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- 저자 : 신미수(Mi Soo Shin) (검색결과 32 건)
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신미수(Mi-Soo Shin),장동순(Dongsoon Jang),이용국(Yongguk Lee) 대한환경공학회 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.12
분리막의 제조에 있어서 높은 분리도와 투과도가 요구되지만 투과도와 분리도는 반비례하는 경향이 있으므로 현실적으로 가능하지 않다. CO₂ 포집의 비용절감 측면에서 살펴보면 분리막의 재질 자체보다는 투과도와 분리도가 분리막의 모듈이나 시스템의 성능이 미치는 영향이 더 중요하다고 할 수 있다. 예로 들어 CO₂ 13%와 N₂ 87%인 혼합기체를 분리도를 5로 고정시킨 후 유량의 10%가 분리막을 통하여 투과된다고 가정하면 투과한 10% 중에 CO₂ 4.28%, N₂가 5.72%로서 투과한 기체중 이산화탄소의 농도가 42.8%가 된다. 이 경우 이산화탄소의 순도는 42.8%이며 첫 번째 투과에 의해 얻은 이산화탄소의 회수량은 4.28/13 = 32.9%가 된다. 만일 투과도와 분리도를 두배로 증가시킬 경우 이산화탄소의 순도는 64.5%, 이산화탄소 회수량은 12.9/13 = 99.2%로 나타났다. 이 경우 대부분의 CO₂가 회수되었으며 이것이 의미하는 바는 주입된 이산화탄소가 투과되지 않고 그대로 통과하여 빠져나가는 양은 거의 제로에 가까운 경우로서 이산화탄소 분리에는 이상적인 설계나 운전조건이라 할 수 있다. 일정한 주입농도에서 주어진 투과도에 대하여 이산화탄소를 100% 회수하는 임계 분리도가 존재함을 알 수 있으며, 임계 분리도 이상 높아질 경우 이산화탄소 회수되는 양이나 순도 향상에 별다른 영향이 없음을 시사하고 있다. 이상의 결과에서 주어진 이산화탄소의 농도에 대해서 분리막을 이용한 분리에서 이산화탄소를 100% 투과시키는 임계 투과도와 분리도가 설계와 운전조건의 최적화를 위하여 절대적으로 중요함을 알 수 있다. Manufacturing membrane materials with high selectivity and permeability is quite desirable but practically not possible, since the permeability and selectivity are usually inversely proportional. From the viewpoint of reducing the cost of CO₂ capture, module performance is even more important than the performance of membrane materials itself, which is affected by the permeance of the membrane (P, stagecut) and selectivity (S). As a typical example, when the mixture with a composition of 13% CO₂ and 87% of N₂ is fed into the module with 10% stage cut and selectivity 5, in the 10 parts of the permeate, CO₂ represents 4.28 parts and N₂ represents 5.72 parts. In this case, the CO₂ concentration in the permeate is 42.8% and the recovery rate of CO₂ in this first separation appears as 4.28/13 = 32.9%. When permeance and selectivity are doubled, however, from 10% to 20% and from 5 to 10, respectively, the CO₂ concentration in the permeant becomes 64.5% and the recovery rate is 12.9/13 = 99.2%. Since in this case, most of the CO₂ is separated, this may be the ideal condition. For a given feed concentration, the CO₂ concentration in the separated gas decreases if permeance is larger than the threshold value for complete recovery at a given selectivity. Conversely, for a given permeance, increasing the selectivity over the threshold value does not improve the process further. For a given initial feed gas concentration, if permeance or selectivity is larger than that required for the complete separation of CO₂, the process becomes less efficient. From all these considerations, we can see that there exists an optimum design for a given set of conditions.
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신미수(Mi Soo Shin),김혜숙(Hey Suk Kim),장동순(Dong Soon Jang) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.11
고효율 싸이클론의 설계는 압력강하의 최소화와 집진효율의 최대화를 이루는 것이 중요하다. 본 연구는 고온, 고압 조건하에서 신뢰성 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하여 싸이클론의 집진효율에 영향을 주는 물리적 메카니즘을 연구하는 것이다. 수치 해석적 연구를 통한 고온, 고압 조건에서의 압력강하 계산은 실험데이터와 비교적 잘 일치하였다. 온도와 압력은 일반적으로 집진효율에 중요한 영향을 미치는데 보통 항력에서 가스의 밀도나 점도 등에 영향을 주어 서로 상반되는 결과를 나타낸다. 그러므로 고온 운전에 따른 집진효율의 감소는 고압 조건으로 운전하는 것이 대안이 될 것으로 판단된다. 집진효율에 영향을 주는 인자에 대해 좀 더 세부적인 연구를 위하여 접선방향 속도나 보텍스 파인더의 직경 등과 같은 싸이클론의 설계변수나 운전변수에 따른 연구를 수행하였다. 예상한 바와 같이 접선방향의 속도가 집진효율에 가장 큰 영향을 주었다. 그리고 보텍스 파인더의 직경이 증가할수록 집진효율은 감소하였으며 보텍스 파인더의 길이는 집진효율에 큰 영향을 나타내지 않았다. One thing to note in cyclone operation and design is to minimize the pressure drop with the enhancement of the efficiency of dust collection. This can be facilitated by the detailed resolution of complex fluid flow occurring inside a cyclone. To this end, the main objective of this study was to obtain the detailed fluid dynamics by the development of a reliable computation method and thereby to figure out the physics of dust collection mechanism for more extreme environment caused by high temperature and pressure condition. First of all, the computer program developed was evaluated against experimental result. That is, the numerical calculation predicts well the data of experimental pressure drop as a function of flow rate for the elevated pressure and temperature condition employed in this study. The increase of pressure and temperature generally affects significantly the collection efficiency of fine particle but the effect of pressure and temperature appears contrary each other. Therefore, the decrease of collection efficiency caused by the high operating temperature mainly due to the decrease of gaseous density can be remedied by increase of operating pressure. After the evaluation of the program, a series of parametric investigations are performed in terms of major cyclone design or operating parameters such as tangential velocity and vortex finder diameter for dusts of a certain range of particle diameters, etc. As expected, tangential velocity plays the most important effect on the collection efficiency. And the efficiency was not affected significantly by the change of the length of vortex finder but the diameter of vortex finder plays an important role for the enhancement of collection efficiency.
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공동주택 단지의 실내 공기질 향상을 위한 수치 해석적 연구
신미수(Mi Soo Shin),김혜숙(Hey Suk Kim),홍지은(Ji Eun Hong),장동순(Dong Soon Jang) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.7
본 연구에서는 대전의 대규모 공동주택단지의 하나인 대덕테크노 밸리의 계절별 주풍향 및 풍속, 건물배치, 환기구 위치 등 다양한 외부 유동 변수에 따른 실내 환기 특성을 수치 해석적 방법을 활용하여 연구함으로써 실내 공기질 향상에 일조하기 위해 연구를 수행하였다. 계절별 주풍향은 여름과 겨울에 큰 차이를 나타냈는데, 여름철의 경우 주풍향은 남풍이며, 겨울철의 경우 주풍향은 10년 평균 주풍향과 동일한 북북서풍으로 나타났다. 풍향이 변화함에 따라 최대 압력차가 나타나는 단지도 변화하였으며 그에 따라 환기에도 차이를 나타냈다. 내부 환기량은 환기 우수지역의 경우는 자연환기만으로 기준치인 시간당 0.7ACH를 만족하였으나 환기 취약지역의 경우는 자연환기만으로는 기준치를 만족시키지 못하여 부수적으로 기계 환기를 병행해야 하는 것으로 나타났다. 이러한 외부유동 변화에 따른 내부 환기량의 연구결과를 바탕으로 향후 아파트의 배치나 환기구 위치 선정에 응용한다면 환기량 확보에 일조하여 기계환기에만 의존하지 않고 자연환기와 병행이 가능하므로 에너지 절감에 도움이 될 것으로 판단된다. This study has been made to execute a research in order to lead the improvement of indoor air quality, examining the indoor ventilation characteristics by using a numerical analysis method. To this end an extensive parametric investigation are made according to various external flow variables such as main wind direction and wind speed by season, building layout design, and location of ventilators, etc. in Daedeok Techno Valley, one of large-scaled apartment in Daejeon. It is observed there was a significant difference of main wind direction between summer and winter. The main wind direction in summer was a south wind, and on the contrary the direction in winter is northnorthwest, which is similar to the average main wind direction for 10 years. One of the important calculation results is that the change of wind direction causes a significant effect on the apartment ventilation by the change of pressure difference around each complex of apartment. In case of favorable area of ventilation, the indoor ventilation rate can meet 0.7 ACH from the standard value only with natural ventilation. On the contrary, in other area the value was much lower than the standard value. If the calculation result applies to the design of layout apartment or placement of ventilators, it will be greatly helpful to the energy saving because it can be parallel with the natural ventilation to help securing ventilation rate, not much depending on the mechanical ventilation.
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시설하우스 에너지 절감을 위한 열유동 수치 해석 심층 연구
신미수(Mi Soo Shin),김혜숙(Hey Suk Kim),최준호(Jun Ho Choi),장동순(Dong Soon Jang) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.4
본 연구의 목적은 시설하우스에 대한 기본적이면서도 중요한 운전 자료를 얻기 위한 것이다. 특히 시설하우스 에너지 절감을 위해 실용적으로 쉽게 적용할 수 있는 방법에 중점을 두었다. 이러한 목적에 의해 하우스내의 온도분포를 평가하기 위한 방법으로 조직적인 수치해석연구를 수행하였다. 이러한 연구에서 고려한 중요한 변수는 시설하우스의 일반적인 형상과 함께 시설하우스내의 열유동을 조절하는 다양한 배플 조건을 가정하였다. 아울러 난방가열시스템의 배관배치에 따른 열유동 특성과 효율을 상호 비교하였다. 이러한 연구의 결과로 얻어진 몇 가지의 유용한 결론을 정리하였다. 특히 시설하우스 천장에서 내린 배플은 최소한의 시설로서 에너지 효율에 실질적인 기여를 할 수 있었으며 또한 난방배관의 구조는 시설하우스내의 균일한 온도 분포을 얻기 위하여 크게 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 기타 본연구의 여러 수치해석 결과들은 물리적인 면에서 의미가 있었으며 실용적인 면에서 시설하우스의 최적 운전조건의 설정에 도움이 된다고 판단하였다. The purpose of study is to obtain basic but important information for the operation of the greenhouse facility located in the suburb of town. Special emphasis is given on the aspect of energy saving method, which can be easilyapplicable in a practical sense. For this end numerical calculation has been made systematically in order to increase the energy efficiency by the evaluation of the temperature distribution in greenhouse. Major parameters considered are primarily the overall shape of greenhouse together with the various conditions of baffle installion inside greenhouse. Further, the performance of heating system is also carefully compared each other for a number of typical arrangements of heating duct. The performance of the computer program developed in this study is evaluated by the observation of the famous fluid trapping phenomenon occurred in staggered baflle condition in the enclosure of greenhouse. Based on the this study, a number of useful conclusions can be drawn, that is, the installation of baffles are quite effective in energy saving method with a minor modification of facility. Also, it is found that the change of the heating duct system can contribute significantly to the uniform temperature distribution in greenhouse. Further other findings obtained by numerical calculation were not only physically consistent and meaningful but also useful for the determination of optimum condition of practical operation of greenhouse.
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신미수(Mi Soo Shin),김혜숙(Hey Suk Kim),김병갑(Byeong Gap Kim),황민정(Min Jeong Hwang),장동순(Dong Soon Jang),엄태인(Tae In Ohm) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.4
유중 건조 공정의 기본 원리는 수분과 비열차이가 있는 오일을 가열할 때 온도 차이에 따라 형성되는 슬러지 내부의 급격한 압력 변화를 이용한다. 즉 슬러지 내부에 발생하는 급격한 압력 상승이 이루어질 때 슬러지 공극을 통하여 수분이 빠르게 배출하도록 하는 것이다. 본 연구의 목적은 유중 건조공정 중 다양한 운전 변수가 건조효율에 미치는 영향을 구체적으로 규명하기 위한 것이다. 변수 연구를 위하여 일련의 건조 실험과 수치해석을 시도하였으며 그 결과 건조온도, 건조시간, 폐오일종류, 슬러지 종류 등 중요 실험변수에 따른 건조곡선이 얻어졌다. 건조 온도 변화에 따른 연구 결과는 폐오일의 종류에 관계없이 140℃ 이상으로 운전하는 것이 건조효율에 유리한 것으로 나타났으며 이 결과는 수치 해석적 결과로도 확인되었다. 그리고 슬러지 직경의 경우 직경이 감소할수록 효율적으로 건조되는 경향으로 보였으며 이는 비표면적의 증가에 기인하는 것으로 판단되었다. 오일 종류나 물성의 변화에 대한 연구에서는 오일의 점도가 가시적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 점도가 높은 오일의 경우 건조 초반에 수분 증발이 현저히 지체되는 현상이 나타났다. 그러나 건조온도 140℃ 이상에서는 이러한 지체 현상이 감소하는 결과를 나타내었다. 슬러지 종류에 따른 연구에서는 전체적으로 큰 차이를 나타내지는 않았으나 하수슬러지가 다른 종류의 슬러지에 비하여 좀 더 가시적으로 양호한 수분제거 양상을 나타내었다. 수치 해석적 연구는 실험적 연구에 대한 상호보완적인 연구로서 가능성을 보였으나 복잡한 세부모델에 대한 경험적인 모델개발의 필요성이 제기되었다. The basic principle of fry drying process of sludge lies in the rapid pressure change of sludge material caused by the change of temperature between oil and moisture due to the difference of specific heat. Therefore, the rapid increase of pressure in drying sludge induces the efficient moisture escape through sludge pores toward heating oil media. The object of this study is to carry out a systematic investigation of the influence of various parameters associated with the sludge fry drying processes on the drying efficiency. To this end, a series of parametric experimental investigation has been made together with the numerical calculation in order to obtain typical drying curves as function of important parameters such as drying temperature, sludge diameter, oil type and sludge type. In the aspect of frying temperature, especially it is found that the operation higher than 140℃ was favorable in drying efficiency regardless of type of waste oil employed in this study. The same result was also noted consistently in the investigation of numerical calculation, that is, in that the sludge particle drying was efficiently made over 140℃ irrespective of the change of particle diameter. As expected, in general, the decrease of diameter in sludge was found efficient both experiment and numerical calculation in drying due to the increased surface area per unit volume. In the investigation of oil type and property, the effect of the viscosity of waste oil was found to be more influential in drying performance. In particular, when the oil with high viscosity, a visible time delay was noticed in moisture evaporation especially in the early stage of drying. However, the effect of high viscosity decreased significantly over the temperature of 140℃. There was no visible difference observed in the study of sludge type but the sewage sludge with a slightly better efficiency. The numerical study is considered to be a quite useful tool to assist in experiment with more detailed empirical modeling as further work.
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