바이오매스 고형연료의 반탄화 특성 및 반탄화물의 연소특성에 관한 연구

이원준 유기성자원학회 2015 유기물자원화 Vol.23 No.4

Torrefaction is a thermochemical process proceeded at the temperature around 250℃ in an inert gas condition. By torrefaction, the hemicellulose portions contained in biomass are broken down to change into the volatile gas which is removed from biomass eventually. The main purpose of biomass torrefaction is to improve the energy density of the biomass to minimize the transport energy consumption, though the flammability can be elevated for transportation. In this study two types of solid biomass fuel, waste wood and rice straw, were torrefied at various temperature range from 200℃ to 300℃ to evaluate the torrefied biomass characteristics. In addition torrefied biomass were tested to evaluate the combustion characteristics using TGA (Thermogravimetric Analysis). After the torrefaction of biomass, the C/H (carbon to hydrogen ratio) and C/O (carbon to oxygen ratio) were measured for aquisition of bio-stability as well as combustion pattern. Generally C/H ratio implies the soot formation during combustion, and the C/O ratio for bio-stability. By torrefaction temperature at 300℃, C/H ratio and C/O ratio were increased by two times for C/H and three times for C/O. The torrefied biomass showed similar TGA pattern to coal compared to pure biomass; that is, less mass decrease at lower temperature range for torrefied biomass than the pure biomass. 반탄화 공정은 약 250℃정도의 온도에서 진행되는 열화하적 반응으로, 본 반응에 의하여 바이오매스 중에 포함된 헤미세루로스가 분해되고, 휘발성 가스를 생성하여 분리되는 과정이 진행된다. 바이오매스를 반탄화하는 중요한 이유로는 반탄화에 의하여 에너지 집적도(바이오매스 단위 중량에 포함된 열량)가 증가하게 되어 수송 등에 필요한 열량이 감소하는 장점이 있는 반면, 반탄화의 결과로 생산된 반탄화물은 화재 및 분진 폭발의 위험이 높아지는 단점이 있다. 본 연구에서는 바이오매스 연료 중 목질류로서 자연 건조된 폐목재 와 초본류로서는 볏짚을 대상으로 약 200℃∼300℃범위의 온도에서 반탄화 실험을 실시하여 반탄화 후 결과물의 연료적 특성을 평가하였다. 특히 C/H(탄소와 수소 비) 및 C/O(탄소와 산소비)는 연료적 특성 중 생물학적 안정성 및 연소시 오염물질(특히 수트, Soot)과 관계되는 요소로서 중요하다. 실험 결과 반탄화에 의하여 C/H는 약 2배 증가하였으며, C/O는 약 3배 증가하였다. 이는 생물학적 안정성은 감소하여 자연적으로 분해(생분해)가 진행되는 어려운 상태로 변화되었으나, 연료 중 수소의 감소에 의하여 휘발성 가스의 생성은 감소할 수 있는 것을 나타낸다. 한편 탄화된 바이오매스의 TGA(Thermogravimetric Analysis)를 실시한 결과, 저온에서의 진행되는 열분해 부분이 상대적으로 감소하였으며, 이는 단순 바이오매스 연료에 비하여 석탄과 연소 특성이 유사할 수 있는 것으로 나타내었다.

$H_2/O_2$ 비에 따른 Hybrid HVOF 용사된 $Cr_3C_2$-7wt%(NiCr) 용사층의 특성 및 산화거동

김병희,서동수 대한용접접합학회 1997 대한용접·접합학회지 Vol.15 No.4

$H_2/O_2$ 비에 따른 Hybrid HVOF 용사된 $Cr_3C_2$-7wt%(NiCr) 용사층의 특성 및 산화거동 This study was performed to investigate the influence of fuel/oxygen ratio (F/O=3.2, 3.0, 2.8) on the characteristics and the oxidation behavior of the hybrid-HVOF sprayed $Cr_3C_2$-7wt%NiCr coatings. Decomposition and the oxidation of the $Cr_3C_2$was occured during spraying. The degree of transformation from $Cr_3C_2$to $Cr_7C_3$ was increased with decreasing the F/O ratio. The microstructural differences of the as sprayed coating with F/O ratio can not be distinguished, However, large pores were diminished and then the coatings became dense by heat treatment. Microhardness of the as-sprayed specimen which sprayed with F/O=3.0 condition was hightest ($Hv_{300}$=1140) and the hardness was increased to 1500 after heat treatment at $600^{\circ}C$ for 50hrs in air. It was supposed that hardness was increased due to the formation of $Cr_2O_3$ within $Cr_3C_2$/$Cr_7C_3$matrix and the densification of coating layer during heat treatment. Apparent activation energy for oxidation was varied from 21.2 kcal$mol^{-1}K^{-1}$ to 23.8 kcal$mol^{-1}K^{-1}$ with respect to the F/O ratio. The surface morphology was changed to porous and oxide chusters were grown after oxidation $1000^{\circ}C$ for 50 hours by the aggressive evolution of gas phase ($CrO_3$ and$CO_2$). The oxide cluster was composed of Ni and Cr.

C-S-H의 Ca/Si와 공극수의 Ca²⁺의 화학적 평형 해석 기법

윤인석 ( Yoon In-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2

C-S-H상은 콘크리트의 공학적 특성을 결정하는 수화물로서 이 물성을 정확히 규명하는 것은 대단히 중요하다. C-S-H상은 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 등의 시멘트계 재료의 반응에 의하여 생성된다. Ca/Si 비율은 시멘트의 종류와 량, 혼화재의 종류 및 치환율, 물-시멘트비 및 양생조건 등에 의존한다. C-S-H 상은 C₃S 또는 β-C₂S가 수화되어 생성되며 주로 시멘트계 재료의 강도발현에 기여한다. C-S-H 상의 화학적 성분은 일정하지 않은데, 연구자마다 상이하다. C-S-H 상은 결정구조를 갖는 규산칼슘 수화물, C-S-H(I)과 C-S-H(II)로 분류되며 불규칙적이되, 높은 표면적과 높은 공극률을 가지며, 수산기와 같은 다수의 활성체로 형성되는데 이러한 물성은 Ca/Si 비율에 의존한다. 그래서 본 연구는 C-S-H 상의 Ca/Si 비율을 결정하는 연구를 수행하였다.

C-S-H의 Ca/Si와 공극수의 Ca²⁺의 화학적 평형 해석 기법

윤인석 ( Yoon In-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2

C-S-H상은 콘크리트의 공학적 특성을 결정하는 수화물로서 이 물성을 정확히 규명하는 것은 대단히 중요하다. C-S-H상은 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 등의 시멘트계 재료의 반응에 의하여 생성된다. Ca/Si 비율은 시멘트의 종류와 량, 혼화재의 종류 및 치환율, 물-시멘트비 및 양생조건 등에 의존한다. C-S-H 상은 C₃S 또는 β-C₂S가 수화되어 생성되며 주로 시멘트계 재료의 강도발현에 기여한다. C-S-H 상의 화학적 성분은 일정하지 않은데, 연구자마다 상이하다. C-S-H 상은 결정구조를 갖는 규산칼슘 수화물, C-S-H(I)과 C-S-H(II)로 분류되며 불규칙적이되, 높은 표면적과 높은 공극률을 가지며, 수산기와 같은 다수의 활성체로 형성되는데 이러한 물성은 Ca/Si 비율에 의존한다. 그래서 본 연구는 C-S-H 상의 Ca/Si 비율을 결정하는 연구를 수행하였다.

C-S-H의 Ca/Si와 공극수의 Ca²⁺의 화학적 평형 해석 기법

윤인석 ( Yoon In-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2

C-S-H상은 콘크리트의 공학적 특성을 결정하는 수화물로서 이 물성을 정확히 규명하는 것은 대단히 중요하다. C-S-H상은 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 등의 시멘트계 재료의 반응에 의하여 생성된다. Ca/Si 비율은 시멘트의 종류와 량, 혼화재의 종류 및 치환율, 물-시멘트비 및 양생조건 등에 의존한다. C-S-H 상은 C₃S 또는 β-C₂S가 수화되어 생성되며 주로 시멘트계 재료의 강도발현에 기여한다. C-S-H 상의 화학적 성분은 일정하지 않은데, 연구자마다 상이하다. C-S-H 상은 결정구조를 갖는 규산칼슘 수화물, C-S-H(I)과 C-S-H(II)로 분류되며 불규칙적이되, 높은 표면적과 높은 공극률을 가지며, 수산기와 같은 다수의 활성체로 형성되는데 이러한 물성은 Ca/Si 비율에 의존한다. 그래서 본 연구는 C-S-H 상의 Ca/Si 비율을 결정하는 연구를 수행하였다.

소비-자본자산가격결정모형(C-CAPM)의 검증방법

구본열 ( Bon Yul Koo ) 한국금융공학회 2005 금융공학연구 Vol.4 No.1

본 연구는 Mehra-Prescott(1985)와 Hansen-Jagannathan(1991)의 연구에 기초하여 C-CAPM의 검증방법에 대하여 살펴보고 미국의 금융자료와 독일의 금융자료를 이용하여 이 두 가지의 검증방법과 실증 예를 제시하고 C-CAPM의 적합성에 대하여 살펴보고자 하였다. 구체적으로 먼저 Mehra-Prescott(1985)에 의하여 제시된 주식프레미엄모형의 유도과정을 살펴보고 Mehra-Prescott(1985)의 미국의 금융자료를 이용하여 C-CAPM을 검증하는 방법과 실증 예를 제시하였다. 두 번째는 Hansen-Jagannathan(1991)에 의하여 제시된 H-J 경계의 유도과정을 살펴보고 Mehra-Prescott(1985)의 미국의 금융자료와 Cuthbertson-Nitzsche(2004)의 독일자료에 의하여 C-CAPM을 검증하는 방법과 실증예를 제시하였다. 특히 H-J 경계에 의한 C-CAPM의 검증방법은 두 가지를 제시하였는데 첫째로, 주식시장을 대표하는 시장지수(market index)만을 이용하여 C-CAPM을 검증하는 방법과 실증 예를 제시하고 나아가 보다 일반적인 N자산의 경우에 H-J 경계를 유도하고 이를 통하여 C-CAPM을 검증하는 방법과 실증 예를 제시하였다. We have examined the test methodology on consumption-CAPM whether the C-CAPM fits the time series behavior for stock returns. Two test methodologies which are called Mehra-Prescott`s an equity premium model and Hansen-Jagannathan bounds are discussed. For the first test, the C-CAPM to fit an equity premium model requires a risk averse coefficient of γ = 48.4. But in empirical several papers from U.S. data, γ is thought to be under 2. Thus, the C-CAPM with equity premium of γ = 48.4 is rejected because the C-CAPM does not explain the high equity premium. The second test methodology by the H-J bounds with Germany data shows that the values of γ are from γ = 31 to γ = 34 which are very high coefficients of risk aversion. We find that the performance of the C-CAPM deteriorates in statistical terms. Hence, we find against the C-CAPM. Overall the C-CAPM with power utility is a poor representation of the time-series behavior of asset returns in term of statistical test on γ and cross-equation restrictions. Thus, other functional forms are needed. Epstein-Zin(1989) propose a generalized expected utility functions which separate the degree of risk aversion and the elasticity of intertemporal substitution. Cambell-Cochrane(1999) also propose the curvature of the power utility function which depends on the current level of consumption relative to its habit level of the recent past.

Effects of Dietary Vitamins C and E on Egg Shell Quality of Broiler Breeder Hens Exposed to Heat Stress

Chung, M.K.,Choi, J.H.,Chung, Y.K.,Chee, K.M. Asian Australasian Association of Animal Productio 2005 Animal Bioscience Vol.18 No.4

A feeding trial was conducted to determine whether dietary vitamin C (200 mg/kg) and vitamin E (250 mg/kg) prevent any drops in egg shell quality under heat stress in broiler breeder hens. One hundred and sixty molted Ross broiler breeders were housed randomly in an individual cage at 83 weeks of age. Four dietary treatments with forty hens and four replications per treatment were control (no additional vitamins), vitamin C-, or vitamin E-supplemented and combined supplementation of the two vitamins. After a tenday-adaptation period at 25$^{\circ}C$, the ambient temperature was kept at 32$^{\circ}C$ for a three-week-testing period. Egg production dropped dramatically over week but it did not show a significant change among treatments (p<0.05). However, egg quality parameters such as egg weight, specific gravity, shell thickness, SWUSA, puncture force and shell breaking strength from the birds fed the diet with the combined vitamins C and E were significantly improved over those of the control group during the heat stress period (p<0.05). The hens fed the vitamin C diet improved tibia breaking strength (37.16 kg), statistically higher than the birds fed the control and the vitamin E diets (p<0.05). The hens fed the control diet showed higher serum corticosterone levels, a mean of 5.97 ng/ml, than those of the other treatments (p<0.05). The heat stress resulted in elevated heterophils and decreased lymphocytes in serum, increasing the H/L ratios for all the treatments. However, the increases in H/L ratios were alleviated by feeding the diets containing vitamin C alone or together with vitamin E, although there were no significant differences in the ratio between the two groups (p<0.05). In conclusion, vitamins C (200 mg/kg) and/or E (250 mg/kg) supplemented to the diets for broiler breeder hens could prevent drops in egg shell quality and tibia bone strength under highly stressful environmental temperatures.

The effects of vertical earthquake motion on an R/C structure

Selcuk Bas,Ilker Kalkan 국제구조공학회 2016 Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Jou Vol.59 No.4

The present study investigated the earthquake behavior of R/C structures considering the vertical earthquake motion with the help of a comparative study. For this aim, the linear time-history analyses of a high-rise R/C structure designed according to TSC-2007 requirements were conducted including and excluding the vertical earthquake motion. Earthquake records used in the analyses were selected based on the ratio of vertical peak acceleration to horizontal peak acceleration (V/H). The frequency-domain analyses of the earthquake records were also performed to compare the dominant frequency of the records with that of the structure. Based on the results obtained from the time-history analyses under the earthquake loading with (H+V) and without the vertical earthquake motion (H), the value of the overturning moment and the top-story vertical displacement were found to relatively increase when considering the vertical earthquake motion. The base shear force was also affected by this motion; however, its increase was lower compared to the overturning moment and the top-story vertical displacement. The other two parameters, the top-story lateral displacement and the top-story rotation angle, barely changed under H and H+V loading cases. Modal damping ratios and their variations in horizontal and vertical directions were also estimated using response acceleration records. No significant change in the horizontal damping ratio was observed whereas the vertical modal damping ratio noticeably increased under H+V loading. The results obtained from this study indicate that the desired structural earthquake performance cannot be provided under H+V loading due to the excessive increase in the overturning moment, and that the vertical damping ratio should be estimated considering the vertical earthquake motion.

메탄, 에탄 및 프로판 가스 연료의 촉매연소에 관한 매개변수 연구

정민승(Min Seung Jung),김종민(Chongmin Kim),김만영(Man Young Kim) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.4

촉매연소는 희박조건에서 작동할 수 있을 뿐만 아니라 UHC, CO, 그리고 NOx와 같은 공해물질의 배출을 억제할 수 있기 때문에 연소효율이 좋고 환경친화적인 연소방식이다. 따라서 본 연구에서는 백금계열의 촉매를 이용한 CH₄, C₂H?, 그리고 C₃H? 연료의 촉매연소 특성에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 1차원 및 Langmuir-Hinshelwood 모델을 적용한 지배방정식을 설명한 후 촉매연소기의 설계변수, 즉, 입구온도, 과잉공기비, 그리고 공간속도가 촉매연소에 미치는 영향을 고찰하였다. 사용된 연료 중에서 C3H8의 화학적 구조 및 반응성 때문에 출구온도 및 전환율이 가장 높음을 확인할 수 있었다. Catalytic combustion is generally accepted as one of the environmentally preferred alternatives for heat and power from fossil fuels, as it has the advantage of stable combustion under very lean conditions with such low emissions as UHC, CO, and NOx. In this work, therefore, comparative numerical studies on the catalytic combustion behaviors over Pd-based catalysts have been conducted with the gaseous CH₄, C₂H?, and C₃H?. In the following, after introducing the governing equations with 1D channel and Langmuir-Hinshelwood models, numerical investigations on the catalyst performance are conducted by changing such various parameters as inlet temperature, excess air ratio, and space velocity. The numerical results show that outlet temperature and conversion of C₃H? are highest among others because of its chemical structure and reactivity.

콜타르로부터 탄소섬유 제조를 위한 프리커서용 석탄계 핏치의 제조

고효준,박창욱,조효행,유미정,김명수,임연수,Ko, Hyo Joon,Park, Chang Uk,Cho, Hyo Hang,Yoo, Mi Jung,Kim, Myung-Soo,Lim, Yun-Soo 한국재료학회 2013 한국재료학회지 Vol.23 No.5

Coal tar is the primary feedstock of premium graphitizable carbon precursor. Coal tars are residues formed as byproducts of thermal treatments of coal. Coal tar pitches were prepared through two different heat treatment schedules and their properties were characterized. One was prepared with argon and oxidation treatment with oxygen; the other was prepared with oxygen treatment at low temperature and then argon treatment at high temperature; both used coal tar to prepare coal tar pitches. To modulate the properties, different heat treatment temperatures ($300{\sim}400^{\circ}C$) were used for the coal tar pitches. The prepared coal tar pitches were investigated to determine several properties, such as softening point, C/H ratio, coke yield, and aromaticity index. The coal tar pitches were subject to considerable changes in chemical composition that arose due to polymerization after heat treatment. Coal tar pitch showed considerable increases in softening point, C/H ratio, coke yields, and aromaticity index compared to those characteristics for coal tar. The contents of gamma resin, which consists of low molecular weight compounds in the pitches and is insoluble in toluene, showed that the degree of polymerization in the pitches was proportional to C/H ratio. Using an oxidizing atmosphere like air to prepare the pitches from coal tar was an effective way to increase the aromaticity index at relatively low temperature.