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남기전,김민정,이승철,황보순호,유창규 한국화학공학회 2017 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.34 No.11
Fouling is a principal constraint of membrane bioreactors (MBRs). It blocks the wide use of MBRs and aggravates the ability of MBRs. Trans-membrane pressure (TMP) is measured simply from MBRs and is a useful factor for evaluating fouling phenomena such as fouling mechanisms. Fouling mechanism diagnosis based on a measured TMP was used to evaluate MBRs operation conditions. However, diagnosis of MBR conditions is difficult due to the dynamic conditions of MBRs. Therefore, we used differential calculus, exponential weighted moving average (EWMA) and fast Fourier transform (FFT) to determine a periodic pattern for diagnosing fouling mechanisms in the dynamic operating conditions of MBRs. The periodic pattern was reflected in the operating conditions of MBRs, based on the fouling mechanism using TMP. We used two data sets obtained from pilot-scale MBR to suggest a periodic pattern and validated the proposed method using a lab-scale MBR experiment. Consequently, the suggested periodic pattern can diagnose fouling mechanisms using the proposed method, because the methods can be adjusted under the dynamic conditions of MBRs.
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차량의 선진화에 따른 기존선의 곡선부 통과속도 향상에 관한 연구
남기전(Nam Ki-Jeon),최윤식(Choi Yun-Sik),김훈(Kim Hoon),김대열(Kim Dae-Youl),김도한(Kim Do-Han) 한국철도학회 2004 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-
After a lot of hard effort during last 50 years, we have been finally beared fruit of a high speed vehicle. But, A large percentage of the existing railways are actually being lasted it"s last popularity because of the backward speed. The object of this research isn"t supposed to make an effort for developing vehicle"s speed with lower budget, but to evaluate it"s efficiency. The time has come for upgrading train"s lower speed with at the minimum of rail"s changing. To solve this problem, we are describing that is how to control a transition curve of the railway.
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남기전(Nam Ki-jun),우성원(Woo Sung-won),박종원(Park Jong-won),박성익(Park Seong-Ik) 한국철도학회 2006 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-
To overcome bad conditions of surroundings, construction cost is increased and environmental issues are sometimes rising. Because railway alignment have to be designed to improve efficiency of train performance. The efficiency of train performance is affected by train ability, railway condition, system condition etc. Among these factors, deceleration and acceleration are main factors that determine the capability of train performance. Designed railway alignment is currently verified by TPS(running time, average velocity, Input energy), however, there is no obvious criterion for applicability of deceleration and acceleration. Moreover, results due to changes of deceleration and acceleration tend to be derived irregularly in process of programming. Therefore in this study, problem of applied program is considered by investigating the results for modelled alignment. And efficiency for train performance is also examined by increasing the velocity limit of downward slope which is prescribed by Train Operation Manual.
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기후 변화 적응을 위한 벡터매개질병의 생태 모델 및 심층 인공 신경망 기반 공간-시간적 발병 모델링 및 예측
김상윤,남기전,허성구,이선정,최지훈,박준규,유창규,Kim, SangYoun,Nam, KiJeon,Heo, SungKu,Lee, SunJung,Choi, JiHun,Park, JunKyu,Yoo, ChangKyoo 한국화학공학회 2020 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.58 No.2
본 연구에서는 발병 횟수가 빠르게 증가하고 있는 벡터매개질병(vector-borne disease) 중 하나인 쯔쯔가무시증의 발병 특성을 공간적 그리고 시간적으로 분석하고 기후변화 시나리오에 따른 미래 발병 특성을 예측하였다. 쯔쯔가무시증의 공간적 분포와 발병률을 예측하기 위하여 환경 그리고 사회 변수의 공간적 특성을 이용하여 maximum entropy(MaxEnt) 생태 모델을 구성하고, 주요 변수의 쯔쯔가무시증 발병에 관한 상관관계를 분석하였다. 공간 특성 중 환경변수인 고도 및 기온이 주요한 변수로 분석되었으며, 이는 쯔쯔가무시증의 매개체인 털진드기의 생육 환경과 주요 관련이 있는 것으로 나타났다. 쯔쯔가무시증의 시간적 발병 횟수는 심층 인공 신경망 모델기반 예측을 하였으며, 특히 쯔쯔가무시증의 주요 특성인 지연 효과를 고려하여 모델을 구성하였다. 심층 인공 신경망을 이용한 예측 결과 여름철의 기온, 강우량, 그리고 습도가 털진드기의 활동에 주된 관련이 있으며 가을철의 쯔쯔가무시증 발병 횟수에 영향을 끼치는 것으로 확인 되었다. 또한, 기존 통계적 예측 모델과 비교하였을 때, 심층 인공 신경망 기반 예측 모델의 예측 정확성이 우수함을 확인하였다. 공간적 그리고 시간적 모델에 기후 변화 시나리오를 이용하여 2040년의 쯔쯔가무시증 발병 특성을 예측한 결과, 최대 발병률이 8% 증가, 발병률이 높은 지역이 9% 확대, 그리고 주된 발병 기간이 2개월 증가하였다. 본 연구 결과를 통해 쯔쯔가무시증의 공간적 및 시간적 발병 특성 분석을 통하여, 공중보건 측면에서 벡터매개 질병 발병 요인 규명을 통해 주민 건강을 위한 질병 관리 및 예측에 기여할 수 있을 것으로 기대한다. This study was carried out to analyze spatial and temporal incidence characteristics of scrub typhus and predict the future incidence of scrub typhus since the incidences of scrub typhus have been rapidly increased among vector-borne diseases. A maximum entropy (MaxEnt) ecological model was implemented to predict spatial distribution and incidence rate of scrub typhus using spatial data sets on environmental and social variables. Additionally, relationships between the incidence of scrub typhus and critical spatial data were analyzed. Elevation and temperature were analyzed as dominant spatial factors which influenced the growth environment of Leptotrombidium scutellare (L. scutellare) which is the primary vector of scrub typhus. A temporal number of diseases by scrub typhus was predicted by a deep neural network (DNN). The model considered the time-lagged effect of scrub typhus. The DNN-based prediction model showed that temperature, precipitation, and humidity in summer had significant influence factors on the activity of L. scutellare and the number of diseases at fall. Moreover, the DNN-based prediction model had superior performance compared to a conventional statistical prediction model. Finally, the spatial and temporal models were used under climate change scenario. The future characteristics of scrub typhus showed that the maximum incidence rate would increase by 8%, areas of the high potential of incidence rate would increase by 9%, and disease occurrence duration would expand by 2 months. The results would contribute to the disease management and prediction for the health of residents in terms of public health.
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수소 생산을 위한 Sulfur-Iodine Cycle 분젠반응의 Pilot-Scale 공정 모델 개발 및 공정 최적화
박준규,남기전,허성구,이종규,이인범,유창규,Park, Junkyu,Nam, KiJeon,Heo, SungKu,Lee, Jonggyu,Lee, In-Beum,Yoo, ChangKyoo 한국화학공학회 2020 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.58 No.2
Sulfur-Iodine cycle (SI cycle)은 요오드와 황을 첨가하여 최종적으로 물을 열화학적으로 분해하여 산소와 수소를 생산하는 공정으로 황산분해, 요오드화 수소 분해, 분젠반응 등 세가지 반응들로 이루어져 있다. 분젠 반응은 두가지 공정 중간에 존재하므로 두 반응에 필요한 화학물을 조달하는 역할로 이에 대한 상분리 및 반응기에 대한 분석이 중요하다. 본 연구에서는 50 L/hr 수소를 생산하는 pilot scale의 Sulfur-Iodine Cycle 중 분젠 공정에 대한 모사, 민감도 분석, 민감도 분석을 토대로한 각각 상분리기와 분젠 반응기에 대한 최적 조건을 제시하였다. 열역학 물성치의 계산을 위해 Electrolyte Non-Random Two Liquid (ELECNRTL) model 사용하였다. 모델에 대한 신뢰도 확보를 위해서 실제 pilot scale의 공정 데이터와 검증을 수행하였다. 반응기의 종류를 선정하기 위해 Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)과 Plug Flow Reactor (PFR) 동일한 온도 및 부피 변화에서 SO<sub>2</sub> 전환율을 비교하였다. 상분리기 선정을 위해 3상 분리 시스템(기체-액체-액체)과 액체-기체 분리 후 액체-액체 구조에서 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 상과 HI<sub>X</sub> 상에서의 불순물들을 비교하였다. PFR에서 온도, 지름, 길이를 결정 변수로 SO<sub>2</sub> 전환율을 최대화 하기 위한 최적화를 수행하였는데, 온도 121 ℃와 PFR의 지름이 0.20 m 및 길이 7.6 m 일 때 SO<sub>2</sub> 전환율이 98% 최적 결과임을 확인하였다. 기존 pilot scale과 동일한 운전 조건 하에 PFR의 지름 3/8 inch, 길이 3.0 m, 120 ℃ 일 때 인입 몰량인 I<sub>2</sub> 및 H<sub>2</sub>O를 결정 변수로 SO<sub>2</sub> 전환율에 대한 최적화를 수행하였을 때, SO<sub>2</sub> 전환율이 10% 일때 H<sub>2</sub>O 및 I<sub>2</sub> 의 인입 몰량은 각각 17%와 22%로 감소하였다. 앞선 조업 조건 최적화 조건 (121 ℃, 지름 0.20 m, 길이: 7.6 m) 경우에는 SO<sub>2</sub> 전환율이 98% 일 때 H<sub>2</sub>O가 1% 그리고 I<sub>2</sub>가 7% 감소하였다. 상분리기에서 HI<sub>X</sub> 상내 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 최소화하는 목적함수에서 그에 상응하는 온도, I<sub>2</sub>와 H<sub>2</sub>O를 결정 변수로 설정하였을 때, H<sub>2</sub>O 몰량이 기존공정보다 17% 감소하고 I<sub>2</sub> 몰량이 24% 감소하였을 때 최소 불순물이 생성하였다. Simulation study and validation on 50 L/hr pilot-scale Bunsen process was carried out in order to investigate thermodynamics parameters, suitable reactor type, separator configuration, and the optimal conditions of reactors and separation. Sulfur-Iodine is thermochemical process using iodine and sulfur compounds for producing hydrogen from decomposition of water as net reaction. Understanding in phase separation and reaction of Bunsen Process is crucial since Bunsen Process acts as an intermediate process among three reactions. Electrolyte Non-Random Two-Liquid model is implemented in simulation as thermodynamic model. The simulation results are validated with the thermodynamic parameters and the 50 L/hr pilot-scale experimental data. The SO<sub>2</sub> conversions of PFR and CSTR were compared as varying the temperature and reactor volume in order to investigate suitable type of reactor. Impurities in H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> phase and HI<sub>X</sub> phase were investigated for 3-phase separator (vapor-liquid-liquid) and two 2-phase separators (vapor-liquid & liquid-liquid) in order to select separation configuration with better performance. The process optimization on reactor and phase separator is carried out to find the operating conditions and feed conditions that can reach the maximum SO<sub>2</sub> conversion and the minimum H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> impurities in HI<sub>X</sub> phase. For reactor optimization, the maximum 98% SO<sub>2</sub> conversion was obtained with fixed iodine and water inlet flow rate when the diameter and length of PFR reactor are 0.20 m and 7.6m. Inlet water and iodine flow rate is reduced by 17% and 22% to reach the maximum 10% SO<sub>2</sub> conversion with fixed temperature and PFR size (diameter: 3/8", length:3 m). When temperature (121℃) and PFR size (diameter: 0.2, length:7.6 m) are applied to the feed composition optimization, inlet water and iodine flow rate is reduced by 17% and 22% to reach the maximum 10% SO<sub>2</sub> conversion.
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