마찰전기 발전기의 전기 효율을 향상하기 위한macroscale 패턴 제조 방식 연구

양준호,이재영 한국에너지학회 2020 에너지공학 Vol.29 No.1

본 연구에서는 간단하면서, 효과적이고, 지속가능성이 높은 3차원 프린터를 활용한 마찰 전기 발전기 제작 방식을 소개하고자 합니다. 본 연구는 매크로 사이즈의 표면 패턴을 생성하는 방식으로써, 새롭게 소개되는 마찰전기 발전기 제작 방식입니다. 모든 실험은 특별히 제작된 test-bed에서 수행되었으며, test-bed는 마찰을 일으키는 무게와 빈도수, 상대 습도 등을 조정할 수 있는 실험 환경입니다. 추가적으로, 본 연구를 통하여 본연구진은어떠한 공정을 거치지 않은 마찰전기 발전기에 비해 공정을 거친 마찰전기 발전기가 1.6배가량 전압의 성능이향상된 것을 확인하였습니다. 기존의 마이크로 그리고 나노 사이즈의 패턴들과 비교하여 3차원 프린터를 활용한본 연구의 방식은 제작이 훨씬 빠르고, 용이하며, 대량 생산에 적합한 방법이 될 수 있습니다.

전선에 사용되는 PVC와 PE의 재질분리를 위한 마찰하전정전선별 연구

전호석(Ho-Seok Jeon),백상호(Sang-Ho Baek),김성민(Seung-Min Kim) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계

국내에서 노후선로 교체, 송전용량 증대를 위한 전력선 교체 작업으로 매년 수백 톤의 폐 전력선이 발생되고 있다. 일반적으로 전력선은 PVC (polyvinyl chloride) 또는 PE (Polyethylene) 난연 보호 층, XLPE (cross-linked polyethylene) 절연층 그리고 전도성 구리 코어로 구성된다. 전력선의 재활용은 구리의 회수에 초점이 맞춰져 있으며, 플라스틱 외부 층은 재활용 가치가 낮아 무시되고 있다. 따라서 이러한 전력선의 플라스틱은 금속 회수 후에 대부분 소각 및 매립된다. 이러한 폐플라스틱의 소각과 매립은 심각한 환경 문제를 야기한다. 또한 폐기물 양이 증가하고 매립 용량이 감소함에 따라 점점 비싸지고 있다. 따라서 재활용과 같은 환경 친화적인 방식으로 플라스틱 폐기물을 처리하는 것에 대한 인식이 높아지고 있다. 지난 수십 년 동안, 부유, 광학, 비중, 정전선별 등과 같은 선별방법이 플라스틱의 분리를 위해 연구되어왔다. 이중 마찰하전 정전선별은 고효율, 저비용이며, 물 처리 또는 2차 오염의 우려가 없는 환경 친화성 등 다양한 이유로 많은 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 마찰하전 정전선별을 적용하여 전력선 제조업체에서 입수한 PVC와 PE의 재질분리 연구를 수행하였다. 다양한 조건을 변화하며 최적 분리 조건 및 분리효율을 규명하여 대상 시료의 본 선별법을 통한 분리 가능성을 확인하였다.

유연하고 생태학적인 기계 에너지 하비스터로서의 전기로 셀룰로오스 폴리머 마찰 전기 필름의 제작

Sontyana Adonijah Graham,Bhaskar Dudem,유재수 한국진공학회 2019 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.2019 No.8

고비중(高比重) 종말품(終末品) 폐(廢)플라스틱 대량처리(大量處理)를 위한 마찰하전(摩擦荷電) 정전선별(靜電選別) 기술개발(技術開發)

박철현,전호석,백상호,김병곤,Park, Chul-Hyun,Jeon, Ho-Seok,Baek, Sang-Ho,Kim, Bong-Gon 한국자원리싸이클링학회 2009 資源 리싸이클링 Vol.18 No.2

습식 비중선별에서 sink products로 회수된 종말품 고비중 폐플라스틱 산물의 재활용을 위한 마찰하전정전선별 실증화 연구를 수행하였다. 종말품 고비중 폐플라스틱의 재질분리에 있어 적합한 하전물질 선정을 위한 하전특성 연구결과, high density polyethylene (HDPE)재질이 가장 효과적인 하전물질로 규명되어, 이 재질을 이용하여 하전장치를 제작하였다. 실험결과 최적조건인 전극의 전기장 250 kV/m, 분리대의 위치 (-) 8 cm, 그리고 상대습도 40%이하에서 PET, PS and others 산물의 품위와 회수율이 각각 99.1%와 86.0%인 결과를 얻었다. 또한 300 kg/h 규모의 대량처리 기술을 개발하여 종말품 폐플라스틱을 2등급 이상의 RPF나 RDF로 재활용할 수 있는 즉, PVC를 1% 미만을 줄일 수 있는 선별기술을 개발하였다. In this research, we studied the scale-up triboelectrostatic process for separation of PVC from higher gravity fraction of plastic wastes produced from wet gravity separation process. High density polyethylene (HDPE) was found to be the most effective materials for a tribo-charger in the separation of plastic tailings. In a commercial scale triboelelctrostatic separator unit, using the HDPE pipe-line charger, a grade of 99.1% with PET, PS and others and a recovery of 86% was obtained under optimum conditions at over 250 kV/m electric field, a splitter position of -8 cm from the center, and less than 40% relative humidity. The developed unit can process the plastic wastes at a 300 kg/h, and the product can be utilized as RPF or RDF of over grade 2.

자동차 클러치 마찰판의 동력전달특성에 대한 실험적 고찰

이인규(I. G. Lee),이은진(E. J. Lee),신현명(H. M. Shin),이재천(J. C. Lee),류하오(H. Liu,),김종만(J. M. Kim),서형준(H. J. Seo) 유공압건설기계학회 2017 유공압건설기계학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5

The wet clutch is a type that transmits power by engaging the clutch plate submersed in the oil. The structure is complicated but it’s operational characteristic smooth and it can protect the friction surface. Since the frictional force generated on one side of the clutch disk facing is equal to the product of the normal force acting on the facing and the friction coefficient, the clutch disk facing must have a suitable friction coefficient. Also it needs to be highly abrasion resistant and durable, transition of friction coefficient should be minimal. SAE No.2, is widely used for the evaluation of the friction characteristics and durability of wet clutches. It is mainly used for analyzing the performance of disk type clutches. In this study, an SAE No.2 friction test of a clutch was conducted to obtain the friction coefficient of clutch friction plate and to analyze the characteristics.

PVC, CoPP, PMMA 혼합플라스틱의 재질 분리를 위한 마찰하전 정전선별 연구

전호석(Ho-Seok Jeon),김성민(Seung-Min Kim),정도현(Do-Hyun Jeong),백상호(Sang-Ho Baek) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2

경제적이며 우수한 물질특성을 갖춘 풀라스틱온 대체재 개발이 어려워 사용량이 꾸준히 증가하고 있으며, 이 에 따른 폐풀라스틱의 발생량도 중가하고 있다. 국내의 폐플라스틱 발생 량은 해 마다 중가하는 추세 로 2018년 817만 톤으로 690만 톤의 2015년 대비 18.4% 중가하였다. 이 중 65.6%는 재활용되고 있지만, 나머지 34.4%는 소각이나 대립되고 있어 사회적, 환경적 문제를 일으키고 있다. 소각하여 부피를 감소시키는 것이 가능한 고체 폐기물은 소각이 나 매립이 일반적 이 다. 그러 나 폐풀라스틱의 소각이나 매립은 매립지의 부족, 환경오염 동의 문제를 일으키고 있어 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 폐플라스틱의 경우, 여러 가지 재질 이 혼재해 있으면 재생이 어렵고 재생이 되더라도 제품 또는 원료로서의 가치가 현저하게 낮아진다. 특히, PVC 재질의 경우 Cl, DEHP, 왁스 동이 함유되어 있어 소각이나 매립 시 염화수소, 다이옥신, 중금속 그리고 독성첨가물 둥이 유출되어 환경 유해성이 심각한 것으로 알려져 있으며, 소각 설비의 수명 단축 및 부식을 유발하고 있다. 따라서 플라스틱의 값싼 특성을 고려한 효율적인 재질분리 기술의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 마찰하전 정전선 별올 적용하여 PVC (polyvinyl chloride)와 CoPP (copolymer polypropylene) 그리 고 PMMA (polymethyl methacrylate)가 혼합된 폴라스틱의 재질분리 연구를 수행하였으며, 전극의 세기, 공기의 세기, 분리 대의 위치 그리고 습도를 변화하며 최적 분리조건 및 분리효율을 규명하여 대상 시료의 본 선별법을 통한 분리 가능성을 확인하였다.

폐어망의 PP와 NYLON 재질분리를 위한 마찰하전 정전선별 연구

전호석 ( Ho-seok Jeon ),김성민 ( Seong-min Kim ),( Davaadorj Tsogchuluun ),백상호 ( Sang-ho Baek ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

우리나라는 석유화학공업의 발달로 미국, 일본, 독일에 이어 세계 4위의 플라스틱 생산국이며, 국민 1인당 사용량도 세계 8위 수준으로 많은 양의 플라스틱을 소모하고 있다. 그리고 여러 가지 기능적 우수성과 저가라는 경제상의 특징으로 인하여 사용량이 증가하고 있으며, 이에 따른 폐플라스틱의 발생양도 증가하고 있다. 2017년도 우리나라의 플라스틱 폐기물 발생량은 dir 790만 톤으로, 2013년부터 2017년까지 5년간 연평균 6.4%의 증가율을 보였다. 이러한 플라스틱 폐기물 재활용률은 2013년부터 2017년도까지 5년간 연평균 2.7% 증가하였으며, 2017년도 플라스틱 폐기물은 490만 톤이 재활용되었다. 나머지 260만 톤은 소각, 40만 톤은 매립의 방법으로 처리되었다. 소각하여 감용화 하는 것이 가능한 고체 산업폐기물은 소각이나 매립이 일반적이지만, 폐플라스틱의 소각이나 매립은 매립지의 부족, 환경오염 문제 등을 야기하고 있어 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구의 대상 시료인 폐어망은 대부분 재활용되지 못하고 버려지거나 방치되고 있다. 실수로, 또는 고의로 버려지는 폐어망은 바다를 떠도는 대형 플라스틱 (크기 20㎝ 이상)의 70%를 차지할 정도로 많으며, 태평양의 거대한 플라스틱 쓰레기 섬인 GPGP에서도 대형플라스틱 중 86%가 폐어망인 것으로 보고되고 있다. 따라서 자원의 효율적인 이용 및 환경문제 등을 이유로 폐어망의 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폐어망의과 PP (polypropylene)와 NYLON 혼합 폐플라스틱으로부터 NYLON 회수를 위한 마찰하전 정전선별 연구를 수행하였다. 전압의 세기, 공기의 속도, 분리대의 위치 등 다양한 조건을 변화하며, 최적 분리조건 및 분리효율을 규명하여 대상 시료의 본 선별법을 통한 분리 가능성을 확인하였다.

전자제품 폐플라스틱으로부터 PS 회수를 위한 마찰하전 정전선별 기술개발

전호석 ( Ho-seok Jeon ),백상호 ( Sang-ho Baek ),김성민 ( Seong-min Kim ),한요셉 ( Yosep Han ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

지구 부존자원의 채굴량 한계, 산업규모의 증가 등으로 인해 수요에 비해 공급량 부족 현상이 발생할 것으로 예상됨에 따라 이미 사용수명이 다한 폐기물로부터 유효한 자원을 다시 회수하는 재활용 이슈가 부각되고 있다. 특히, 근대화된 도시로부터 발생하는 폐기물은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이 중 자동차와 더불어 전자제품은 주요 ‘도시광산’으로써 중요성이 점점 증가하고 있다. 우리나라는 지난해(2016년) 약 25만 톤의 폐전자제품(냉장고, 세탁기, TV, 에어컨, 휴대폰 등)을 회수하였으며, 정책 및 제도의 개선으로 해마다 회수율은 증가하고 있는 실정이다. 이들 폐전자제품에서 모터, 고철, 비철금속 등은 재사용 및 재활용되고 있지만, 대부분의 합성수지는 압축 처리되어 매립 및 소각되고 있다. 여러 가지 기능적 우수성과 저가라는 이유로 우리나라의 플라스틱 사용량은 증가하고 있으며, 이에 따른 폐플라스틱의 발생량도 증가하고 있다. 2015년도 우리나라의 플라스틱 폐기물 발생량은 690만 톤으로, 2010년부터 2015년까지 5년간 연평균 6.4%의 증가율을 보였다. 플라스틱 폐기물의 구성 비율은 사업장배출시설계폐기물이 57.5%로 가장 큰 비중을 차지하였으며, 다음으로 생활계폐기물이 33.8%, 건설폐기물 8.7%인 것으로 조사되었다. 이러한 플라스틱 폐기물 재활용률은 2011년부터 2015년도까지 5년간 연평균 2.7% 증가하였으며, 2015년도 플라스틱 폐기물은 2014년 대비 7.4% 증가한 411만 톤이 재활용되었다. 나머지 244만 톤은 소각, 34만 톤은 매립의 방법으로 처리되었다. 소각하여 감용화 하는 것이 가능한 고체 산업폐기물은 소각이나 매립이 일반적이지만, 폐플라스틱의 소각이나 매립은 매립지의 부족, 환경오염 문제 등을 야기하고 있어 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 전자제품에서 발생하는 폐플라스틱을 대상으로 재질분리 연구를 수행하였다. 전압의 세기, 공기의 속도, 분리대의 위치, 상대 습도 등 다양한 조건을 변화하며, 최적 분리조건 및 분리효율을 규명하여 대상시료의 본 선별법을 통한 분리 가능성을 확인하였다.

Triboelectrostatic Separation of Mixed Three Kinds of Plastics by a Two-stage Separation Process

박철현,전호석,백상호,박재구,Park, Chul-Hyun,Jeon, Ho-Seok,Baek, Sang-Ho,Park, Jai-Koo The Korean Institute of Resources Recycling 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.5

유사비중의 범위에 있는 PVC, PET and PMMA 3종 혼합플라스틱의 마찰하전 정전선별이 2단계 분리공정을 통하여 수행되었다. PVC, PET and PMMA의 재질분리에 있어 효과적인 하전장치의 재질은 Polypropylene(PP) 과 high-impact polystyrene(HIPS) 임을 확인하였다. PP 싸이클론 하전장치를 이용한 1단계 분리공정에서, PVC의 품위와 회수율은 공기속도 10 m/s, 전기장의 세기 200 kV/m 이상, 분리대 위치 +2cm, 상대습도 30% 이하의 조건에서 각각 99.6%와 97.5%로 구하였으며, HIPS 싸이크론 하전장치를 이용한 2단계 분리공정으로부터, 공기속도 10 m/s, 전기장의 세기 250 kV/m, 분리대 위치 0cm, 상대습도 40% 이하의 조건에서 PMMA의 품위와 회수율을 각각 97.8%와 95.12%로 구하였다. Triboelectrostatic separation of mixed three kinds of plastics, PVC, PET and PMMA, in the range of similar gravity has been performed through a two-stage separation process. Polypropylene (PP) and high-impact polystyrene (HIPS) were found to be the most effective materials for a tribo-charger in the separation of PVC, PET and PMMA. In the 1st stage using the PP cyclone charger, PVC grade and recovery depended considerably on the air velocity (10 m/s), the relative humidity (<30%), the electric field (>200 kV/m) and the splitter position (+2 cm from the center) in the triboelelctrostatic separator unit. At an optimum condition a PVC grade of 99.6% and a recovery of 97.5% was achieved. In the 2nd stage using the HIPS cyclone charger, a PMMA grade of 98.3% and a recovery of 97.0% was obtained under the conditions of 10m/s air velocity, over 250 kV/m electric field, central splitter position and less than 40% relative humidity.

접촉하는 두 개의 PET 외팔보 진동 기반 슬라이딩 모드 마찰대전 에너지 하베스터

Kyubin Bae(배규빈),Dae-sung Kwon(권대성),Jongbaeg Kim(김종백) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.5