• 제목/요약/키워드: small water system

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질산으로 표면처리한 대나무 활성탄을 첨가한 폴리술폰 담체의 세슘제거 효율 규명 (The Cesium Removal Using a Polysulfone Carrier Containing Nitric Acid-treated Bamboo Charcoal)

  • ;김선희;탁현지;김경태;이민희
    • 자원환경지질
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    • 제53권5호
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    • pp.529-542
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    • 2020
  • 질산으로 표면 처리한 대나무 활성탄을 소량 첨가한 구형의 폴리술폰 담체(직경 3 - 5 mm)를 제조한 후, 세슘(Cesium: Cs) 오염수를 대상으로 다양한 실내 실험을 수행하여 담체의 세슘 흡착 특성과 Cs 제거효율을 규명하였다. 배치실험 결과, 질산처리한 대나무 활성탄 5%를 첨가하여 제조한 폴리술폰 담체(P-5NBC)는 수 시간 내에 흡착평형에 도달하였고, 1시간 흡착시간 동안 57.8%의 Cs 제거효율을 나타내었다. 흡착시간이 24시간인 경우에는 오염수의 온도와 pH가 비교적 넓은 범위에서도 P-5NBC의 Cs 제거효율이 69%이상을 유지하여, 다양한 수환경 조건에서 Cs 제거를 위해 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 토양과 지하수에 서식하는 대표 미생물종인 Pseudomonas fluorescens와 Bacillus drentensis를 배양하여 P-5NBC 표면에 도포한 경우, 미생물을 도포하지 않은 기존 P-5NBC보다 Cs 제거효율은 각각 19%와 18% 증가하였다. P-5NBC의 평균 Cs 탈착율은 16% 이하를 나타내어, Cs가 폴리술폰 담체에 포함된 질산처리한 대나무 활성탄에 안정적으로 결합하고 있었다. 두 종류의 미생물로 도포한 P-5NBC로 충진하여 연속 칼럼실험을 수행한 결과, 100 공극체적량을 처리하는 동안 Cs 제거효율은 80%이상을 유지하였으며, 이러한 결과는 14.7 g의 P-5NBC 만으로(담체 내 순수 대나무 활성탄량: 0.75 g) 7.2 L의 오염수 (오염수 초기 Cs 농도: 1 mg/L; 처리수 Cs 농도: < 0.2 mg/L)를 성공적으로 처리하였음을 의미한다. 1시간 동안 반응시킨 Cs 흡착 배치실험 결과를 대표적인 Langmuir 흡착등온선에 도시한 결과, P-5NBC의 최대 Cs 흡착농도(qm: mg/g)값은 60.9 mg/g으로, 기존 선행 연구들에서 사용한 다른 흡착제들보다 높았다. 본 연구를 통하여 소량의 P-5NBC 구형 담체를 이용하여 다양한 수환경에서 Cs를 성공적으로 제거할 수 있을 것으로 기대한다.

양식어류의 선별과정중 수심감소와 어류의 수조이동에 따른 스트레스 반응 (Stress Responses of Cultured Fishes Elicited by Water Level Reduction in Rearing Tank and Fish Transference during Selection Process)

  • 허준욱;장영진;임한규;이복규
    • 한국수산과학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.465-472
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    • 2001
  • 양식현장에서 선별작업시 처리되는 사육수조의 수심감소와 어류이송에 따른 넙치 (대, 소)와 큰민어의 스트레스 반응을 알아보기 위하여 스트레스 지표로 알려져 있는 혈액학적 요인, 코티졸, 글루코스, 젖산 및 삼투질 농도를 조사하였다. 수심감소에서 넙치대의 Ht는 실험전 $14.6\%$였던 것이 10시간째까지 계속 높아져 $23.5\%$를 보였으나, 실험종료시 (46시간째) $14.4\%$로 회복되었다. 넙치대의 코티졸 농도는 실험개시시에 1.9ng/mL였던 것이 22시간째에 13.7 ng/mL로 높아졌고, 46시간째에는 4.0ng/mL로서 개시시의 수준으로 회복되었다. 큰민어는 4시간째 282.3ng/mL, 22시간째 350.5ng/mL로 높아졌으나, 실험종료시에는 16.0ng/mL로 낮아졌다. 큰민어의 글루코스는 실험개시시 57.0mg/dL로부터 22시간째에는 138.0mg/dL조 유의하게 높아졌다 젖산은 모든 어종에서 유의차가 인정되지 않았다. 어류이송에 따른 넙치대의 RBC는 실험개시시의 $1.9\times10^6 cell/{\mu}L$로부터 실험종료시의 $4.2\times10^6 cell/{\mu}L$로 높아졌다. 큰민어의 Hb는 실험개시시의 9.8g/dL로부터 실험종료시에 20.4g/dL로 개시시 보다 유의하게 높았다. 넙치대의 코티졸 농도는 실험개시시의 1.2ng/mL로부터 이동 1시간째에 95.3ng/mL로 높아졌고, 큰민어도 실험개시시의 5.5ng/mL로부터 1시간째에 175.5ng/mL로 높아졌다. 큰민어의 글루코스는 1, 3시간째 각각 132.5 mg/dL, 129.5 mg/dL로 실험개시시 46.5 mg/dL 보다 높은 수준을 보였다.

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배수개선공법개발에 관한 연구(I) -각종 지하배수용 암거재료의 배수성능- (Drainage Performance of Various Subsurface Drain Materials-)

  • 김철회;이근후;유시조;서원명
    • 한국농공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.104-120
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    • 1979
  • I. Title of the Study Studies on the Development of Improved Subsurface Drainage Methods. -Drainage Performance of Various Subsurface Drain Materials- II. Object of the Study Studies were carried out to select the drain material having the highest performance of drainage; And to develop the water budget model which is necessary for the planning of the drainage project and the establishment of water management standards in the water-logged paddy field. III. Content and Scope of the Study 1. The experiment was carried out in the laboratory by using a sand tank model. The drainage performance of various drain materials was compared evaluated. 2. A water budget model was established. Various parameters necessary for the model were investigated by analyzing existing data and measured data from the experimental field. The adaptability of the model was evaluated by comparing the estimated values to the field data. IV. Results and Recommendations 1. A corrugated tube enveloped with gravel or mat showed the highest drainage performance among the eight materials submmitted for the experiment. 2. The drainage performance of the long cement tile(50 cm long) was higher than that of the short cement tile(25 cm long). 3. Rice bran was superior to gravel in its' drain performance. 4. No difference was shown between a grave envelope and a P.V.C. wool mat in their performance of drainage. Continues investigation is needed to clarify the envelope performance. 5. All the results described above were obtained from the laboratory tests. A field test is recommended to confirm the results obtained. 6. As a water balance model of a given soil profile, the soil moisture depletion D, could be represented as follows; $$D=\Sigma\limit_{t=1}^{n}(Et-R_{\ell}-I+W_d)..........(17)$$ 7. Among the various empirical formulae for potential evapotranspiration, Penman's formular was best fit to the data observed with the evaporation pans in Jinju area. High degree of positive correlation between Penman;s predicted data and observed data was confirmed. The regression equation was Y=1.4X-22.86, where Y represents evaporation rate from small pan, in mm/100 days, and X represents potential evapotranspiration rate estimated by Penman's formular. The coefficient of correlation was r=0.94.** 8. To estimate evapotranspiration in the field, the consumptive use coefficient, Kc, was introduced. Kc was defined by the function of the characteristics of the crop soil as follows; $Kc=Kco{\cdot}Ka+Ks..........(20)$ where, Kco, Ka ans Ks represents the crop coefficient, the soil moisture coefficient, and the correction coefficient, respectively. The value of Kco and Ka was obtained from the Fig.16 and the Fig.17, respectively. And, if $Kco{\cdot}Ka{\geq}1.0,$ then Ks=0, otherwise, Ks value was estimated by using the relation; $Ks=1-Kco{\cdot}Ka$. 9. Into type formular, $r_t=\frac{R_{24}}{24}(\frac{b}{\sqrt{t}+a})$, was the best fit one to estimate the probable rainfall intensity when daily rainfall and rainfall durations are given as input data, The coefficient a and b are shown on the Table 16. 10. Japanese type formular, $I_t=\frac{b}{\sqrt{t}+a}$, was the best fit one to estimate the probable rainfall intensity when the rainfall duration only was given. The coefficient a and b are shown on the Table 17. 11. Effective rainfall, Re, was estimated by using following relationships; Re=D, if $R-D\geq}0$, otherwise, Re=R. 12. The difference of rainfall amount from soil moisture depletion was considered as the amount of drainage required. In this case, when Wd=O, Equation 24 was used, otherwise two to three days of lag time was considered and correction was made by use of storage coefficient. 13. To evaluate the model, measured data and estimated data was compared, and relative error was computed. 5.5 percent The relative error was 5.5 percent. 14. By considering the water budget in Jinju area, it was shown that the evaporation amount was greater than the rainfall during period of October to March in next year. This was the behind reasonning that the improvement of surface drainage system is needed in Jinju area.

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KOMPSAT-3/3A 영상 기반 하천의 탁도 산출 연구 (A Study on the Retrieval of River Turbidity Based on KOMPSAT-3/3A Images)

  • 김다희;원유준;한상명;한향선
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_1호
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    • pp.1285-1300
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    • 2022
  • 탁도는 부유물질에 의한 빛의 산란 또는 흡수로 인한 수체의 흐림을 나타내는 수치로 수질 관리 분야에서 중요 지표로 활용되고 있다. 탁도는 소규모의 하천에서 변동성이 심할 수 있으며, 이는 국가하천의 수질에 직접적으로 영향을 준다. 따라서 고해상도의 탁도 공간정보 산출은 매우 중요하다. 이 연구에서는 Korea Multi-Purpose Satellite-3 및 -3A (KOMPSAT-3/3A) 영상으로부터 한강 수계 하천의 고해상도 탁도 매핑을 위한 eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) 알고리즘 기반의 탁도 산출 모델을 개발하였다. 이를 위해 총 24장의 KOMPSAT-3/3A 영상과 150장의 Landsat-8 영상으로부터 계산된 대기 상단(Top Of Atmosphere, TOA) 반사율을 활용하였으며, Landsat-8 TOA 반사율은 KOMPSAT-3/3A의 관측 파장 대역에 적합하도록 교차검보정을 수행하였다. 국가수질자동관측망에서 측정된 탁도를 탁도 산출 모델의 참조자료로 사용하였고, 입력 변수로는 탁도가 실측된 위치에서의 TOA 분광반사율과 탁도 분석에 널리 이용되어 온 분광지수인 정규식생지수, 정규수분지수, 정규탁도지수, 그리고 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 대기 산출물(에어로졸 광학 두께, 수증기량, 오존)을 사용하였다. 또한 고탁도와 저탁도에 대한 KOMPSAT-3/3A TOA 분광반사율을 분석하여 탁도를 설명할 수 있는 새로운 정규탁도지수(new normalized difference turbidity index, nNDTI)를 제안하였고, 이를 탁도 산출 모델에 입력 변수로 추가하였다. XGBoost 기반 탁도 산출 모델은 현장관측 탁도와 비교하여 2.70 NTU의 평균 제곱근 오차(root mean square error, RMSE) 및 14.70%의 정규화된 RMSE(normalized RMSE)를 가지는 탁도를 예측하여 우수한 성능을 보였으며, 이 연구에서 새롭게 제안한 nNDTI가 탁도 산출에 있어 가장 중요한 변수로 사용되었다. 개발된 탁도 산출 모델을 KOMPSAT-3/3A 영상에 적용하여 하천 탁도를 고해상도로 매핑하였으며, 탁도의 시공간적 변동에 대한 분석이 가능하였다. 이 연구를 통하여 고해상도의 정확한 탁도 공간정보 산출에 KOMPSAT-3/3A 영상이 매우 유용함을 확인할 수 있었다.

수질 중 질소와 인 모니터링을 위한 혼합이온교환수지 캡슐의 개발 (Development of Mixed-bed Ion Exchange Resin Capsule for Water Quality Monitoring)

  • 박창진;김동국;옥용식;유경렬;이주영;장용선;양재의
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제47권3호
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    • pp.344-350
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    • 2004
  • 본 연구는 혼합이온교환수지 캡슐이 수질 모니터링 도구로 활용가능한지를 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 수지의 질소$(NH_4\;^+-N,\;NO_3\;^--N)$와 인산$(PO_4\;^{3-}-P)$에 대한 물리적, 화학적 반응 특성을 구명하고, 현장적용시험을 수행하였다. 실험결과 유속이 증가함에 따라 수지의 이온 흡착량은 감소하였으며, 이온 종류에 따른 흡착량은 $NO_3\;^--N\;>\;NH_4\;^+-N\;>\;PO_4\;^{3-}-P$ 순으로 나타나 수지의 흡착 선택성과 일치하였다. 온도와 시간에 따른 이온의 농도 변화를 일차반응속도모델에 적용하였을 때, 반응비상수$({\kappa})$는 반응온도가 증가함에 따라 증가하였고, 이온의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 온도가 증가함에 따라 ${\Delta}H^{o\ddag}$값과 ${\Delta}G^{o\ddag}$값은 증가하였으나, $E_a$값과 ${\Delta}S^{o\ddag}$값은 감소하여 열역학 이론과 일치하였다. $E_a$$155.38{\sim}682.89\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}H^{o\ddag}$$153.03{\sim}680.54\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}S^{o\ddag}$$525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1},\;K^{-1}\;{\Delta}G^{o\ddag}$$525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1}$의 범위를 나타냈다. 현장적용시험에서 삽입시간과 수지흡착량의 관계는 Langmuir 형태를 따랐으며, 질소는 24시간 경과 후, 인산은 8시간 후에 의사평형에 도달하였다. 따라서 현장에서의 최대 삽입시간은 인산의 평형 도달시간과 하천 내 인산 농도에 의해 결정될 것으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 이온교환수지를 수질 중 질소와 인의 모니터링 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 실제 현장에 활용하기 위해서는 온도, 유속, 삽입시간 등의 인자와 하천수 내 이온조성과의 상관관계에 대한 규명과 경험상수의 도출이 필요할 것으로 판단된다.

저가습 조건에서 냉각 유체의 고분자전해질 연료전지에 대한 영향 (Effect of Coolant on PEMFC Performance in Low Humidification Condition)

  • 이흥주;송현도;권준택;김준범
    • 전기화학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.25-30
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    • 2007
  • 고분자전해질 연료전지의 성능은 cell 온도, 전체 압력, 반응 기체의 부분 압력 상대습도와 같은 다양한 요인들에 의해 영향을 받는다. 이온화된 수소 이온은 $H_3O^+$의 형태로 membrane을 통과하여 물을 생성하는 반응으로 전기를 발생시킨다. 대용량 연료전지에서는 부수적으로 생성되는 열을 제거하거나 다른 용도로 사용할 목적으로 냉각시스템이 필요하다. 냉각수의 전도도가 상승할 경우에 연료전지에서 발생된 전류의 일부가 냉각수를 통하여 누설되어 연료전지의 성능을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 3차 증류수와 ethylene glycol이 함유되어 있는 부동액을 사용하여 저항 수치 변화를 관찰하는 실험을 수행하였다. 3차 증류수의 경우 저항값이 설정치 이하로 내려가는데 약 28일이 소요되었고, 연료전지의 운전에 의한 영향은 관찰되지 않았다. 부동액을 냉각수로 사용한 경우는 43일이 지나도 저항값이 설정치 이하로 내려가지는 않았지만, stack 분리판의 접착부에 이상이 생긴 것으로 추정되는 연료전지의 성능 저하가 발생하여 전도도 실험을 중단하였다. 고분자전해질 연료전지에서는 수소이온의 이온전도성 저하를 방지하기 위하여 외부에서 가습하여 주는 방식이 일반적이지만, 소용량 연료전지에서는 무가습 조건을 적용하여 연료전지의 효율을 높이고 제작단가도 경감할 수 있다. 이를 위하여 저가습 및 무가습 실험을 수행하였으나 대용량 연료전지에서는 양측 무가습인 경우에 $50{\sim}60^{\circ}C$ 이상의 고온에서 성능이 발현되기 어려운 것으로 관찰되었다. 냉각수의 유량을 다르게 하여 실험을 수행한 경우에는 0.78L/min과 같은 낮은 유량에서 출구온도와 입구온도를 측정하여 본 결과 두 온도 사이에 ${\Delta}T$가 다른 유량에서보다 크게 발생하여 성능이 감소된 것으로 사료된다. 이와 같이 냉각수의 온도와 유량을 다르게 하여 양측 무가습 실험을 수행한 결과, 연료전지의 성능이 cell 온도에 직접적인 연관이 있는 것으로 관찰되었다.

국산 압축벤토나이트 완충재의 첨가제 혼합을 통한 열전도도 향상 (Increasing of Thermal Conductivity from Mixing of Additive on a Domestic Compacted Bentonite Buffer)

  • 이종표;최희주;최종원;이민수
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.11-21
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    • 2013
  • 현재 고준위 방사성 폐기물 심층 처분 시스템에서 기본 완충재 물질로서 건조밀도 1.6 g/$cm^3$의 경주산 칼슘 벤토나이트를 사용하고 있으나, 열전도도가 낮은 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기준 완충재의 열전도율을 0.8 W/mK에서 1.0 W/mK로 향상시키기 위한 목적으로 다양한 첨가제를 다양한 혼합 방법을 통해 배합하고 열전도도를 측정하였다. 첨가제는 CNT(Cabon Nano Tube), Graphite, Alumina, CuO 및 $Fe_2O_3$ 등을 사용하였다. 혼합 방법의 경우, 핸드 믹서기를 통한 건식혼합, 습식 Milling 혼합, 건식 Ball Mill 혼합 등을 실시하였다. Ball Mill 혼합의 경우가 가장 균일하게 혼합되었기 때문에, 값의 편차가 가장 적었고 열전도도 증가율이 가장 좋았다. 지금까지 수행된 시험에서 소량의 고열전도 물질의 첨가로 경주산 칼슘 벤토나이트의 열전도도를 1.0 W/mK 수준으로 용이하게 증가시킬 수 있음을 실험적으로 확인할 수 있었다. 결론적으로, 본 연구에서 제시된 열전도 향상 방법은, 첨가제 혼합이 벤토나이트의 기본 성질인 팽윤압과 수리전도도에 미치는 영향까지 제시된다면, 국내 고준위폐기물 처분장의 개념 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

ZEB 활성화를 위한 부하기준 산정 방법 연구 (A Study on the Calculation Method of Load standard for ZEB activation)

  • 이항주;김인수
    • 에너지공학
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    • 제26권4호
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    • pp.92-99
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    • 2017
  • 국내에서는 국토부 7대 신산업, 산업부 8대 신산업으로 제로에너지빌딩이 지정되었으며, 건물외피의 단열성능 극대화와 건물 기기 효율향상 및 신재생 보급 확대를 위해 부처간 융합을 통해 제로에너지빌딩 보급 활성화 달성을 목표로 하고 있다. 국내에서 시행 중인 제로에너지빌딩 인증제에 해당되는 건물에너지효율등급 1++이상이 되는 건축물들의 부하(냉방, 난방, 급탕, 조명, 환기)들의 에너지소요량을 분석하여 대략적인 부하들의 수준을 파악하고 제로에너지빌딩 인증제 고도화를 위한 기초 자료로 활용될 수 있도록 하는 목적이 있다. 제로에너지빌딩 인증에 해당되는 건축물은 2017년 기준 61개 가량 되는 것으로 파악되고 있으며, 패시브 측면과 액티브 측면을 고려하여 5대 부하별 대략적인 기준 값과 1차 에너지소요량을 산정하였다. 부하기준 산정을 위한 데이터의 표본이 적어 명확한 기준이 된다고 보기는 어려우나 앞으로 제로에너지빌딩 인증 기준을 고도화하기 위해 다양한 방법들을 적용하여 해석할 필요성이 있다고 판단된다.

패류양식해역 환경용량 산정 모델 구축 -I . 모델 검정 및 민감도 분석- (Modification of an Ecosystem Model for Carrying Capacity of Shellfish System -I . Validation and Sensitivity Analysis-)

  • 이원찬;김형철;최우정;이필용;구준호;박청길
    • 한국수산과학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.386-394
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    • 2002
  • 패류 양식 해역의 서식 환경과 양식 생물간의 상호 관계를 파악하고 지속적인 생산 방안을 위하여 굴 성장과 관련된 생리 대사 과정인 섭이, 소화, 배설, 호홉 등의 제 인자를 수식화하여 기존에 개발된 생태계모델 (EUTRP2)에 연계하여 환경용량 산정 모델을 구축하였다. 구축된 모델이 굴 성장과 서식환경과의 상호관계를 재현함에 있어 타당성 여부를 검정한 결과, 굴 성장에 따른 서식환경 중 식물플랑크톤 현존량이 감소하고 영양염 농도가 증가하는것으로 보아, 패류양식해역의 생태계 환경관리를 위한 도구로 사용할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고, 생태계 구성 요소에 영향을 미치는 생물 인자에 대한 민감도 분석 결과, 구성 요소들은 식물플랑크톤의 증식 속도와 높은 민감도를 보였고, 굴 성장의 경우 동물플랑크톤 최대 섭이 속도와는 민감도가 낮은 반면, 식물플랑크톤 증식 속도, 사멸 속도와 굴의 먹이 흡수 효율에 매우 민감하였다.

수직관형(垂直管形) 축열조(蓄熱槽)에서의 수화염류(水化塩類)의 상변화(相変化)를 이용(利用)한 열저장(熱貯藏)에 관(関) 연구(硏究) (A Study on the Heat Storage Utilizing Phase Change of Salt Hydrates in Vertical Piped-Storage System)

  • 연광석;차균도
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제9권2호
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    • pp.74-80
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    • 1984
  • 시설규모(施設規模)가 작은 축소형(縮少型) 열저장장치(熱貯藏裝置)를 개발(開發)하기 위한 기초적(基礎的)인 연구(硏究)로 비교적(比較的) 열흡수능력(熱吸收能力)이 큰 염화칼슘, 황산(黃酸) 나트륨, 산성인산(酸性燐酸)나트륨 등(等)의 수화염류를 축열매체로 한 수직관형축열조(垂直管形蓄熱槽)를 제작(製作)하고 이들 축열장치(蓄熱裝置)를 이용(利用)한 축열매체의 열저장특성(熱貯藏特性)을 실험(實驗)을 통(通)하여 구명(究明)하기 위하여 수행(遂行)되었으며 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 가. 수직관형축열조(垂直管形蓄熱槽)에서 반경방향 온도분포를 검토한 결과(結果), 본(本) 실험(實驗)에 사용(使用)된 모든 열매체는 가열과정(加熱過程)에서는 결정수(結晶水)의 감소(減少)로 인(因)한 발열현상(發熱現象)때문에 잠열현상(潛熱現象)이 나타나지 않았으나 냉각시(冷却時)에는 이들 축열매체중 염화칼슘이 가장 뚜렷한 잠열현상(潛熱現象)을 보였으므로 상변화를 이용(利用)한 축열매체로서 가장 적합(適合)하다고 사료(思料)되었다. 나. 가열(加熱) 및 냉각시(冷却時) 축열매체에 전달된 열량(熱量)은 같은 조건하(條件下)에서 염화칼슘의 경우(境遇)가 가장 많았다.

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