University of Ulsan Open Access Korea
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Experimental study on the spray characteristics of an internal mixing twin-fluid nozzle in crossflow
No full text본 연구에서는 횡단 유동 조건에서 작동하는 내부 혼합형 이유체 노즐의 분무 특성과 액적 거동을 실험적으로 규명하였다. 내부 혼합형 이유체 노즐은 우수한 미립화 효율과 분무 성능 덕분에 연소, 도장, 냉각 등 다양한 산업 분야에서 상당한 활용 잠재력을 지니고 있으나, 분무 하류 영역을 포함한 전반적인 유동 특성에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 이유체 노즐의 대표적인 작동 변수인 기체-액체 질량 유량비(GLR)와 횡단 유동 레이놀즈 수(Rec)를 변화시키며, Particle Image Velocimetry 및 Shadowgraph 기법을 사용하여 전체 분무 유동장을 상세히 분석하였다.
GLR과 Rec의 변화에 따라 분무 특성과 액적의 거동이 현저히 달라지며, 이는 주로 큰 액적과 횡단 유동 사이의 상호작용에 기인한 것으로 나타났다. 특히 횡단 유동 조건에서 생성된 강력한 전단층과 난류 혼합 메커니즘이 분무 궤적 및 액적 크기 분포에 직접적인 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 속도장, 와도장, Okubo-Weiss 매개변수, 레이놀즈 전단 응력에 대한 정량적 분석을 통해 횡단 유동 조건에서의 복잡한 유동 구조와 액적 동역학에 대한 심층적인 이해를 도출하였다. 또한, 특정 조건에서 액적들이 하류에서 유착에 의한 재성장을 나타내었으며, 이는 액적 간의 상호작용이 액적 분포 균일성과 분무의 효율성에 중요함을 시사한다.
본 연구의 결과는 횡단 유동 조건에서 내부 혼합형 이유체 노즐의 분무 특성에 대한 학문적 이해를 확장하며, 나아가 작동 조건을 최적화하여 액적 크기 제어와 분포 균일성을 개선함으로써 산업 분야에서 에너지 효율성과 분무 성능을 극대화할 수 있는 지침을 제공한다.|This study experimentally examined the spray characteristics and droplet dynamics of an internal-mixing twin-fluid nozzle operating under cross-flow conditions. Owing to their high atomization efficiency and superior spray performance, such nozzles possess considerable potential for industrial processes including combustion, coating, and cooling, etc. However, the overall flow characteristics, especially those developing in the downstream spray region, have yet to be comprehensively investigated. Accordingly, two representative operating parameters, the gas-to-liquid mass-flow ratio (GLR) and the cross-flow Reynolds number (Rec) were systematically varied, and the complete spray field was quantified using particle image velocimetry and a shadowgraph technique.
Variations in GLR and Rec produced pronounced variations in spray behavior and droplet dynamics, primarily attributable to momentum exchange between large droplets and the cross-flow. The intense shear layers and turbulent-mixing mechanisms generated in the gas stream exerted a direct influence on the jet trajectory and droplet-size distribution. Quantitative maps of velocity and vorticity, together with evaluations of the Okubo–Weiss parameter and Reynolds shear stress, provided a comprehensive depiction of the complex flow structures and droplet kinematics that emerge under these conditions. In addition, under specific operating regimes, droplets exhibited downstream coalescence-induced growth, underscoring the critical role of inter-droplet interactions in determining size uniformity and atomization efficiency.
Collectively, the results advance the fundamental understanding of internal-mixing twin-fluid sprays in cross-flows and furnish practical guidance for optimizing GLR and Rec. Such optimization enables precise control of droplet size and distribution uniformity, thereby enhancing energy efficiency and spray performance in industrial applications.Maste
Experience of Operating Room Nurse’s Role Transition to Surgical Assistant Nurse during a Resident strike
No full text국내 의료기관들은 전공의 수급불균형, 복잡하고 다양한 의료서비스에 대한 환자 요구도의 증가, 의료분쟁 심화 등의 문제를 해결하기 위해 전담간호사를 적극적으로 활용해 왔다. 특히 전공의 근무 중단으로 인한 의료 공백 상황에서 전담간호사의 역할은 더욱 중요해지고 있으며, 상급종합병원에서는 수술 보조 업무만을 전담하는 수술전담간호사(Surgical Assistant; SA) 인력을 확대하여 수술의 연속성을 확보하고 의료 공백을 최소화하기 위한 노력을 지속하고 있다. 본 연구는 전공의 근무 중단 기간 중 수술실간호사에서 수술전담간호사로 역할 전환되어 근무한 경험에 대한 의미와 본질을 이해하고자 하는 현상학적 질적 연구이다. 본 연구의 참여자는 수도권 소재 3 개의 상급종합병원에서 근무하고 있는 수술전담간호사 중 전공의 근무 중단으로 인한 의료공백 기간에 수술실간호사에서 직무 변경되어 수술전담간호사 역할을 하고 있는 15 명의 간호사이며, 자료수집은 2025 년 3 월 6 일부터 5 월 9 일까지 대면 또는 비대면(ZOOM)을 통한 개별 심층 면담으로 이루어졌다. 면담 소요 시간은 평균 1인당 60 분 정도 소요되었다. 자료 분석은 Colaizzi(1978)가 제시한 현상학적 방법 7단계에 따라 분석하였으며, 그 결과 38개의 주제, 12 개의 주제 모음, 5개의 범주가 도출되었다. 5개의 범주는 ‘수술전담간호사로의 첫걸음’, ‘수술전담간호사로 적응하는 과정에서 겪어내야 했던 고군분투’, ‘간호와 진료의 경계 위를 걷는 수술전담간호사’, ‘수술전담간호사로 부쩍 성장하게 된 나’, ‘뉴노멀(New normal)로의 전환과 역할 정착을 위해 필요한 제도적 보완’이다. 전공의 근무 중단으로 인한 의료 공백이 가져온 복합적 상황에서 수술전담간호사를 선택하였고, 초보 전담간호사로서 다양한 어려움을 경험했다. 익숙하지 않은 업무를 잘 해내야 하는 부담감과 불분명한 업무 범위 속에서 간호사도 의사도 아닌 정체성의 혼란을 겪기도 하였다. 그럼에도 불구하고 수술실간호사의 경력을 기반으로 수술전담간호사 역할에 적응해 가며 수술에 대한 시야가 확장되고, 간호 업무 역량이 향상되는 긍정적 경험도 함께 나타났다. 수술전담간호사들은 체계적인 교육이 부재한 상황 속에서도 독학과 반복적인 노력을 통해 칭찬과 인정을 받게 되었고, 수술 진행에 실질적인 기여를 하는 존재로 자리매김하였다. 참여자들은 이러한 역할이 일시적인 대응을 넘어 새로운 업무 체계로 정착되어 가고 있으며, 이를 위해 체계적인 교육 시스템과 제도적인 기반 마련이 필요하다고 인식하고 있다. 본 연구 결과로 수술전담간호사의 경험을 심층적으로 이해할 수 있었으며 향후 한국의 현실에 맞게 수술전담간호사가 간호 영역으로 정착되어 발전하기 위한 정책 개발에 기초자료 제공에도 기여할 것이다. 주요어: 전공의 근무 중단, 수술전담간호사, 역할 경험, 현상학적 연구Maste
A Study on comparative analysis of the implementation status of safety and health management systems in construction company and construction safety evaluation indicators
No full text건설업체 안전보건관리 체계구축 이행실태와 건설안전 평가지표의 비교분석에 관한 연구 울산대학교 일반대학원 산업경영공학과 박 정 재 본 연구는 국내 건설업의 산업재해 예방을 위한 제도적 실효성을 확보 하기 위한 실증적 분석을 목적으로 하였다. 건설업은 다양한 위험 요인이 상존하는 대표적인 고위험 업종으로, 특히 중소규모 건설업체는 안전관리 역량이 취약하여 사고사망만인율이 높게 나타난다. 이에 정부는 「산업안전보건법」 및 「중대재해처벌법」의 제·개정과 함께, 건설안전 지표를 도입하여 건설업체의 안전보건관리 역량을 계량화하고 국가계약 제도에 반영하고 있다. 본 연구에서 이용한 지표는 건설업체 설문조사를 바탕으로 한 안전보건 관리체계 이행실태, 산업재해예방활동 실적평가, 사고사망만인율 등으로 구성되며, 이들 요소 간 비교분석을 통하여 지표의 실효성을 검토 하고자 하였다. 연구 대상은 시공능력평가 상위 1,000위 종합건설업체 중 실적평가 자료를 제출한 157개사로 하였으며, P-D-C-A(계획-실행- 점검-개선) 기반의 49문항 설문조사를 통해 데이터를 수집하였다. 이행 실태 점수, 실적평가 점수, 사고사망만인율 간의 비교분석은 SPSS 통계 프로그램을 이용하여 도출하였다. 분석 결과, 이행실태와 실적평가 점수 간에는 유의한 양의 관계(β=0.19, p<0.05)가 확인되었으며, 이행 수준이 높을수록 실적평가 점수가 높게 나타났다. 그러나 두 지표와 사고사망만인율 간에는 통계적으로 유의한 관계가 나타나지 않았으며, 이는 사망사고는 보다 다양한 요인에 의해 영향을 받는다는 점을 시사한다. 또한 도급업체 안전관리, 보건관리자 정규직 채용, 인센티브 제도운영 등에서 낮은 이행 수준이 확인되었다. 실적평가 점수는 상위 점수대에 업체들이 몰려 있는 천장효과가 나타 났으며, 이는 지표의 평가 기능이 제한적일 수 있음을 시사한다. 따라서 기존 평가방식에 대한 개선 필요성이 제기되며, 단순한 이행 여부를 넘어서 실제 성과와 연계된 복합지표의 도입이 요구된다. 이를 통해 건설업체 간의 차별적인 안전보건관리 수준을 보다 정밀하게 반영할 수 있을 것이다. 결론적으로, 건설업체의 안전보건관리 이행수준은 실적평가 점수에 긍정적인 영향을 미치지만, 사고사망 예방성과와의 직접적 연결은 미흡 하였다. 이에 따라 앞으로는 단기적 실적 중심 평가에서 벗어나, 이행 수준과 안전성과를 통합한 복합지표 도입, 고위험군 업체에 대한 맞춤형 관리, 평가 방식의 세분화 등 제도적 정비가 요구된다. Key Word : 안전보건체계구축, 산업재해예방활동 실적평가, 사망만인율, 건설 안전지표, 안전보건경영시스템Maste
Development of a Signal Processing Algorithm and Research on Deep Learning-Based Condition Classification for Machine Tool Health Diagnosis
No full text본 연구는 글로벌 제조업의 경쟁력 강화와 국내 제조 산업의 디지털 전환에 발맞춰 공작기계 설비에서 발생하는 주요 결함을 효과적으로 진단하고 효율적으로 데이터를 관리하기 위한 회전 성분 기반의 신호처리 알고리즘을 제안한다. 또한 제안한 신호처리 알고리즘을 활용한 딥러닝 기반의 상태 분류 알고리즘 및 설명 가능한 인공 지능에 대한 연구를 수행하였다. 연구에서 활용된 데이터는 MCT 테스트베드를 통해 구축되었으며, 설비에서 발생할 수 있는 정상, 베어링 결함, 기어 결함, 공구 결함 상태를 모사한 뒤 다양한 절삭 속도와 환경에서 재료를 가공하는 동안 수집하였다. 이후 취득된 데이터를 각 결함별로 시계열 분석과 속도, 가속도, 포락 스펙트럼 분석을 통해 절삭 및 결함과 관련된 성분들을 집중적으로 분석하였다. 연구에서 제안하는 신호처리 기법은 회전 성분 기반의 처리 방식을 통해 절삭 공정에서 발생하는 저주파 영역의 주요 배수 성분의 특성을 보존하면서 대용량 진동 데이터를 효과적으로 압축하는 목적으로 설계되었다. 이는 저주파 영역에서는 세밀한 샘플링을, 고주파 영역에서는 넓은 샘플링을 적용하여 절삭 공정의 특징을 유지하면서도 저장 비용을 낮출 수 있는 효율적인 데이터 관리 방식을 제공한다. 또한 특정 인자를 통해 통합된 데이터 구조를 제공하여, 서로 다른 설비와 환경에서 수집된 데이터를 동일한 형식으로 변환할 수 있는 장점을 지니며 산업 간 데이터 표준화의 기반을 마련한다. 딥러닝 알고리즘으로는 결함 진단 분야에서 널리 활용되는 1D CNN 과 TabNet 을 주파수 도메인에서 활용하여 연구에 적용한다. 1D CNN 은 필터 기반의 특징 추출 메커니즘을 통한 학습을 제공한다. TabNet 은 Sparse Attention 메커니즘을 활용하여 데이터의 주요 특징을 단계적으로 선택하여 학습하고, 설명 가능성을 제공함으로써 예측 결과의 신뢰성을 높일 수 있다. 특히 TabNet 의 특징 선택 메커니즘과 제안하는 회전 성분 기반의 신호처리를 통해 결함 분류에 활용되는 중요한 회전 성분의 특징을 효과적으로 학습하고, 결함 분류에 중요하게 사용된 회전 성분의 특징들을 시각적으로 제시하여 설명 가능성을 제공하는 것을 목적으로 한다. 연구의 결과로 제안된 신호 처리 알고리즘과 딥러닝 알고리즘의 결합이 MCT 설비의 결함 분류 문제에 효과적으로 작용함을 확인하였다. 제안된 신호처리 적용 유무에 따라 각 학습 모델의 결과를 분석하였을 때, 제안된 신호처리 데이터 셋을 통해 학습된 1D CNN 과 TabNet 모델 모두 결함 분류 성능이 향상되었다. 특히 TabNet 의 경우 신호처리가 적용되지 않은 단순한 주파수 데이터로 학습한 경우 비교적 낮은 검증 정확도와 높은 변동성을 보였다. 하지만 신호처리가 적용된 데이터를 학습에 사용했을 때 Sparse Attention 메커니즘을 통해 특정 회전 성분의 특징을 효과적으로 학습하여 높은 성능 개선을 보였다. 센서의 설치 위치 및 민감도와 절삭 속도 차이에 따른 분석에서도 TabNet 알고리즘과 제안된 신호처리의 결합이 큰 성능 향상을 보이는 것을 확인했다. 설명 가능성에 대한 분석에서는 TabNet 과 제안된 신호처리를 통해 회전 성분의 특징 중요도를 시각적으로 확인하였다. 또한 결함 별로 TabNet 의 Step 이라는 학습 단위에서 선택된 특징의 경향성을 분석하는 것이 가능하였다. 이는 기존의 블랙박스 특성의 딥러닝 모델과 차별화되는 특징으로 각 단계별로 중요한 회전 성분의 특징 구간을 식별하고 결함 분류에 대한 설명 가능성을 제시한다. 결론적으로, 제안된 신호처리 알고리즘과 딥러닝 알고리즘의 결합이 MCT 설비에서의 결함 진단에 효과적으로 작용하는 것을 입증하였다. 또한 TabNet 모델의 설명 가능성은 결함 진단 분야에서 단순한 예측 성능을 넘어 중요한 회전 성분 특징을 시각적으로 분석하고, 결함 원인에 대한 이해를 증진시키는 데 기여할 수 있음을 보여주었다. 이러한 결과는 제조 산업의 디지털 전환 및 스마트 팩토리 발전에 있어 실질적인 데이터 활용 방안을 제시하며, 다양한 설비와 환경에서의 적용 가능성을 높이는 신뢰성 있는 진단 모델 개발에 기여할 것으로 기대된다.
주제어: 공작기계(Machine Tool), 상태 분류(Condition Classification), 신호처리(Signal Processing), 딥러닝(Deep Learning), TabNet, 1D-CNN, 설명가능한 인공지능(Explainable AI, XAI)Maste
Spintronics in W alloys: First-principles calculations
No full text지난 수십 년 동안, 밀도 범함수 이론(DFT)은 응집물질물리학에서 널리 활용되어 왔습니다. DFT 계산은 전자 밴드 구조, 자기적 특성 등 물질의 다양한 특성에 대한 통찰을 제공해왔습니다. DFT는 물질의 기본적 이해를 심화시켰을 뿐만 아니라, 물질 설계에도 기여해왔습니다. 최근에는 스핀트로닉스가 차세대 메모리 기술로 주목받고 있습니다. 이러한 맥락에서, 스핀 홀 효과(SHE)를 통해 생성되는 순수 스핀 전류는 현대 스핀트로닉스에서 핵심적인 역할을 합니다. 특히, 큰 SHE는 스위칭 전류(Ic)와 열을 줄이는 데 필수적이며, 이를 통해 낮은 Ic와 열 감소, 빠른 작동, 높은 데이터 저장 밀도가 가능해집니다. 따라서, 큰 SHE를 갖는 물질을 찾고, 그 메커니즘을 이해하는 것은 스핀트로닉스 응용 최적화를 위해 매우 중요합니다.
본 논문에서는 DFT 계산을 이용하여 W 합금의 스핀 홀 전도도(SHC)와 Co 치환이 Mn3Ga의 구조 및 자기적 특성에 미치는 영향을 조사하였습니다. 논문의 구성은 다음과 같습니다. 제1장에서는 SHE 및 관련 현상의 기본 개념을 검토하며 제2장에서는 DFT의 기본 원리에 대한 요약을 제공합니다.
제3장에서는 W-X 합금(X = N, Si, Ti)의 SHC를 조사합니다. 모든 경우에 대해 형성 에너지를 계산하며 SHC 조사를 위해 Berry 곡률 및 대칭성을 분석합니다. 도핑되지 않은 순수 β-W는 -818 S/cm의 SHC를 가집니다. X = N의 경우, W2N은 -966 S/cm의 SHC를 나타내며, 이는 β-W보다 현저히 증가한 것으로, 페르미 준위(EF) 근처의 안티크로싱 점에서 나타나는 큰 음의 스핀 Berry 곡률(Ω < 0)에 기인합니다. X = Si의 경우, W-Si 합금은 3.13% Si에서 -1306 S/cm의 SHC를 나타냅니다. X = Ti의 경우, Ti가 12.5% 도핑된 합금이 W-X 합금 중에서 가장 큰 값인 -1461 S/cm를 가집니다. 이는 β-W보다 78.61% 증가한 값입니다. W-Si 및 W-Ti 합금의 경우, 도핑으로 인해 축퇴된 밴드가 나뉘어지고 EF가 조정됩니다. 이것으로 Ω < 0와 SHC를 증가시키는 결과가 나타납니다. 또한, 실험적 종단 저항을 이용하여 스핀 홀 각(θSH)을 추정한 결과, W-X 합금은 순수 W 및 기타 중금속 합금에 비해 훨씬 높은 θSH를 보입니다.
제4장에서는 Co 치환이 Mn3Ga의 구조 및 자기적 특성에 미치는 영향을 조사합니다. Co가 없는 경우, Mn3Ga는 준강자성(ferrimagnetism)과 정방구조를 가집니다. Co 치환에 따라, Co 농도(x)에 따라 Mn3Ga는 x ≤ 0.5일 때는 정방구조, x ≥ 0.5일 때는 입방 구조를 선호하며, 준강자성은 x에 상관없이 유지됩니다. 두 Mn의 자기 모멘트는 x에 따라 크게 변하지 않지만, Co 자기 모멘트는 두 구조에서 다르게 나타나 총 자기 모멘트(Mtot)에 특성이 다르게 나타납니다. x ≤ 0.5일 때, 정방정 구조에서는 Co 자기 모멘트가 거의 사라져 x에 따라 Mtot이 감소합니다. 반면, x ≥ 0.5일 때, 입방정 구조에서는 Co 자기 모멘트가 약 1μB로 나타나 Mtot이 증가합니다. 이처럼 역설적으로 작은 Co 모멘트를 설명하기 위해 자기 교환 상호작용을 조사합니다. x ≤ 0.5의 경우 Co와 Mn 사이의 교환 계수가 x ≥ 0.5의 경우보다 훨씬 작은 것으로 나타납니다.
마지막으로, 제5장에서 본 논문의 내용을 요약하며 결론을 제시합니다.
Over past decades, density functional theory (DFT) has been widely used in condensed matter physics. DFT calculations have provided insights into the electronic band structure, magnetic properties, and so on. DFT has not only advanced fundamental understanding of materials but also contributed to material designs. Nowadays, spintronics have attracted attention for next-generation memory technologies. In this context, pure spin current generated through the spin Hall effect (SHE) plays a pivotal role in modern spintronics, where large SHE is essential for reducing switching currents (Ic) and heat, resulting in a low Ic and heat reduction, rapid operation, and high data storage density. Therefore, finding materials with large SHE as well as understanding the mechanism are crucial to optimize the spintronics applications.
In this dissertation, we investigate spin Hall conductivity (SHC) of W alloys, and structure and magnetism of Mn3Ga upon Co substitution using DFT calculation. The outline of the dissertation is following. In Chapter 1, we review the basics of SHE and its relevant phenomena. In Chapter 2, we provide a summary of the fundamental basics of DFT.
In Chapter 3, we explore SHC of W-X alloys with X = N, Si, and Ti. For all, we have calculated formation energy. Additionally, we performed the Berry curvature and the symmetry analysis. Without doping, pure β-W has SHC of -818 S/cm. For X = N, W2N exhibits SHC of -966 S/cm, significant increase over β-W, attributed to a large negative spin Berry curvature (Ω < 0) from the anti-crossing point near the Fermi level (EF). For X = Si, W-Si alloys show even larger SHC of -1306 S/cm at 3.13% Si. For X = Ti, W-Ti alloys reach the largest SHC of -1461 S/cm at 12.5% Ti among W-X alloys, 78.61% increase over β-W. For W-Si and W-Ti alloys, band structure is engineered upon doping effect, including tuning EF and band degeneracy lifting, resulting in an enhancement of Ω < 0 and SHC. Furthermore, compared with experimental results, we estimate spin Hall angle (θSH) using experimental longitudinal resistivity. Notably, W-X alloys exhibit much higher θSH compared to pure W and other heavy metal alloys.
In Chapter 4, we investigate the structural and magnetic properties of Mn3Ga upon Co substitution. Without Co, Mn3Ga is in tetragonal phase of ferrimagnetism. With Co substitution, depending on Co concentration (x), Mn3Ga prefers tetragonal (cubic) phase when x ≤ 0.5 (x ≥ 0.5), where ferrimagnetism is robust regardless of x. While magnetic moments of two Mn do not vary significantly with x, Co magnetic moment in two phases are different, leading to distinct features in total magnetic moment (Mtot). When x ≤ 0.5, in tetragonal phase, Co magnetic moment is vanishingly small resulting in decrease of Mtot with x. In contrast, when x ≥ 0.5, in cubic phase, Co magnetic moment is roughly 1μB, which is responsible for an increase of Mtot. To elucidate the counterintuitively small Co moment, the magnetic exchange interaction is investigated, where the exchange coefficient between Co and Mn is much smaller in x ≤ 0.5 case than x ≥ 0.5 one.
Finally, we conclude this dissertation with summary given in Chapter 5.Docto
Air Stability and Interfacial Compatibility of Surface Engineered Argyrodite-type Solid Electrolytes for All- Solid-State Lithium Batteries
No full textAll-solid-state batteries (ASSBs) have emerged as a promising alternative to conventional lithium-ion batteries due to their potential for enhanced safety and energy density. Sulfide- based solid electrolytes, such as Li₆PS₅Cl (LPSCl), are particularly attractive for ASSBs due to their high ionic conductivity and ease of processing. However, their instability when exposed to atmospheric moisture, which leads to the generation of toxic hydrogen sulfide (H₂S) gas, poses a significant challenge. In this study, we developed and evaluated an oxygen-treated LPSCl solid electrolyte to address these limitations. The oxygen treatment, performed under ambient conditions, resulted in a 66% reduction in H₂S gas release compared to pristine LPSCl and significantly improved its air stability. Structural analysis revealed that oxygen treatment induced lattice expansion and rearrangement within the argyrodite phase, facilitating enhanced lithium-ion pathways. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) demonstrated a post-air- exposure ionic conductivity of 1.03 mS/cm for oxygen-treated LPSCl, compared to 0.59 mS/cm for the untreated sample. Furthermore, the oxygen-treated electrolyte showed superior stability against lithium metal, with a long DC cycle performance at 0.1 mA/cm² and improved discharge specific capacity of 162.2 mAh/g at 0.1 C-rate. These findings underscore the effectiveness of controlled oxygen exposure in enhancing the moisture stability, ionic conductivity, and overall electrochemical performance of sulfide-based solid electrolytes, paving the way for their large-scale application in next-generation ASSBs.Maste
A Study on Enhancing Low-Temperature NOx Reduction Performance of Automobile SCR Catalysts through NH3 Adsorption/Desorption Characteristics and Intermediate Product Formation
No full text자동차용 SCR 촉매의 NH3 흡탈착 특성과 중간생성물 형성을 이용한 저온 NOx 저감성능 향상 연구
A Study on Enhancing Low-Temperature NOx Reduction Performance of Automobile SCR Catalysts through NH3 Adsorption/Desorption Characteristics and Intermediate Product Formation
기계공학과 김양화
NH3 를 이용한 SCR 은 NOx 를 저감하는 가장 효과적인 기술이지만, 200℃ 미만의 저온에서 NOx 저감성능이 낮다는 한계가 있다. 본 논문에서는 SCR 촉매의 NH3 흡탈착 특성과 SCR 반응 mechanism 을 규명하고, 저온 조건에서의 NOx 저감성능 향상에 대해 연구하였다. 연구에는 Cu-zeolite 와 vanadium 촉매를 사용하였으며, 이 두 촉매의 NH3 흡탈착 특성을 비교하고자 Micro-reactor 와 촉매 샘플을 이용하여 Cu-zeolite 와 vanadium 촉매의 NH3-TPD 를 진행하였다. NH3-TPD curve 를 통해 Cu-zeolite 와 vanadium 촉매에 NH3 가 흡착되는 양과 흡착 세기를 비교하였다. Cu-zeolite 촉매가 vanadium 촉매보다 NH3 흡착량이 더 많으며, NH3 흡착세기 또한 Cu-zeolite 가 vanadium 촉매보다 강하게 나타났다. NO2 는 NO 에 비해 더 높은 반응성을 가지고 있으며, SCR 반응 속도 또한 NO 만 존재할 때의 standard SCR 보다 NO 와 NO2 가 함께 존재할 때의 fast SCR 에서 더 빠르다. 또한 NO2 는 NH3 가 존재할 때 NH3 와 반응하여 NH4NO3 를 형성하고, 촉매 내부에 축적된다. 따라서 SCR 이 일어나지 않는 저온 조건에서 NOx 를 NH4NO3 의 형태로 촉매 내부에 capture 하고자 하였으며, 이를 통하여 저온영역 NOx 저감성능을 향상시키고자 하였다. 일반적인 엔진 배출가스의 NOx 중 NO2 가 차지하는 비율은 약 2% 수준으로 매우 낮기 때문에 NO2 의 형성을 위해 산화제인 오존을 분사하여 NO 를 NO2 로 산화시켰다. 디젤엔진 공회전 상태의 배출가스에 O3 를 분사하여 Cu-zeolite 와 vanadium 촉매에서 NOx 거동과 NOx 저감률, NH4NO3 형성량의 차이를 비교하였다. 두 촉매 모두 O3 분사시에 NO 가 NO2 또는 HNO3 로 산화되며, NO3 의 형태로 흡착된다. 촉매에 흡착된 NO3 는 O3 농도나 온도 조건이 변함에 따라 NO2 로 탈착되며, 이 mechanism 은 두 촉매에서 동일하다. 그러나 vanadium 촉매는 Cu-zeolite 촉매와 다르게 O3 를 분사하는 동안 NO2 와 HNO3 의 slip 이 발생한다. 이는 앞서 진행한 촉매 특성화 결과와 같이 vanadium 촉매의 흡착량이 Cu-zeolite 촉매에 비해 작으며, 흡착 세기 또한 약하기 때문에 vanadium 촉매에 흡착된 NO3 가 주변 조건 변화에 따라 NO2 의 형태로 쉽게 탈착되기 때문이다. 촉매에 흡착된 NO3 는 NH3 와 반응하여 NH4NO3 를 형성하며, NH4NO3 생성 mechanism 은 Cu-zeolite 와 vanadium 촉매에서 동일하다. NH4NO3 는 엔진 공회전 상태의 저온조건에서 SCR 반응으로 분해되지 않는다. 이 때 생성된 NH4NO3 는 온도가 올라간 상태에서 fast SCR 반응의 중간체 역할을 하며, NO 와 반응하여 분해된다. (NO + NH4NO3 → NO2 + N2 + 2H2O) 그러나 Cu-zeolite 촉매의 NH4NO3 일부는 낮은 온도조건에서도 열분해되어 약 5ppm 의 N2O 가 생성된다. 저온 NOx 저감성능은 vanadium 촉매보다 Cu-zeolite 촉매에서 약간 더 개선되었으며, 이는 Cu-zeolite 촉매가 vanadium 촉매보다 흡착량이 크고 흡착 세기가 강하여 더 많은 NH4NO3 를 형성하기 때문이다. 그러나 Cu-zeolite 와 vanadium 촉매의 흡착량에 상당한 차이가 있음에도 불구하고 NOx 감소 성능은 큰 차이를 보이지 않는다. 이는 NO2 의 일부만 NH3 와 반응하여 NH4NO3 를 형성하며, NH4NO3 의 형성량에 한계가 있기 때문으로 보인다. O3 분사를 통한 NH4NO3 의 형성과 이로 인한 저온영역 NOx 저감성능 향상 효과를 정확하게 평가하고자 디젤엔진 transient 상태의 배출가스에 O3 를 분사였다. 엔진 cold start 상태의 WHTC test 를 통하여 동일한 조건에서 NOx 저감성능을 비교하였으며, O3 분사로 인한 NOx 저감성능 개선 효과가 더 좋은 Cu-zeolite 촉매를 이용하였다. O3 는 촉매 온도가 150℃ 이하인 WHTC 초반 600sec 동안 분사되었으며, 실험 조건별로 다른 양의 O3 를 분사하여 NOx 저감성능을 비교하였다. O3 분사 농도가 증가함에 따라 더 많은 양의 NH4NO3 형성을 통해 NOx 저감효율이 향상되었으며, O3/NO molar ratio 1 일 때 최대 NOx 저감효율을 보였다. O3/NO molar ratio 1 이상에서 NOx 저감효율은 더 이상 증가하지 않으며, 이는 NH4NO3 의 형성량에 한계가 있기 때문으로 보인다. O3 분사 초반 형성된 NO2 와 NH3 의 원활한 NH4NO3 형성을 위해 촉매에 NH3 를 미리 흡착시켰으며, 촉매 내에 흡착되어있는 NH3 의 양이 증가할수록 저온영역 NOx 저감성능이 개선된다. 그러나 촉매에 과도한 양의 NH3 가 흡착되어있을 경우 고온영역에서 NH3 slip 이 발생, AOC 와 반응하여 NO 로 배출되기 때문에 적절한 NH3 분사전략을 수립하여 일정 수준의 NH3 흡착량을 유지하는 것이 중요하다. NO2 가 촉매에 NO3 형태로 흡착될 때, 두 개의 NO2 분자가 반응하여 NO3 가 형성되며, 한 분자의 NO 가 slip 된다. 이 때문에 150℃ 이하의 온도조건에서 NH4NO3 형성으로 달성할 수 있는 최대 NOx 감소 효율은 약 60%인 것으로 추정된다. 본 연구 결과를 통해 촉매의 NH3 흡착과 NOx 의 산화, NH4NO3 형성을 통해 저온영역 NOx 저감성능 개선이 가능함을 실험적으로 확인하였다.Docto
제33호
No full text2024학년도 재학생 실태조사 연구 ................................. 7
2024학년도 마음건강 실태조사 연구 ............................. 111
2024학년도 1학년 대학생활적응조사 연구 .................... 169
2024학년도 4학년 진로심리실태조사 연구 .................... 187
2024학년도 편입생 실태조사 연구 ................................. 245
2024학년도 진로심리상담센터 현황 및 활동 보고 ........... 31
A Study on the Effects of Strengthening Safety Standards in Mechanical Parking Lots on Safety Behavior
No full text기계식 주차장 안전기준 강화가 안전행동에 미치는 영향 연구
[서론] 기계식 주차장은 도시화와 주차 공간 부족 문제 해결을 위해 주로 대도시에 설치되고 있다. 초기에는 구조가 단순한 2단식이 주를 이루었으나, 최근에는 복잡하고 대형화된 승강기식이나 평면왕복식 등 다양한 유형의 설비로 보편화되고 있다. 그러나 기계식주차장의 노후화와 대형화로 안전사고 위험성도 함께 증가하고 있으며, 최근 5년간 동안은 매년 10건 이상의 중대사고가 보고되고 있다. 이에 정부는 기계식 주차장 안전사고 예방을 위해 관리인 교육, 안전장치 및 안전구조물 설치, 정밀안전검사 도입 등의 안전기준을 강화하였다. 본 연구는 이러한 정부의 안전기준 강화 조치가 기계식 주차장 관리인의 위험 인지와 안전 행동에 실제로 어떠한 영향을 미치는지 실증적으로 분석하였다.
[연구방법] 본 연구는 기계식 주차장 관리인 122명을 대상으로 설문조사를 진행했으며, 정부의 안전기준 강화가 관리인의 안전 행동에 미치는 영향을 분석하기 위해 위험 인지를 매개 변수로 설정하여 SPSS 21.0로 다중 회귀분석을 하였다. 구체적으로, 안전기준 강화가 위험 인지와 안전 행동에 미치는 영향 및 위험 인지가 안전 행동에 미치는 영향을 살펴보았다. 설문 항목은 관리인의 위험 인지(불안전한 행동과 불안전한 상태), 안전 행동(순응 행동과 참여 행동)으로 구성되었으며, 안전기준 강화 요소로는 관리인 교육, 안전장치 및 안전구조물 설치, 정밀안전검사 도입을 포함하였다. 이를 통해 안전기준 강화와 위험 인지 간의 관계, 위험 인지와 안전 행동 간의 관계, 안전기준 강화와 안전 행동 간의 관계에서 위험 인지의 매개 효과를 검증하였다.
[결과 및 고찰] 연구 결과, 기계식 주차장 안전기준 강화는 관리인의 위험 인지와 안전 행동 모두에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 첫째, 안전기준 강화는 불안전한 행동과 상태에 대한 위험 인지를 높이는 데 기여하는 것으로 나타났다. 예를 들어, 안전구조물 설치와 관리인 교육은 불안전한 행동·상태에 대한 위험 인지를 높이는 주요 요인으로 확인되었다. 둘째, 위험 인지가 높아질수록 관리인은 안전 행동을 더 적극적으로 수행하는 경향을 보였다. 불안전한 상태에 대한 위험 인지는 순응 행동에 영향을 미쳤으며, 불안전한 행동 위험 인지는 참여 행동에 영향을 미쳤다. 셋째, 정부의 안전기준 강화는 순응 행동과 참여 행동에 정(+)의 영향을 주었으며, 특히 안전구조물 설치가 순응 행동에, 관리인 교육이 참여 행동에 가장 큰 영향을 주는 것으로 확인되었다. 넷째, 매개효과 분석 결과, 위험 인지는 안전기준 강화와 안전 행동 간의 관계에서 중요한 매개역할을 수행하는 것으로 나타났다. 즉, 안전기준 강화는 관리인의 위험 인지를 높여 더 안전한 행동을 유도하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 안전사고 예방 효과를 기대할 수 있음을 시사한다. 이러한 결과는 기계식 주차장 안전기준 강화가 단순히 규제 강화에 그치는 것이 아니라 실제로 관리인의 위험 인지를 개선하고, 나아가 안전 행동을 장려하는 데 효과적임을 보여준다.
[결론] 본 연구는 기계식 주차장 안전기준 강화가 관리인의 위험 인지 및 안전 행동에 미치는 영향을 실증적으로 분석함으로써 정책 효과성을 평가하였다. 연구 결과, 안전기준 강화를 통해 관리인의 위험 인지가 제고되고, 이는 순응 및 참여 행동과 같은 안전 행동을 유도하는 데 긍정적인 영향을 미쳤으며, 특히 위험 인지가 높아질수록 관리인은 현장에서 안전한 방법으로 근무를 수행하고 위험한 상황을 인지하였을 때 즉각 상사에게 보고하는 등의 안전행동을 보이는 것으로 나타났다. 이 연구의 결과를 통해 기계식 주차장 안전사고 예방을 위한 정부의 안전기준 강화 조치가 실제 현장에서 효과적으로 작용하고 있음을 확인할 수 있었다.
Key Words: 기계식 주차장, 안전사고, 불안전한 행동·상태, 위험인지, 안전행동Maste
The Impact of the Working Environment on the Health Status of Healthcare Workers Based on Big Data
No full text보건업 종사자는 환자의 건강과 안전을 책임지는 중요한 역할을 수행하며, 이들의 근로환경은 종사자 본인의 건강뿐만 아니라 의료 서비스의 질에도 직간접적으로 영 향을 미친다. 흔히 의료기관 등을 포함한 보건업 사업장은 근로환경의 건강 위험요 인이 적은 것으로 파악되고 있지만 최근 코로나19, 메르스 등의 신종 감염병 대유 행과 같은 공중보건 위기 상황을 경험하면서 보건업 종사자들의 근로환경 문제는 사회적 관심이 증대되었으나, 여전히 근로환경 개선과 관련된 구체적인 연구와 대 책은 부족한 실정이다. 특히, 교대근무, 근골격계 유해요인, 심리·사회적 스트레스 등은 보건업 종사자들에게 신체적, 정신적 부담을 가중시키며, 이로 인해 건강문제 와 직무효율성 저하가 발생할 가능성이 높다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 근 로환경의 전반적인 이해와 체계적 분석을 통해 개선 방향을 제시할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 보건업 종사자의 근로환경 개선과 건강 보호를 위해 보건업 종 사자의 근로환경이 건강상태에 미치는 영향을 분석하기 위해 제6차 근로환경조사 자료를 활용하였다. 본 연구는 보건업에 종사하는 임금근로자 1,461명을 대상으로 하였으며, 근로환경의 건강상태에 미치는 영향은 SPSS 29.0을 사용하여 분석하였다. 근로환경 특성을 직업적 특성, 작업환경 특성, 안전보건 특성으로 구분하였으며, 건 강상태는 주관적 건강상태, 건강문제, 건강문제의 업무 관련성으로 구분하였다. 분석 결과, 학력이 낮을수록, 교대근무를 할수록, 업무가 건강이나 안전에 위험한 일이라고 생각할수록, 업무가 건강에 부정적인 영향을 미친다고 생각할수록 주관적 건강상태가 나쁘게 나타났으며, 건강문제가 있는 것으로 나타났다. 또한, 여성이 남성보다, 사업장 규모가 클수록, 노동조합이 있을수록, 사업장 내 안 전보건 대표자 혹은 위원회가 있을수록 건강문제가 있으며, 건강문제가 업무과 관 련이 높은 것으로 나타났다. 주관적 건강상태에 유의한 영향을 미치는 요인은 주당 근로시간과 업무의 건강 영 향 여부로 나타났다. 교대근무, 근골격계 유해요인, 심리·사회적 유해요인, 업무의 건강 영향 여부는 건강문제에 유의한 영향을 미치는 요인으로 나타났다. 근골격계 유해요인 및 업무의 건강 영향 여부는 건강문제의 업무 관련성에도 유의한 영향을 미치는 요인으로 나타났다. 이러한 결과는 보건업 종사자들의 근골격계 질환 발생 예방을 위한 교육, 인체공 학적 기구 제공 등의 조치가 이루어져야 하며, 직무 스트레스 관리를 위한 정신 건 강 지원 프로그램과 직무 스트레스 관리 프로그램을 운영해야 한다. 또한, 사업장 내 안전한 작업 조건을 보장하며 근로환경 개선과 건강 보호를 위한 정책적 노력의 필요성을 시사한다. 본 연구에서 도출된 관리적, 정책적 대안들을 반영하여 정부의 산재예방정책 및 사업장 보건관리에 반영한다면 보건업 종사자들의 업무상 질병을 낮추는데 기여할 것으로 기대된다. Key word : 보건업, 근로환경, 건강상태, 안전보건, 근로환경조사Maste