NSWC 를 활용한 유공압 액추에이터 U 형 씰의 수명예측

신정훈(Jung Hun Shin),장무성(Mu Seong Chang),김성현(Sung Hyun Kim),정동수(Dong Soo Jung) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.12

제품의 수명시험 전에 소요될 시험시간을 대강이라도 예측할 수 있으면 비용을 측정하여 시험을 어떻게 진행할지 판단하는데 도움이 된다. 기계부품의 경우의 신뢰도예측은 시스템의 고장 혹은 열화메커니즘이 복잡하고 보편적인 데이터베이스가 존재하지 않기 때문에 수행이 난해하다. 본 연구는 유압 액추에이터와 공압 액추에이터에 각각 설치되는 탄성 U 형 씰을 대상으로 수명예측을 NSWC 에서 제안하는 고장물리를 고려한 고장률 모형과 현장 데이터베이스를 활용하여 수행하였다. 그 결과들을 검증하기 위해 예측된 수명과 시험된 수명데이터들을 비교하였다. 본 연구는 고장률 모형에 포함된 각종 계수값들을 결정하는 과정과 씰의 수명에 영향을 주는 인자들의 개별 민감도를 분석하고 그 미비점을 고찰하였다. Even the rough prediction of the product test time before the lifetime test of mechanical component begins would be of use in estimating cost and deciding how to keep up with the test. The reliability predictions of mechanical components are difficult because failure or degradation mechanisms are complicated, and few plausible databases are available for lifetime prediction. Therefore, this study conducted lifetime predictions of elastomeric U seals that were respectively installed in a hydraulic actuator and a pneumatic actuator using lifetime models and a field database based on failure physics and an actual test database obtained from the NSWC handbook. To validate the results, the predicted failure rates were compared with the actual lifetime test results acquired in the lab durability tests. Finally, this study discussed an engineering procedure to determine the coefficients in the failure rate models and analyzed the sensitivity of each influential parameter on the seal lifetime.

호기성 그래뉼 슬러지를 적용한 소화조 탈리액 처리 및 군집 특성에 대한 연구

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

음식물자원화시설 소화조에서 혐기성소화가 완료된 탈리액은 유입수 성상에 따른 농도 변화는 있지만 대체적으로 고농도의 유기물과 질소, 인이 포함되어 있다. 소화가 완료된 탈리액에는 고농도의 암모니아성 질소가 함유되어있기 때문에 FA(Free ammonia)에 의한 질산화 미생물의 저하가 발생할 수 있고, 유기물이 대부분 난분해성 유기물이므로 낮은 C/N비로 인하여 질소 제거효율이 낮은 상태이다. 또한 탈리액의 염분 농도는 0.5∼2.0% 범위로서 슬러지, 축산폐수 같은 유기성 폐기물에 비하여 높은 수치를 보이고 있다. 이와 같은 성상을 가진 폐수 처리에 적합한 호기성 그래뉼 슬러지(AGS, Aerobic granule sludge)에 대하여 국외를 중심으로 침강성, 미생물 군집, 처리효율 등에 관한 연구가 진행 중에 있다. 호기성 그래뉼 슬러지는 활성슬러지에 비하여 우수한 침강성을 가지고 있기 때문에 고농도의 MLSS 유지가 가능하며 미생물 입상화를 통한 내염성, 고부하 대응성 등이 뛰어난 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 SBR 공법에 호기성 그래뉼 슬러지를 적용하여 음식물 자원화시설의 소화조 탈리액을 대상으로 유기물 제거효율 및 질산화율을 평가하였으며, 하수처리 미생물과 군집 특성을 비교하였다. 질산화 공정에 적응시킨 호기성그래뉼슬러지의 SNR은 0.316 kg NH₄⁺-N/kg MLVSS/day이었으며, HRT 감소에 따라 유기물 제거효율과 질산화율을 평가한 결과, 유기물 제거효율은 평균 81%, 질산화율은 평균 99%로 큰 변화를 보이지 않았다. 안정화 기간 15일을 포함하여 총 45일 동안 운전한 반응조의 미생물 군집을 분석한 결과, 호염성 호기성 미생물, 유기화합물 분해 미생물, 혐기성 미생물이 전체 미생물 대비 각각 30.5%, 23.3%, 21.2%의 상대점유도를 나타낸 반면, 하수를 유입수로 한 AGS는 6.2%, 3.1%, 9.7%로 상대적으로 낮은 비율을 나타냈다. family Crocinitomicaceae, Caldilineaceae와 같은 고농도 염분 농도에서 자라는 호기성 미생물 군집, family Saprospiraceae와 같은 유기화합물 분해 미생물 군집, family Zoogloeaceae와 같은 혐기성 미생물이 그래뉼을 형성하며 우점하는 것으로 나타났다. 소화조 탈리액 내 혐기성 미생물이 함께 유입되어 비율이 높아졌으며, 질산화공정에서 활동성은 없는 것으로 보여진다. 본 연구를 수행한 결과, 고농도 유기물, 암모니아, 염분에 적응한 미생물 군집들이 탈리액 처리에 우수한 것으로 판단된다. 유출수의 난분해성 유기물과 질산성 질소를 제거하기 위하여 후속공정인 탈질공정과 3차처리(AOP, 응집, 흡착)가 필요할 것으로 사료된다.

지능형 익형 공력 해석/데이터 프레임워크 개발

신정훈(Jung-Hun Shin),사정환(Jeong-Hwan Sa),마진(Jin Ma),조금원(Kum-Won Cho) 한국항공우주학회 2018 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2018 No.11

PLC 제어를 이용한 수상회전식과 고정식 발전시스템의 발전량 비교 분석에 대한 연구

신정훈(Jung-Hun Shin),이행우(Haeng-Woo Lee),차재상(Jae-Sang Cha) 대한전기학회 2019 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2019 No.7

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.

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.

호기성 그래뉼 슬러지를 적용한 소화조 탈리액 처리 및 군집 특성에 대한 연구

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

음식물자원화시설 소화조에서 혐기성소화가 완료된 탈리액은 유입수 성상에 따른 농도 변화는 있지만 대체적으로 고농도의 유기물과 질소, 인이 포함되어 있다. 소화가 완료된 탈리액에는 고농도의 암모니아성 질소가 함유되어있기 때문에 FA(Free ammonia)에 의한 질산화 미생물의 저하가 발생할 수 있고, 유기물이 대부분 난분해성 유기물이므로 낮은 C/N비로 인하여 질소 제거효율이 낮은 상태이다. 또한 탈리액의 염분 농도는 0.5∼2.0% 범위로서 슬러지, 축산폐수 같은 유기성 폐기물에 비하여 높은 수치를 보이고 있다. 이와 같은 성상을 가진 폐수 처리에 적합한 호기성 그래뉼 슬러지(AGS, Aerobic granule sludge)에 대하여 국외를 중심으로 침강성, 미생물 군집, 처리효율 등에 관한 연구가 진행 중에 있다. 호기성 그래뉼 슬러지는 활성슬러지에 비하여 우수한 침강성을 가지고 있기 때문에 고농도의 MLSS 유지가 가능하며 미생물 입상화를 통한 내염성, 고부하 대응성 등이 뛰어난 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 SBR 공법에 호기성 그래뉼 슬러지를 적용하여 음식물 자원화시설의 소화조 탈리액을 대상으로 유기물 제거효율 및 질산화율을 평가하였으며, 하수처리 미생물과 군집 특성을 비교하였다. 질산화 공정에 적응시킨 호기성그래뉼슬러지의 SNR은 0.316 kg NH₄⁺-N/kg MLVSS/day이었으며, HRT 감소에 따라 유기물 제거효율과 질산화율을 평가한 결과, 유기물 제거효율은 평균 81%, 질산화율은 평균 99%로 큰 변화를 보이지 않았다. 안정화 기간 15일을 포함하여 총 45일 동안 운전한 반응조의 미생물 군집을 분석한 결과, 호염성 호기성 미생물, 유기화합물 분해 미생물, 혐기성 미생물이 전체 미생물 대비 각각 30.5%, 23.3%, 21.2%의 상대점유도를 나타낸 반면, 하수를 유입수로 한 AGS는 6.2%, 3.1%, 9.7%로 상대적으로 낮은 비율을 나타냈다. family Crocinitomicaceae, Caldilineaceae와 같은 고농도 염분 농도에서 자라는 호기성 미생물 군집, family Saprospiraceae와 같은 유기화합물 분해 미생물 군집, family Zoogloeaceae와 같은 혐기성 미생물이 그래뉼을 형성하며 우점하는 것으로 나타났다. 소화조 탈리액 내 혐기성 미생물이 함께 유입되어 비율이 높아졌으며, 질산화공정에서 활동성은 없는 것으로 보여진다. 본 연구를 수행한 결과, 고농도 유기물, 암모니아, 염분에 적응한 미생물 군집들이 탈리액 처리에 우수한 것으로 판단된다. 유출수의 난분해성 유기물과 질산성 질소를 제거하기 위하여 후속공정인 탈질공정과 3차처리(AOP, 응집, 흡착)가 필요할 것으로 사료된다.

호기성그래뉼슬러지를 이용한 소화조 탈리액 처리

신정훈(Shin, Jung-Hun),박영식(Park, Yeong-sik),최한나(Choi, Han-Na),이형기(Lee, Hyung-Ki) 한국지반환경공학회 2019 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2019 No.9

표면웨이브가 존재하는 유한폭 슬라이더 베어링의 지지하중 특성에 관한 연구

신정훈(Jung-Hun Shin),이기천(Gi-Chun Lee),박종원(Jong-Won Park),강보식(Bo-Sik Kang),김경웅(Kyung Woong Kim) 한국트라이볼로지학회 2013 한국트라이볼로지학회지 (Tribol. Lubr.) Vol.29 No.1

Slider bearing is a widely used load-carrying element in the industry. While a large number of studies have investigated the effect of overall surface curvature, very few have considered sinusoidal surface. Recently, consideration of surface roughness/waviness or intentional wave design has been identified as an important issue in the manufacture of hard disk driver, mechanical seal, hydraulic machine, and etc. This study investigated the load-carrying capacity of a finite-width slider bearing with a wavy surface. Film thickness ratios, length-width ratio, ambient pressure, amplitude, and partial distribution were selected as the simulation parameters. The calculation results showed that the load-carrying capacity rapidly varied at small film thickness ratio, but the waviness near the area of minimum film thickness made much more influence with an increase in film thickness ratio. As the length-width ratio of bearing was increased, ambient pressure became more influential at small film thickness ratios. Furthermore a particular partial distribution of the wavy area led to higher load-carrying capacity than did the whole distribution. Consequently, the results of this study are expected to be of use in surface micromachining of finite-width slider bearings.

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.