 있다. 따라서, cosurfactant의 유무가 생성 입자의 입도분포에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다. FT-IR 분석으로 T1-O 결합과 Ti-OH 결합에 의한 흡수피크를 확인하였고, TGA-DTA 분석결과에 의하면 41$0^{\circ}C$ 부근의 발열피크로 부터 비정질 구조에서 anatase 구조로 결정화가 시작됨을 알 수 있었으며, 온도 상승과 더불어 결정이 성장하여 약 45$0^{\circ}C$ 정도에서 비정질상이 anatase상의 결정구조로 완전히 전이됨을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.72-77
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• 2014

$FeS_2$ 미세 입자가 열전지의 특성에 미치는 영향을 알아보고자, 볼밀법을 이용하여 미세화 입자를 제조하고 그 미세구조 및 열안정성을 평가하였다. $FeS_2$의 평균 입자크기와 입자분포는 볼밀 시간에 따라 변하였다. 평균 입자크기는 10 h 볼밀 처리 후, $98.4{\mu}m$에서 $1.01{\mu}m$로 급격하게 감소하였다. 볼밀 시간이 증가할수록, 입자의 응집이 증가하고 입자 크기의 분포가 넓어지기 때문에 평균 입자크기는 증가하였다. 결국, 170 h의 볼밀을 시행한 후에 가장 좁은 크기의 단일 입자 분포를 가지는 $FeS_2$ 미세 입자를 얻을 수 있었다. 한편, 입자가 분쇄됨에 따라 $FeS_2$의 열 안정성은 불안정해졌으며, 미세 입자 사이즈의 활성화 에너지는 이전의 $FeS_2$보다 27% 낮아졌다.

• 공업화학
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• 제29권2호
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• pp.162-167
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• 2018

투명전도성필름(transparent conductive film, TCF) 제조를 위해 사용되는 은 나노입자의 평균입자 크기 및 형태가 폴리에틸렌 테리프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름 위에 코팅된 은 전도성 라인의 광학 및 전기특성에 미치는 영향을 연구하였다. Ag-CM, Ag-ME 및 Ag-EE 방식으로 제조한 은 나노입자가 Ag-EB, Ag-CR 및 Ag-PL 방식으로 제조한 은 나노입자보다 투명도는 차이가 없으나 전도도에서 우수한 특성을 보였다. 이는 입자의 크기가 앞에 언급한 세 가지 경우 평균 입도가 약 80 nm 이하이고 입도의 균일도가 양호한 반면, 뒤에 언급한 세 가지 경우 평균입도가 100 nm 이상이며 입자의 뭉침 현상이 심하게 나타난 결과와 관련이 있음을 확인하였다. 이 결과는 PET 필름 위에 코팅을 하고 건조시켜 제조한 패턴을 각각의 시료별로 SEM으로 정면과 측면에서 관찰하였을 때, 패턴의 형상 및 두께의 균일도 측면에서 나타난 결과와 동일하였다. 따라서 은 나노입자의 평균입자 크기가 작고 입자의 균일성이 유지될수록 보다 우수한 전기 특성을 나타냄을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제26권4호
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• pp.327-342
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• 2020

The objective of this study is to manufacture environmentally-friendly synthetic lightweight aggregates that may be used in the structural lightweight concrete production. The cold-bonding pelletization process has been used in the agglomeration of the pozzolanic materials to achieve these synthetic lightweight aggregates. In this context, it was aimed to recycle the waste fly ash by employing it in the manufacturing process as the major cementitious component. According to the well-known facts reported in the literature, it is stated that the main disadvantage of the synthetic lightweight aggregate produced by applying the cold-bonding pelletization technique to the pozzolanic materials is that it has a lower strength in comparison with the natural aggregate. Therefore, in this study, the metakaolin made of high purity kaolin and calcined kaolin obtained from impure kaolin have been employed at particular contents in the synthetic lightweight aggregate manufacturing as a cementitious material to enhance the particle crushing strength. Additionally, to propose a curing condition for practical attempts, different curing conditions were designated and their influences on the characteristics of the synthetic lightweight aggregates were investigated. Three substantial features of the aggregates, specific gravity, water absorption capacity, and particle crushing strength, were measured at the end of 28-day adopted curing conditions. Observed that the incorporation of thermally treated kaolin significantly influenced the crushing strength and water absorption of the aggregates. The statistical evaluation indicated that the investigated properties of the synthetic lightweight aggregate were affected by the thermally treated kaolin content more than the kaoline type and curing regime. Utilizing the thermally treated kaolin in the synthetic aggregate manufacturing lead to a more than 40% increase in the crushing strength of the pellets in all curing regimes. Moreover, two numerical formulations having high estimation capacity have been developed to predict the crushing strength of such types of aggregates by using soft-computing techniques: gene expression programming and artificial neural networks. The R-squared values, indicating the estimation performance of the models, of approximately 0.97 and 0.98 were achieved for the numerical formulations generated by using gene expression programming and artificial neural networks techniques, respectively.

• 접착 및 계면
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• 제16권3호
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• pp.116-121
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• 2015

본 연구에서는 발수성 재료로 쓰이고 상대적으로 가격이 비싼 불소계 실란을 대체하기 위해 octadecyltrichlorosilane (OTS)을 사용하였다. 코팅층의 기계적 접착강도를 향상시키기 위해 무기바인더를 산 촉매 하에서 졸-겔 반응에 의해 분산시켜 합성하였다. 합성된 실리카 나노입자는 나노크기의 거칠기를 제공하기 때문에 초소수성을 쉽게 얻기 어려우므로 유기용매에 의한 입자의 응집을 유도하였다. 실리카 나노입자의 적절한 크기 선택에 따라 OTS를 사용해서 표면을 소수화 시킨 후 유기용매의 양이 증가함에 따라 초소수성의 표면을 얻었고 극도의 물 반발 거동이 zero sliding angle과 함께 관찰되었다. 이러한 초소수성은 용매와의 혼합과 상관없이 유전상수가 25보다 작은 값을 가졌으며 용매 내에서 입자의 응집을 통해 유도된 초소수성 표면을 제조하는 것이 저유전상수 값에 대한 지표가 되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권5호
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• pp.488-493
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• 2003

유기용매를 함유하는 염화니켈 수용액으로부터 Ni 미분말을 제조하였고 Ni 분말형성에 미치는 유기용매 첨가의 영향을 검토하였다. 모든 생성물들은 0.1~l.0 $\mu\textrm{m}$ 범위의 구형입자들이었고 입자들간의 응집은 관찰되지 않았다. 1-propanol이 40 vol% 첨가된 경우 분말의 입경감소와 균일성이 현저하였다. 이들 분말에 대한 평균입경과 비표면적은 각각 0.3 $\mu\textrm{m}$와 16.4 m$^2$/g이었다. 1-propanol의 첨가량이 증가함에 따라 hydrazine에 의한 환원반응시간은 감소하였고, 1-propanol이 40 vol%가 첨가된 경우 환원시간은 약 5분이었다. Ni 합성 분말은 32$0^{\circ}C$ 부근에서 산화되었고, 30$0^{\circ}C$ 부근에서의 중량 감소는 Ni(OH)$_2$의 탈수에 기인한 것이다.