지능형 익형 데이터베이스를 위한 데이터 수준별 머신러닝 적용 연구

신정훈(Jung-Hun Shin),조금원(Kum-Won Cho) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.08

인터랙티브 계산공학 이러닝 콘텐츠 저작도구 개발

신정훈(Shin jung-hun),류기명(Ryu gi-myeong),장철훈(Jang cheol-hoon),이식(Lee sik),조금원(Cho kum-won) 한국콘텐츠학회 2017 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.2017 No.5

음식물 폐기물 소화폐수 처리를 위한 공정 평가

신정훈 ( Shin Jung-hun ),박영식 ( Park Yeong-sik ),이형기 ( Lee Hyung-ki ),최한나 ( Choi Han-na ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

2005년부터 음식물 폐기물의 육상 직매립이 금지되고 2013년부터 해양투기까지 전면 금지되면서 음식물 폐기물의 처리를 위한 시설들이 확충되고 있다. 이러한 유기성 폐기물 처리에 관한 기준이 강화됨에 따라 하수슬러지, 음식물 폐기물, 가축분뇨를 이용한 신재생 에너지 생산 및 이용이 국가의 주요 환경정책으로 채택되었으며 유기성폐자원을 에너지화 할 수 있는 혐기성 소화공정을 이용한 바이오가스화 플랜트 설치사업이 지속적으로 증가되고 있다. 국내에서 발생되는 음식물 폐기물의 특성을 살펴보면, 전체 음식물 폐기물 중에서 고형물의 농도는 약 20%를 차지하고 있으며, 총고형물 중 혐기성 소화조에서 분해가능한 VS/TS는 약 0.7∼0.8의 비율로 이루어졌다. 나머지 분해 불가능한 고형물은 음식물 분리배출시 혼입되는 이물질이나 협잡물 등이 차지하고 있다. 일반적으로 음식물 바이오가스화 시설은 전처리 공정 - 혐기성 소화공정 - 소화폐수 처리공정으로 이루어지며, 이중 가장 난이도가 높은 공정이 소화폐수 처리공정이다. 환경부에서 제시한 기술지침서에 따르면 음식물 폐기물과 가축분뇨 통합처리 시에 혐기성 소화를 위한 소화일수를 중온소화의 경우 최소 20일 이상, 고온소화의 경우는 최소 15일 이상으로 설계할 것을 권장하고 있으며, 이에 따라 최근 건설되고 있는 바이오가스화 시설의 소화조 체류시간은 다소 안정적인 혐기성 처리가 가능하게 되어 있다. 이에 비해 소화폐수의 처리기준은 체류시간에 대한 최소기준이 제시되고 있지 않으며 소화폐수 처리수의 하수처리장 연계처리 방식에 따라 처리수 수질기준이 매우 큰 차이를 나타내고 있다. 음식물 폐기물을 처리하는 바이오가스화 시설에서 발생되는 소화폐수는 매우 높은 질소농도를 나타내는데, 일반적으로 건식처리의 경우 총질소 농도가 6,000 mg/L, 습식처리의 경우는 3,000 mg/L를 나타낸다. 질소는 혐기성 소화공정에서의 제거율이 매우 낮으며 질소를 함유한 유기물이 분해되면서 암모니아성 질소가 5∼10% 정도 증가하는 경향을 나타낸다. 또한 혐기성 소화에서 소모된 유기물로 인하여 C/N비가 낮아 생물학적 질소 처리시 탈질에 필요한 탄소원의 대부분을 외부탄소원에 의존해야 하는 특성을 가진다. 본 연구에서는 실제 운영되고 있는 음식물 폐기물 바이오가스화 플랜트에서 발생되는 소화폐수를 대상으로 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 회분식 공정을 적용하여 처리효율과 하수처리장 연계수질에 적정한 수질을 확보하기 위한 공정구성을 평가하였다.

음식물 폐기물 소화폐수 처리를 위한 공정 평가

신정훈 ( Shin Jung-hun ),박영식 ( Park Yeong-sik ),이형기 ( Lee Hyung-ki ),최한나 ( Choi Han-na ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

2005년부터 음식물 폐기물의 육상 직매립이 금지되고 2013년부터 해양투기까지 전면 금지되면서 음식물 폐기물의 처리를 위한 시설들이 확충되고 있다. 이러한 유기성 폐기물 처리에 관한 기준이 강화됨에 따라 하수슬러지, 음식물 폐기물, 가축분뇨를 이용한 신재생 에너지 생산 및 이용이 국가의 주요 환경정책으로 채택되었으며 유기성폐자원을 에너지화 할 수 있는 혐기성 소화공정을 이용한 바이오가스화 플랜트 설치사업이 지속적으로 증가되고 있다. 국내에서 발생되는 음식물 폐기물의 특성을 살펴보면, 전체 음식물 폐기물 중에서 고형물의 농도는 약 20%를 차지하고 있으며, 총고형물 중 혐기성 소화조에서 분해가능한 VS/TS는 약 0.7∼0.8의 비율로 이루어졌다. 나머지 분해 불가능한 고형물은 음식물 분리배출시 혼입되는 이물질이나 협잡물 등이 차지하고 있다. 일반적으로 음식물 바이오가스화 시설은 전처리 공정 - 혐기성 소화공정 - 소화폐수 처리공정으로 이루어지며, 이중 가장 난이도가 높은 공정이 소화폐수 처리공정이다. 환경부에서 제시한 기술지침서에 따르면 음식물 폐기물과 가축분뇨 통합처리 시에 혐기성 소화를 위한 소화일수를 중온소화의 경우 최소 20일 이상, 고온소화의 경우는 최소 15일 이상으로 설계할 것을 권장하고 있으며, 이에 따라 최근 건설되고 있는 바이오가스화 시설의 소화조 체류시간은 다소 안정적인 혐기성 처리가 가능하게 되어 있다. 이에 비해 소화폐수의 처리기준은 체류시간에 대한 최소기준이 제시되고 있지 않으며 소화폐수 처리수의 하수처리장 연계처리 방식에 따라 처리수 수질기준이 매우 큰 차이를 나타내고 있다. 음식물 폐기물을 처리하는 바이오가스화 시설에서 발생되는 소화폐수는 매우 높은 질소농도를 나타내는데, 일반적으로 건식처리의 경우 총질소 농도가 6,000 mg/L, 습식처리의 경우는 3,000 mg/L를 나타낸다. 질소는 혐기성 소화공정에서의 제거율이 매우 낮으며 질소를 함유한 유기물이 분해되면서 암모니아성 질소가 5∼10% 정도 증가하는 경향을 나타낸다. 또한 혐기성 소화에서 소모된 유기물로 인하여 C/N비가 낮아 생물학적 질소 처리시 탈질에 필요한 탄소원의 대부분을 외부탄소원에 의존해야 하는 특성을 가진다. 본 연구에서는 실제 운영되고 있는 음식물 폐기물 바이오가스화 플랜트에서 발생되는 소화폐수를 대상으로 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 회분식 공정을 적용하여 처리효율과 하수처리장 연계수질에 적정한 수질을 확보하기 위한 공정구성을 평가하였다.

예방교체부품을 가지는 전자파차폐용 문세트의 신뢰성입증시험법

신정훈(Jung-Hun Shin),이효경(Hyo-Kyung Lee),장진(Jin Jang),김도식(Do-Sik Kim),남태연(Tae-Yeon Nam),정동수(Dong-Soo Jung) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.10

전자파차폐용 문세트는 기계적 강도 및 내구성과 전자파 차폐라는 전기적 성능 요구를 동시에 충족시켜야 하므로 이에 알맞은 신뢰성입증시험법의 정립이 요구된다. 특히 전자파 차폐 성능에 직접적인 영향을 미치는 핑거스트립이라고 불리는 베링륨동 재질의 박형 스프링 하위 부품은 문짝과 직접적인 반복 건조마찰이 발생하므로 내구성에 만전을 기해야 하는 부위인데, 산업계에서는 주기적인 보전이 필요한 이 핑거스트립의 교체주기에 대한 보증도 또한 필요한 실정이다. 이러한 요구들에 대응하여 본 연구에서는 전자파차폐용 문세트의 시험항목들을 정하고 전체 시스템 수명뿐만 아니라 교체품의 교체주기에 대한 보증을 단순한 방법으로 동시수행하는 입증시험을 설계하였다. 결론적으로 하위 교체부품을 가지는 직렬 시스템의 신뢰성입증시험에서는 교체품의 교체주기에 대한 보증도 항상 함께 포함시킬 것을 제안한다. An electromagnetic shielding doorset must satisfy requirements associated with both mechanical strength/durability and electromagnetic shielding. Among the primary components of the doorset, a finger strip?a leaftype spring normally made of beryllium copper?is a core part to shield electromagnetic waves as well as to endure repetitive dry sliding friction. This study presented a reliability demonstration test method for the doorset system and, by a simple and simultaneous implementation, of the replacement interval of the finger strip. A rigorous evaluation for the qualification of maintenance or replacement interval is included in the reliability demonstration test of any series system that holds critical maintenance sub-units.

거대기포 교반장치를 이용한 연속회분식 하수처리시설의 에너지소비량 및 탈질성능에 관한 연구

신정훈 ( Shin Jung-hun ),모우종 ( Mo Woo-jong ),김명찬 ( Kim Myeong-chan ),최한나 ( Choi Han-na ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

국내 대부분 하수처리시설의 생물반응조는 균일한 미생물의 분포를 위해 기계적인 교반을 사용하거나 산기관에 의한 과폭기를 통해 교반하는 방법을 적용하고 있다. 임펠러를 이용한 기계적 교반은 유체의 저항을 받기 때문에 높은 소비동력이 발생하며 산기관에 의한 교반은 충분한 용존산소에도 과도한 공기를 공급하기 때문에 상당한 전력소비량이 발생한다. 거대기포 교반장치는 수중의 용존산소에 영향을 미치지 않으며 간헐적으로 거대기포를 방출하여 유체흐름을 발생시키는 것으로 처리효율을 향상시키고 전력 소비량을 절감할 수 있다. 본 연구는 S시 공공하수처리시설 내 위치한 시설용량 225㎥/d(반응조부피 75m3)의 Pilot-scale 연속회분식반응조(SBR, Sequencing Batch Reactor)에 거대기포 교반장치를 반응조 하부에 2대 설치하여 진행하였다. 반응조 운전조건은 유입(45분)-폭기(120분)-무산소(20분)-침전(20분)-유출(35분), 교환율 50%, HRT 8시간이었고, 거대기포 교반장치의 운전조건은 운전압력 2bar, 가동횟수 2회/분으로 SBR 반응조의 유입과 무산소 공정에서 가동되었다. 거대기포 교반장치가 설치된 처리용량 225㎥/d의 Pilot-scale 연속회분식반응조를 운영한 결과, 탈질율은 62.3%로 용량계산서 상의 탈질율 61.6% 이상의 값을 보였고, 방류수 T-N 농도는 8.8mg/L로 T-N 처리효율은 70.1%로 나타났다. 또한 임펠러 형식의 기계식 교반기(2.2kW)를 사용했을 때 교반기 가동에 사용되는 일일전력소비량은 9.0 KWh이며, 거대기포 교반장치를 가동했을 때 실제 사용된 일일전력소비량은 3.0kWh로 거대기포 교반장치를 사용했을 때 전력소비량 절감 효과는 66%로 나타났다.

음식물류폐기물의 혐기소화시 슬러지 반송의 영향

신정훈 ( Shin Jung-hun ),안우정 ( Ahn Woo-jung ),최한나 ( Choi Han-na ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

본 연구에서는 유기성폐기물의 전처리공정 이후 환경부에서 제시한 운전조건에서 소화처리시 처리효율 및 안정적인 운영을 위한 설계 및 운영인자의 도출을 하고자 Pilot 설치 및 운영을 통해 음식물류폐기물의 중온소화시 적정 설계인자를 도출하고 이러한 현장의 운영사례와 필요한 실험적 결과들이 기초자료로써 활용되고자 하였다. 또한 소화슬러지의 반송을 통해 소화조에서의 운영 안정성을 도모하고자 하였다. 연구를 위한 Pilot Plant는 음식물의 반입이 가능한 Y시 유기성폐기물 광역에너지화시설 인근에 1㎥/일 용량으로 설치하였다. 자원화시설에서 발생된 음폐수를 펌프 및 배관을 설치하여 Pilot Plant의 유입저장조로 보내고 이후 음식물의 투입시는 미분쇄기에서 분쇄후 산발효조와 소화조로 유입토록 하였다. 유입은 일 1회 유입되었으며 유입시간은 약 12분이 소요되었다. 산발효조와 소화조에서 발생된 가스는 제습과 탈황설비를 거쳐 가스홀더를 거쳐 잉여가스연소기에서 연소되도록 하였다. 음폐수의 농도는 VS 6.5∼8.5%로 통상적인 농도보다 다소 낮았으며 음폐수의 농도가 낮은 경우에는 음식물을 40∼80kg 투입하여 유기물의 농도를 조정하였다. 산발효조에서는 혐기성소화조 전단으로 유기물 부하완충과 혐기성소화시설 투입 전 가수분해 촉진을 위해 3일, 운전온도는 38℃를 유지하였다. 소화조의 용량은 최근 환경부 바이오가스시설설치사업에서 HRT 30일 이상 설계토록 하고 있으며 본 연구에서도 30일, 운전온도는 37℃를 유지토록 하였다. 산발효조와 소화조는 기계식교반장치를 사용하였으며 40분 운전후 20분 정지를 반복토록 하였으며 발생된 가스는 제습장치와 탈황장치, 가스저장조를 거쳐 가스연소기에서 연소되었다. 소화조에서 발생된 소화슬러지는 무약주 부상농축장치를 사용하여 VS 농도를 높여서 반송하였으며 반송율 10%, 농축율은 VS기준 200%로 나타났다. 운영결과 유입 VS 4.8∼10.1%(평균 7.5%), 총제거율은 77.3%, 소화효율은 52.8∼80.0%(평균71%), 유입 CODcr 105,354∼217,003mg/L(평균 178,057mg/L), 총제거율은 80.9%로 유기물분해율 및 운전효율이 양호한 것으로 나타났다. VFA/Alk는 0.26∼0.65(평균 0.44)로 VFA/Alk비 상승에 따른 운전상의 특이사항은 발생되지 않았다. 유입 OLR은 1.54∼3.15kg-VS/㎥·일(평균 2.41kg-VS/㎥·일) 메탄수율은 0.53∼1.18N㎥-CH4/kg-VSin,(평균 0.78N㎥-CH4/kg-VSin)로 환경부 기준 대비 높은 발생율을 보였다. 이 같은 결과를 기반으로 혐기성소화조의 반송슬러지 공급은 미생물의 성장과 유기물분해에 유효한 것으로 사료되며 향후 음식물류폐기물의 소화효율 증진을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

불순물 입자의 유형에 따른 내접기어 펌프에서의 마모열화 특성 연구

신정훈(Jung-Hun Shin),지경렬(Kyung-Ryeol Ji),김형의(Hyoung-Eui Kim) 한국트라이볼로지학회 2011 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.27 No.3

The mechanical equipments which are exposed to impure environment undergo significant reductions in their own lifetimes. Several environmental test procedures have been developed to analyze these phenomena. Moreover in the industry to require shorter development duration, accelerated life testers artificially add test containments into machines. In this research JIS Z 8901 lest powder was added into internal gear pumps which are used as oil pumps in vehicles and thus the effects of the addition on the degradation of the pumps were examined. Three kinds of contaminants were selected. Two of the contaminants are identical in particle size but different in the composition of the ingredients. The other pair have identical ingredients and composition but different particle size. The quantity of contaminants was also an interesting factor in this study. The results show that each JIS contaminant caused notable degradation in the discharge flow characteristic of pumps while friction torque degradation did not have any tendency. Finally leakage rates were deduced and equivalent wear volume ratios were calculated.

표면가공무늬가 사판식 액셜 피스톤펌프의 밸브부 윤활특성에 미치는 영향에 관한 연구

신정훈(Jung-Hun Shin),김경웅(Kyung-Woong),강보식(Bo-Sik Kang) 한국트라이볼로지학회 2012 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.28 No.1

This application study of a swash-plate type axial piston pump was concerned about the lubrication characteristics between cylinder barrel and valve plate which are the main rotating body and its opposite sliding part respectively. A computer simulation was implemented to assess bearing and sealing functions of the fluid film between cylinder barrel and valve plate. A numerical algorithm was developed to facilitate simultaneous calculations of dynamic cylinder pressure, 3 degree-of-freedom barrel motions considering inertia effect, and fluid film pressure assuming full fluid film lubrication regime. Central clearance, tilt angle, and azimuth angle of the rotating body were calculated for each time step. Surface waviness was found to be an influential factor due to the small fluid film thickness which can appear in flat land bearings. Five surface lays which can form on the lubrication surface in accordance with machining process were defined and analyzed using the simulation tool. Oil leakage flow and frictional torque in the fluid film between cylinder barrel and valve plate were also calculated to discuss in the viewpoint of energy loss. The simulation results showed that in actual sliding conditions proper surface non-flatness can make a positive effect on the energy efficiency and reliability of the thrust bearing.

거대기포 교반장치를 이용한 연속회분식 하수처리시설의 에너지소비량 및 탈질성능에 관한 연구

신정훈 ( Shin Jung-hun ),모우종 ( Mo Woo-jong ),김명찬 ( Kim Myeong-chan ),최한나 ( Choi Han-na ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

국내 대부분 하수처리시설의 생물반응조는 균일한 미생물의 분포를 위해 기계적인 교반을 사용하거나 산기관에 의한 과폭기를 통해 교반하는 방법을 적용하고 있다. 임펠러를 이용한 기계적 교반은 유체의 저항을 받기 때문에 높은 소비동력이 발생하며 산기관에 의한 교반은 충분한 용존산소에도 과도한 공기를 공급하기 때문에 상당한 전력소비량이 발생한다. 거대기포 교반장치는 수중의 용존산소에 영향을 미치지 않으며 간헐적으로 거대기포를 방출하여 유체흐름을 발생시키는 것으로 처리효율을 향상시키고 전력 소비량을 절감할 수 있다. 본 연구는 S시 공공하수처리시설 내 위치한 시설용량 225㎥/d(반응조부피 75m3)의 Pilot-scale 연속회분식반응조(SBR, Sequencing Batch Reactor)에 거대기포 교반장치를 반응조 하부에 2대 설치하여 진행하였다. 반응조 운전조건은 유입(45분)-폭기(120분)-무산소(20분)-침전(20분)-유출(35분), 교환율 50%, HRT 8시간이었고, 거대기포 교반장치의 운전조건은 운전압력 2bar, 가동횟수 2회/분으로 SBR 반응조의 유입과 무산소 공정에서 가동되었다. 거대기포 교반장치가 설치된 처리용량 225㎥/d의 Pilot-scale 연속회분식반응조를 운영한 결과, 탈질율은 62.3%로 용량계산서 상의 탈질율 61.6% 이상의 값을 보였고, 방류수 T-N 농도는 8.8mg/L로 T-N 처리효율은 70.1%로 나타났다. 또한 임펠러 형식의 기계식 교반기(2.2kW)를 사용했을 때 교반기 가동에 사용되는 일일전력소비량은 9.0 KWh이며, 거대기포 교반장치를 가동했을 때 실제 사용된 일일전력소비량은 3.0kWh로 거대기포 교반장치를 사용했을 때 전력소비량 절감 효과는 66%로 나타났다.