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T 자형 단면 형상을 가진 미세채널을 이용한 입자 집중 및 분리
장재경(J. K. Jang),조영학(Y. H. Cho) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 연구에서는 간단한 SU-8 소프트리소그라피(Soft-lithography) 공정을 이용하여 다양한 T 자형 단면 T-shaped Cross-section) 형상을 가지는 미세 채널의 제작 공정을 제안하였으며, 제작된 채널들을 이용하여 점탄성 유체(Viscoelastic Fluid) 내에서 탄성-관성 집중(Elasto-inertial Focusing) 현상에 따른 미세입자들의 거동을 파악하였다. T 자형 단면 형상의 미세 채널은 포토리소그라피(Photolithography), PDMS 몰딩, 플라즈마 본딩(Plasma Bonding) 및 자가 정렬 과정을 통해 제작되었다. 포토마스크(Photomask) 디자인 및 SU-8 스핀코팅(Spin-coating) 속도 조절을 통해 다양한 채널 단면 형상을 제작할 수 있었다. 탈이온수(Deionized Water)에 PEO (Polyethylene Oxide)를 0.05 wt% 용해시킨 비뉴턴 유체에 5, 13 μm 크기의 형광입자를 섞어 입자 집중 및 분리 실험을 진행하였다. 점탄성 유체의 유속이 입자 집중에 미치는 영향을 파악하기 위해 다양한 유량(1-150 μl/min)에 대해 실험을 진행하였으며, 채널의 위 부분과 옆 부분에서의 이미지 촬영을 통해 입자의 위치를 3 차원적으로 파악할 수 있었다. 또한, 채널의 단면 형상 중 코너 부분의 각도와 T 자형 형상의 폭과 높이의 비가 탄성-관성 집중 현상에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 최종적으로 본 연구에서 제안된 T 자형 단면 형상을 가지는 미세 채널을 이용하여 입자의 크기에 따른 분리가 가능함을 보일 예정이다.
농촌형 녹색마을에 신재생에너지 보급을 위한 시설재배 및 농업기계의 CO2 배출량 분석
김종구(J.G. Kim),유영선(Y.S. Ryou),강연구(Y.K. Kang),김영화(Y.H. Kim),장재경(J.K. Jang),김현태(H.T. Kim),서광욱(K.W. Seo),이승기(S.K. Lee),조희제(H.J. Cho),강지원(J.W. Kang) 유기성자원학회 2011 유기물자원화 Vol.19 No.1
화석에너지 의존도를 줄이면서 CO2 배출량을 낮추기 위하여 정부에서는 녹색마을을 선정하고 에너지자급률을 40% 수준으로 높이려는 계획을 추진 중이다. 본 연구는 각 농업 분야 중에서 농기계의 사용과 재배 시설에 있어서의 에너지 사용량을 파악하고 이를 바이오디젤로 대체하였을 때의 CO2 저감수준을 분석하고자 하였다. 이를 위하여, 농업 각 분야별 에너지 소비수준의 분석, 그리고 실천 가능한 신재생 에너지원의 선정이 요구된다. 경종재배의 전체 연간온실가스 배출량은 5,667,258 t-CO2이고, 그 중 시설 부문은 4,932,607 t-CO2인 것으로 분석되었으며, 농업시설 부문 중 에너지원별로 보면 경유가 3,105,707t-CO2, 중유가 1,370,578 t-CO2를 배출하는 것으로 분석되었다. 우리나라 시설작물의 단위 면적당 온실가스 평균배출량은 29,418 t-CO2/ha인 것으로 나타났다. 농기계별 2007년 총에너지소비량을 살펴보면 트랙터가 284,763 kL로 가장 높게 나타났으며, 동력 경운기221,314 kL, 곡물건조기 145,524 kL, 콤바인 72,537 kL 등의 순이었다. 전라북도 G시를 대상으로 이용 중인 시설재배와 농업기계의 이산화탄소 배출량을 비교분석한 결과,바이오디젤로 전환하면 약 7% 정도의 CO2 감소효과가 있는 것으로 분석되었다. In order to reduce dependence on the fossil fuels and CO2 gas emission in farming activities, the government has pushed ahead with making the self-sufficiency of farming energy up 40% level in green villages. The objectives of this study are to survey the energy consumption of horticultural facilities or agricultural machineries, and to analyze the reduced CO2 gas emission level from fossil fuel to bio-diesel fuel. For the implement of this study, it is necessary to analyze the energy consumption level in the various sector of farming activities, and available renewable energy sources should be selected. Annual total CO2 gas emission in the tillage farming sector was analyzed as 5,667,258 t-CO2 and that in the horticultural facilities occupied 4,932,607 t-CO2, while the CO2 gas emission level of diesel fuel was 3,105,707 t-CO2, and that of the heavy oil showed 1,370,578 t-CO2. The average CO2 gas emission level of horticultural facilities in the country was analyzed as 29,418 t-CO2/ha. Among the total energy consumption of agricultural machineries, tractor used 284,763kL, power tiller spent 221,314 kL, grain drier consumed 145,524kL and combine tractor expend 72,537kL. From the comparison of CO2 gas emission level between fossil fuel and bio-diesel fuel for the horticultural facilities or agricultural machinery in G-City, Jeonbuk Province, the CO2 gas emission level can be reduced by 7% through replacing the fuel from fossil to biodiesel.
Pellet Made of Agricultural By-product and Agricultural Pellet Boiler System
강연구(Kang, Y.K.),유영선(Ryou, Y.S.),강금춘(Kcang, G.C.),김종구(Kim, J.G.),김영화(Kim, Y.H.),장재경(Jang, J.K.),이형모(Lee, H.M.) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
Biomass is considered to be a major potential fuel and renewable resource for the future. In fact, there is high potential to produce the large amount of energy from biomass around the world. In this study, to obtain basic data for practical application of wood pellet and wood pellet boiler system as heating system in agriculture, agricultural biomass resources were surveyed, pellet was made of agricultural by-product such as stem of rape, oat and rice, ricehusk and sawdust and wood pellet boiler system with capacity of 116 kW was manufactured and installed in greenhouse of 38.5m{times}32m. High heating value, bulk density and ash content of pellet made of agricultural by-product and efficiency and heating performance of this system was estimated. Rice straw was the largest agricultural biomass in 2005 and the total amount of rice straw converted into energy of 131.71{times}10^{11} kJ. And in 2005, total amount of forest' by-product converted into energy of 29,277.05{times}10^{11} kJ. High heating values of pellets made of agricultural by-products of stem and seed of rape, stem of oat, rice straw and rice husk were 16,034, 16,026, 16,089, 15,650, 15,044 kJ/kg respectively. High heating values of pellets made of agricultural by-products were 83.6% compared to that of wood pellet. Average bulk density of pellets made of agricultural by-products of stem and seed of rape, stem of oat, rice straw and rice husk was 1,400 kg/m³. Ash contents of the pellets were 6.6, 7.0, 6.2, 5.5, 33% respectively. Ash content of rice husk pellet was the largest compared to other kind of pellets. To increase efficiency of agricultural pellet boiler, the boiler adopted secondary heat exchanger. The agricultural pellet boiler designed and manufactured in this study had high efficiency of 84.2% compared to the conventional agricultural pellet boiler, when water flow rate, exhaust gas temperature and average combustion furnace temperature were 39L/min, 180?C, 680?C respectively. And pellet supplying and pausing time were 13, 43 seconds respectively. In March of 2010, prices of wood pellet, agricultural tax free diesel, diesel, kerosene were 350 won/kg, 811 won/L, 1,422 won/L, 976 Won/L respectively. Also in terms of energy, prices per same heating value were 77.8, 90.1, 158, 108.4 Won/Mcal. Energy saving rate of wood pellet was 16, 50, 39% compared to agricultural tax free diesel, diesel and kerosene respectively.
강연구 ( Kang Y. K. ),강금춘 ( Kang G. C. ),김종구 ( Kim J. K. ),김영화 ( Kim Y. H. ),장재경 ( Jang J. K. ),유영선 ( Ryu Y. S. ) 한국농공학회 2011 한국농공학회논문집 Vol.53 No.2
Biomass is considered to be a major potential fuel and renewable resource for the future. In fact, there is high potential to produce the large amount of energy from biomass around the world. In this study, to obtain basic data for practical application of agricultural and forest by-products as fuel of heating system in agriculture, agricultural and forest biomass resources were surveyed, the pelletizer with capacity of 50 kg · h<sup>-1</sup> was designed and manufactured and pellets were made by the pelletizer. High heating value, ash content, etc. of pellets made of agricultural and forest by-products were estimated. Straw of rice was the largest agricultural biomass in 2009 and the total amount of rice straw converted into energy of 299×10<sup>3</sup> TOE. And in 2009, amount of forest by-product converted into energy of 9,579×10<sup>3</sup> TOE. High heating values of pellets made of stem and seed of rape, stem of oat, rice straw and rice husk were 16,034, 16,026, 16,089, 15,650, 15,044 kJ · kg<sup>-1</sup> respectively. High heating values of pellets made of agricultural by-products were average 83.6% compared to that of wood pellet. Average bulk density of pellets made of stem and seed of rape, stem of oat, rice straw and rice husk was 1,400 kg · m<sup>-3</sup> (1.4 g · cm<sup>-3</sup>). Ash contents of the pellets were 6.6, 7, 6.2, 5.5, 33% respectively. Rice husk pellet produced the largest ash content compared to other kinds of pellets.
농촌형 녹색마을에 신재생에너지 보급을 위한 시설재배 및 농업기계의 CO<sub>2</sub> 배출량 분석
김종구,유영선,강연구,김영화,장재경,김현태,서광욱,이승기,조희제,강지원,Kim, J.G.,Ryou, Y.S.,Kang, Y.K.,Kim, Y.H.,Jang, J.K.,Kim, H.T.,Seo, K.W.,Lee, S.K.,Cho, H.J.,Kang, J.W. 유기성자원학회 2011 유기물자원화 Vol.19 No.1
화석에너지 의존도를 줄이면서 $CO_2$ 배출량을 낮추기 위하여 정부에서는 녹색마을을 선정하고 에너지 자급률을 40% 수준으로 높이려는 계획을 추진 중이다. 본 연구는 각 농업 분야 중에서 농기계의 사용과 재배 시설에 있어서의 에너지 사용량을 파악하고 이를 바이오디젤로 대체하였을 때의 $CO_2$ 저감수준을 분석하고자 하였다. 이를 위하여, 농업 각 분야별 에너지 소비수준의 분석, 그리고 실천 가능한 신재생 에너지원의 선정이 요구된다. 경종재배의 전체 연간온실가스 배출량은 $5,667,258\;t-CO_2$이고, 그 중 시설 부문은 $4,932,607\;t-CO_2$인 것으로 분석되었으며, 농업시설 부문 중 에너지원별로 보면 경유가 $3,105,707\;t-CO_2$, 중유가 $1,370,578\;t-CO_2$를 배출하는 것으로 분석되었다. 우리나라 시설작물의 단위 면적당 온실가스 평균배출량은 $29,418\;t-CO_2/ha$인 것으로 나타났다. 농기계별 2007년 총에너지소비량을 살펴보면 트랙터가 284,763 kL로 가장 높게 나타났으며, 동력 경운기 221,314 kL, 곡물건조기 145,524 kL, 콤바인 72,537 kL 등의 순이었다. 전라북도 G시를 대상으로 이용 중인 시설재배와 농업기계의 이산화탄소 배출량을 비교분석한 결과, 바이오디젤로 전환하면 약 7% 정도의 $CO_2$ 감소효과가 있는 것으로 분석되었다. In order to reduce dependence on the fossil fuels and $CO_2$ gas emission in farming activities, the government has pushed ahead with making the self-sufficiency of farming energy up 40% level in green villages. The objectives of this study are to survey the energy consumption of horticultural facilities or agricultural machineries, and to analyze the reduced $CO_2$ gas emission level from fossil fuel to bio-diesel fuel. For the implement of this study, it is necessary to analyze the energy consumption level in the various sector of farming activities, and available renewable energy sources should be selected. Annual total $CO_2$ gas emission in the tillage farming sector was analyzed as $5,667,258\;t-CO_2$ and that in the horticultural facilities occupied $4,932,607\;t-CO_2$, while the $CO_2$ gas emission level of diesel fuel was $3,105,707\;t-CO_2$, and that of the heavy oil showed $1,370,578\;t-CO_2$. The average $CO_2$ gas emission level of horticultural facilities in the country was analyzed as $29,418\;t-CO_2/ha$. Among the total energy consumption of agricultural machineries, tractor used 284,763kL, power tiller spent 221,314 kL, grain drier consumed 145,524kL and combine tractor expend 72,537kL. From the comparison of $CO_2$ gas emission level between fossil fuel and bio-diesel fuel for the horticultural facilities or agricultural machinery in G-City, Jeonbuk Province, the $CO_2$ gas emission level can be reduced by 7% through replacing the fuel from fossil to biodiesel.