이산화탄소 원료 공급의 불확실성을 고려한 미세조류 기반 바이오 디젤 공급 네트워크 최적화

안유찬 ( Yuchan Ahn ) , 김정환 ( Junghwan Kim ) , 한지훈 ( Jeehoon Han )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 396~407페이지(총12페이지)

전세계적으로 화석 연료가 고갈 되면서 화석 연료를 대체할 수 있는 자원이 필요한 실정이며, 대체 자원으로는 바이오 연료가 각광을 받고 있다. 바이오 연료는 바이오 매스로부터 생산되는데 바이오 매스는 바이오 연료 및 바이오 화학제품 생산이 가능한 재생 가능 자원이다. 특히, 화석 연료를 대체하기 위하여 이산화탄소와 바이오 매스를 이용하여 바이오 연료(바이오 디젤)를 생산하는 연구가 주목을 받고 있다. 바이오 매스를 기반으로 하여 바이오 디젤을 생산하기 위해서는 바이오 디젤 생산에 필요한 원료(예, 이산화탄소, 물)와 잠재적인 바이오 매스 리파이너리 용량 및 설치위치, 생산된 바이오 디젤의 수요 도시까지의 공급을 모두 고려하는 공급 네트워크 개발이 필요하다. 바이오 매스를 이용한 바이오 디젤 공급 네트워크에 대하여 많은 연구가 수행이 되었지만, 미세조류 기반...

TAG Microalgae, Biodiesel, Supply chain network, Carbon dioxide, Uncertainty, Optimization

포화시작점에서의 운전을 위한 제어방법

안광노 ( Gwang Noh Ahn ) , 임상훈 ( Sanghun Lim ) , 성수환 ( Su Whan Sung ) , 이지태 ( Jietae Lee )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 390~395페이지(총6페이지)

몇몇 포화를 갖는 공정에서 경제적인 운전점이 포화시작점에 있게 된다. 고전적인 피드백 제어기는 포화시작점에서 동특성이 급박하게 바뀌고 포화가 된 상태에서는 피드백을 위한 정보가 없기 때문에 사용할 수가 없다. 포화점과 동특성이 알려져 있고 바뀌지 않을 때는 모델예측제어 같은 최적화를 기반으로 하는 방법들이 어려움 없이 이 제어 문제를 처리할 수 있다. 그렇지 않으면, 이 포화점과 등특성을 추적하는 적응 방법이 첨가되어야 한다. 여기서는, 이 제어 문제를 해결할 수 있는 매우 간단한 방법들로서, 최근의 slope seeking method와 relay feedback method에 기반한 두가지 제어 방법을 제안한다. 포화현상을 갖는 이차 액위제어 공정에 적용한 모사를 통하여 그 성능을 검사하였다. 모사결과는 제안하는 본 제어 방법들이 포화시작점을 5% 이내...

TAG Control on the Saturation Edge, Extremum Seeking Control, Relay Feedback Control, Vaporization, Chemical Reaction

100% 신재생에너지 자원 기반 에너지 공급을 위한 태양광, 풍력 및 바이오 발전의 통합 전략 및 경제성 평가

황해진 ( Haejin Hwang ) , 문준영 ( Junyoung Mun ) , 김지용 ( Jiyong Kim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 381~389페이지(총9페이지)

본 연구에서는 다양한 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템 구축하고, 각 시스템의 최적 전력 공급 비용을 비교분석 하였다. 특히, 풍력 및 태양광 등 대표적인 신재생에너지 생산 기술과 더불어 대형 에너지 저장 시스템 및 바이오매스 기반 전력 생산 기술을 포함함으로써, 신재생에너지 자원의 간헐성 및 에너지 공급과 수요의 불균형의 한계를 극복하였다. 본 연구에서 제안한 6가지의 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템을 실제 제주도 전력 공급 문제에 적용함으로써, 제주도 지역의 최적 에너지 시스템을 규명하였으며, 다양한 에너지 생산 기술의 조합의 효과를 분석하였다. 분석 결과, 태양광 및 풍력 기반 전력 공급 단가는 각각 0.18, 0.28 $/kWh로 개별 자원 기반의 에너지 생산 시스템의 기존 전력망을 통한 공급 단가에 비해 경쟁력이 낮았다. 또한 자원...

TAG Renewable energy, Hybrid system, Economic evaluation, EES, Optimization

Pulling rate, rotation speed 및 melt charge level 최적화에 의한 쵸크랄스키 공정 실리콘 단결정의 O₂ 불순물 최소화 설계

전혜준 ( Hye Jun Jeon ) , 박주홍 ( Ju Hong Park ) , 블라디미르아르테미예프 ( Vladimir Artemyev ) , 황선희 ( Seon Hee Hwang ) , 송수진 ( Su Jin Song ) , 김나영 ( Na Yeong Kim ) , 정재학 ( Jae Hak Jung )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 369~380페이지(총12페이지)

대부분의 단결정 실리콘 잉곳은 초크랄스키(Czochralski(Cz)) 공정으로 제조된다. 그러나 단결정 실리콘 잉곳을 제품화 및 태양 전지 기판으로 가공하였을 때 산소 불순물이 있는 경우 낮은 효율성을 나타내는 경향이 있다. 단결정 Si-잉곳의 생산을 위해서는 용융 Si를 녹인 다음 단결정 Si의 시드(Seed)로 결정화하는 초크랄스키(Cz) 공정을 도입한다. 용융된 다결정 Si-덩어리를 단결정 Si-잉곳으로 결정성장 될 때, 열 전달은 Cz-공정의 구조에서 중요한 역할을 한다. 본 연구에서 고품질 단결정 실리콘 잉곳을 얻기 위해 Cz-공정의 최적화된 설계를 구성하였다. 결정 성장 시뮬레이션로부터 결정성장을 위한 Pulling rate 및 Rotation speed에 최적의 변수값을 형성하기 위해 사용되었으며, 변형된 Cz-공정...

TAG Czochralski process, Crystal growth simulation, Oxygen, Si-Ingot, Melt charge level, Optimization

케나프 기반 합성가스 생산을 위한 공정 설계 및 경제성 평가

변재원 ( Jaewon Byun ) , 박호영 ( Hoyoung Park ) , 강동성 ( Dongseong Kang ) , 권오석 ( Oseok Kwon ) , 한지훈 ( Jeehoon Han )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 362~368페이지(총7페이지)

합성가스는 화학제품 및 수송연료의 원료로 이용되며, 최근 목질계 바이오매스의 가스화를 통한 합성가스 생산기술에 대한 연구가 다수 진행되었다. 케나프는 높은 생산성과 이산화탄소 흡수율을 가지는 목질계 바이오매스로 이산화탄소 저감을 위한 대체자원으로서 활용 가능성이 높다. 본 연구는 케나프 가스화 실험연구 데이터를 바탕으로 상용 수준의 케나프 가스화 공정을 개발하고, 해당 공정의 타당성 및 실현가능성을 평가하는 연구로서, 케나프 가스화 통합공정 설계, 열교환망 설계, 기술경제성 평가로 구성된다. 개발된 공정으로부터 생산되는 합성가스의 최소판매가격은 1 GJ당 9.55 달러로, 합성가스의 시장가격보다 낮은 것을 확인하였다.

TAG Syngas, Kenaf, Process design, Techno-economic feasibility

프로필렌의 화재 및 폭발 위험성 평가를 위한 온도 200 oC에서 산소농도와 압력의 변화에 따른 실험적 연구

최유정 ( Yu-jung Choi ) , 최재욱 ( Jae-wook Choi )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 356~361페이지(총6페이지)

프로필렌은 석유화학제품의 제조 시 기초 유분으로 산업 공정에서 널리 사용되고 있으며, 새로운 물질을 제조하기 위하여 200 oC 이상의 온도에서 합성되고 있다. 그러나 프로필렌은 인화성 가스로써 화재 및 폭발의 위험성이 존재하므로, 이를 방지하기 위하여 불활성 가스 중 가격이 저렴하고 공기 중 가장 많이 존재하는 질소를 주입하여 사용한다. 본 연구에서는 프로필렌-질소-산소를 사용하여 온도 200 oC에서 압력의 변화(0.10MPa, 0.15MPa, 0.20 MPa, 0.25 MPa)에 따른 실험적 연구를 수행하였다. 산소농도가 21%일 때 압력이 0.10 MPa에서 0.25 MPa로 상승할수록 폭발 하한계는 2.2%에서 1.9%로 감소하였으며, 폭발 상한계는 14.8%에서 17.6%로 증가하였다. 또한 최소산소농도는 10.3%에서 10.0% 로 감소하...

TAG Propylene, Explosion limit, Minimum oxygen concentration, Explosion pressure, Pressure rise rate

의약품 중간체 생산 공정의 전사적 자원 관리 및 생산 계획 수립을 위한 최적 의사결정 시스템

정창주 ( Changjoo Jeong ) , 조설희 ( Seolhee Cho ) , 김지용 ( Jiyong Kim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 346~355페이지(총10페이지)

의약 중간체 제조 공장을 포함한 정밀 화학 산업에서 생산 계획 및 전사적 자원 관리(enterprise resource planning) 관한 의사 결정은 기업 운영 효율성 최적화에 매우 주요한 연구 주제이다. 기존의 의사 결정 시스템은 공장 간의 자원 관리와 공장내 생산 계획이 분리되어, 전사적 관점에서의 전역 해를 도출하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 무선 식별 시스템(Radio Frequency Identification; RFID) 기반의 실시간 물류 관리 시스템을 이용하여 의약품 중간체 산업의 전사적 자원 관리와 최적 생산 계획 수립을 동시에 수행할 수 있는 의사결정 플랫폼을 개발하고, 실제 제조 공정에 적용하여 그 효과를 분석한다. 기존의 분리된 운영 체제와는 달린 본 연구에서 제안하는 통한 의사결정 플랫폼은 원료주문...

TAG Enterprise resource planning, Process scheduling, Pharmaceutical plant, optimization

산업단지 VOC 저감 최적가용기법(BAT) 선정을 위한 다매체 거동모델 기반 인체위해성·환경성·경제성 평가

김예린 ( Yelin Kim ) , 이가희 ( Gahee Rhee ) , 허성구 ( Sungku Heo ) , 남기전 ( Kijeon Nam ) , 리첸 ( Qian Li ) , 유창규 ( Changkyoo Yoo )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2020] 제58권 제3호, 325~345페이지(총21페이지)

본 연구에서는 다매체 퓨가시티 모델을 기반으로 Volatile organic compounds (VOCs) 방지기술의 인체위해성·환경성·경제성 평가를 수행하여 석유화학 산업단지 내 VOCs 저감을 위한 최적가용기법(Best available technology, BAT)을 선정하였다. 다매체 퓨가시티 모델을 이용하여 U-city에 소재한 석유화학 산업단지에서 배출되는 VOCs 중 Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene (BTEX)의 다매체 거동 특성과 잔류농도 분포를 예측하였다. 매체 통합 인체위해성 평가 및 민감도 분석을 이용해 BTEX의 물질별 인체위해성을 예측하고 주요 영향 변수를 규명하였으며, 다매체 환경시스템 내 잔류농도 기준의 환경성 평가와 비용-편익 경제성 평...

TAG Integrated environmental management, Best available technology, BAT, VOCs control technology, Multimedia fugacity model, Cost-benefit analysis, Human risk assessment

바이러스와 숙주

나흥식  한국화학공학회, NICE (News & Information for Chemical Engineers) [2020] 제38권 제3호, 340~341페이지(총2페이지)

본 연구에서는 다매체 퓨가시티 모델을 기반으로 Volatile organic compounds (VOCs) 방지기술의 인체위해성·환경성·경제성 평가를 수행하여 석유화학 산업단지 내 VOCs 저감을 위한 최적가용기법(Best available technology, BAT)을 선정하였다. 다매체 퓨가시티 모델을 이용하여 U-city에 소재한 석유화학 산업단지에서 배출되는 VOCs 중 Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene (BTEX)의 다매체 거동 특성과 잔류농도 분포를 예측하였다. 매체 통합 인체위해성 평가 및 민감도 분석을 이용해 BTEX의 물질별 인체위해성을 예측하고 주요 영향 변수를 규명하였으며, 다매체 환경시스템 내 잔류농도 기준의 환경성 평가와 비용-편익 경제성 평...

건축 잡상 (7) 파사드의 발전과 비정형 디자인

이양재  한국화학공학회, NICE (News & Information for Chemical Engineers) [2020] 제38권 제3호, 336~339페이지(총4페이지)

본 연구에서는 다매체 퓨가시티 모델을 기반으로 Volatile organic compounds (VOCs) 방지기술의 인체위해성·환경성·경제성 평가를 수행하여 석유화학 산업단지 내 VOCs 저감을 위한 최적가용기법(Best available technology, BAT)을 선정하였다. 다매체 퓨가시티 모델을 이용하여 U-city에 소재한 석유화학 산업단지에서 배출되는 VOCs 중 Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene (BTEX)의 다매체 거동 특성과 잔류농도 분포를 예측하였다. 매체 통합 인체위해성 평가 및 민감도 분석을 이용해 BTEX의 물질별 인체위해성을 예측하고 주요 영향 변수를 규명하였으며, 다매체 환경시스템 내 잔류농도 기준의 환경성 평가와 비용-편익 경제성 평...

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