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일메나이트 중 철의 선택적 염화와 선광된 TiO<sub>2</sub>의 추가 염화반응에 대한 글로벌 피팅함수
정동규,원용선,김용하,정은진,송덕용,Chung, Dong-Kyu,Won, Yong Sun,Kim, Yong-Ha,Jung, Eun-Jin,Song, Duk-Yong Materials Research Society of Korea 2019 한국재료학회지 Vol.29 No.7
Global fitting functions for Fe-selective chlorination in ilmenite($FeTiO_2$) and successive chlorination of beneficiated $TiO_2$ are proposed and validated based on a comparison with experimental data collected from the literature. The Fe-selective chlorination reaction is expressed by the unreacted shrinking core model, which covers the diffusion-controlling step of chlorinated Fe gas that escapes through porous materials of beneficiated $TiO_2$ formed by Fe-selective chlorination, and the chemical reaction-controlling step of the surface reaction of unreacted solid ilmenite. The fitting function is applied for both chemical controlling steps of the unreacted shrinking core model. The validation shows that our fitting function is quite effective to fit with experimental data by minimum and maximum values of determination coefficients of $R^2$ as low as 0.9698 and 0.9988, respectively, for operating parameters such as temperature, $Cl_2$ pressure, carbon ratio and particle size that change comprehensively. The global fitting functions proposed in this study are expressed simply as exponential functions of chlorination rate(X) vs. time(t), and each of them are validated by a single equation for various reaction conditions. There is therefore a certain practical merit for the optimal process design and performance analysis for field engineers of chlorination reactions of ilmenite and $TiO_2$.
정동규,정은진,이미선,김진영,송덕용,Chung, Dong-Kyu,Jung, Eun-Jin,Lee, Mi Sun,Kim, Jinyoung,Song, Duk-Yong 한국청정기술학회 2019 청정기술 Vol.25 No.2
2단 유동층 염화로에서 일메나이트광의 선택염화반응과 이산화티탄의 탄소염화반응의 염화도를 예측하기 위해서 shrinking core 모델과 유출률 및 입자파손을 고려한 수치 모델을 개발하였다. 입자분포를 고려하여 입자별 물질 수지와 염화반응을 반영할 수 있는 유동층 염화 반응 해석이 가능하다. 유동층 염화로의 실험값과 비교하여 약 6% 오차율의 정확성을 보였다. 입자 크기에 따라서는 입자 크기가 작을수록 염화도의 변화가 더 크게 나타났으며 염화도 1의 값에 도달하는 반응시간 차이가 약 100 min 정도로 나타났다. 온도의 변화($800{\sim}1000^{\circ}C$)에 대한 염화도의 변화는 염화도 0.9에 도달하는 반응시간이 약 10 min 차이로 크게 나타나지 않았다. 1단계 선택염화공정에서 일메나이트광의 질량감소율은 180 min 경과 시에 이론값인 0.4735 값에 근접하고, Fe 성분의 염화도는 $FeCl_2$ 또는 $FeCl_3$로 변환되어 180 min 경과 시에는 거의 1의 값을 보인다. 2단계 탄소염화공정에서 $TiO_2$의 염화도는 180 min 경과 시 0.98에 근접하고, 질량분율은 0.02에 도달하여 $TiCl_4$로 변환되는 것으로 나타났다. 1단계 선택염화공정에서 $TiO_2$는 180 min 경과 시에 98%까지 생성되었다가 연속적인 2단계 탄소염화공정에서 추가로 90 min 경과 시(총 경과 시간 270 min)에 99% $TiCl_4$로 전환되는 것으로 나타나고, 질량감소율도 99% 이상 감소하였다. Numerical model that considered the shrinking core model and elutriation and degradation of particles was developed to predict selective chlorination of ilmenite and carbo-chlorination of $TiO_2$ in a two stage fluidized bed chlorination furnace. It is possible to analyze the fluidized bed chlorination reaction to be able to reflect particle distribution for mass balances and the chlorination reaction. The numerical model showed an accuracy with error less than 6% compared with fluidized bed experiments. The chlorination degree with particle size change was greater with a smaller particle size, and there was a 100 min difference to obtain a chlorination degree of 1 between $75{\mu}m$ and $275{\mu}m$. This was not shown to such a great extent with variation of temperature ($800{\sim}1000^{\circ}C$), and there was only a 10 min difference to obtain a chlorination degree of 0.9. In the first selective chlorination process, the mass reduction rate approached to the theoretical value of 0.4735 after 180 min, and chlorination changed the Fe component into $FeCl_2$ or $FeCl_3$ and showed nearly 1. In the second carbo-chlorination process, the chlorination degree of $TiO_2$ approached 0.98 and the mass fraction reached 0.02 with conversion into $TiCl_4$. In the first selective chlorination process, 98% of $TiO_2$ was produced at 180 min, and this was changed into 99% of $TiCl_4$ after an additional 90 min. Also the mass reduction rate of $TiO_2$ was reduced to 99% in the second continuous carbo-chlorination process.
원전 정보관리시스템에 ISO 10303 적용 타당성 연구
이의종(Lee Eui-Jong),변수진(Byon Su-jin),송덕용(Song Duk-yong) 한국IT서비스학회 2009 한국IT서비스학회 학술대회 논문집 Vol.2009 No.3
원자력발전 산업은 국내 최대의 전력공급원으로서 ‘09년 현재 20기의 원전이 가동 중에 있고 8기의 원전이 건설 중이다. 또한 수출주도형 독자노형 개발을 목적으로 한 원전 설계 개발 사업도 진행되고 있다. 국가 기반산업이기도 한 원자력 산업에는 다양한 정보관리시스템들이 운영되고 있으며 지속적인 개선이 이루어지고 있다. 원자력발전소는 60년에 이르는 긴 수명주기를 가지고 있기 때문에 설계 단계에서부터 생산되는 정보를 관리할 수 있는 체계적인 방법이 필요하며, 산업 특성상 다양한 참여기관들이 상호 협업을 진행할 수 있는 통합 창구 역할의 시스템이 요구되고 있다. 본 연구에서는 원자력발전소의 정보관리시스템 개발을 위해 신규원전 사업자에게 요구되는 EPRI URD 요건 및 실제 원전 설계개발 사업에서의 시스템 요구사항 등을 분석하여, 원자력발전소의 원전 정보관리시스템 개발요건을 도출하였으며 ISO 10303 국제표준 기술을 활용한 일부 시스템 프로토타입 구현을 통한 예비 타당성 평가를 수행하였다. 본 연구를 통해 국내 원전 산업에 국제표준 도입 가능성은 확인하였으나, 국제표준 개발이 아직 진행 중인점을 고려할 때 실제 원전 적용을 위해서는 향후 추가 연구가 필요하다.
상변화물질(PCM)을 이용한 공기조화 시스템용 동파방지밸브에 관한 실험적 연구
정순영(Jeong, Soon-young),윤재호(Yun, Jea-ho),김종하(Kim, Joung-ha),양윤섭(Yang, Yoon-sub),김성현(Kim, Seong-Hyun),송덕용(Song, Duk-yong) 한국태양에너지학회 2012 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
This paper is an experimental study on the freezing protection valve used for solar water heating, air-conditioning systems, and plumbing systems. When the phase change occurs from liquid to solid, most of the substances except water volumetrically shrink. And referred to as PCM(Phase Change Material) a substance with such properties, the phase change temperature varies depending on the material. To prevent the freezing of the plumbing system, such as air-conditioning system in the winter season, we developed a several types of freezing protection valve using PCM whose freezing temperature are 2-4℃. The working principle of the freezing protection valve is that the fluid inside the pipe is released to prevent the system-collapse when fluid temperature reaches the freezing temperature of the PCM. And then the valve is closed and returned to the original position automatically when the temperature of the operating fluid rises. In this paper, the operating temperatures, discharge flow rate and the response characteristics of the valve during the operation are tested and investigated. From the results of this research the freezing protection valves employing PCM are expected to be commercialized in the near future.
상변화물질(PCM)을 이용한 열교환기용 동파방지밸브에 관한 실험적 연구
윤재호(Yun, Jea-ho),김종하(Kim, Joung-ha),정순영(Jeong, Soon-young),양윤섭(Yang, Yoon-sub),김성현(Kim, Seong-Hyun),송덕용(Song, Duk-yong) 한국태양에너지학회 2012 한국태양에너지학회 논문집 Vol.32 No.6
This paper is an experimental study on the freezing protection valve used for solar water heating, air-conditioning systems, and plumbing systems. When the phase change occurs from liquidto solid, most of the substances except water volumetrically shrink. And referred to as PCM(Phase Change Material)a substance with such properties, the phase change temperature varies depending on the material. To prevent the freezing of the plumbing system, such as air-conditioning system in the winter season, we developed a several types of freezing protection valve using PCM whose freezing temperature are 2-4℃. The working principle of the freezing protection valve is that the fluid inside the pipe is released to prevent the system-collapse when fluid temperature reaches the freezing temperature of the PCM. And then the valve is closed and returned to the original position automatically when the temperature of the operating fluidrises. In this paper, the operating temperatures, discharge flow rate and the response characteristics of the valve during the operation are tested and investigated. From the results of this research the freezing protection valves employing PCM are expected to be commercialized in the near future.