??????2의 입자 크기는 가수분해 공정의 작동에 의해 결정적으로 영향을 받는다. 가수분해 동안 균일한 입자 크기를 달성하지 못할 경우, 세정(washing), 환원(reduction), 표백(bleaching)과 같은 후속 공정에 중대한 결과를 초래할 수 있으며, 결국 사용할 수 없는 최종 생성물의 생산으로 이어질 수 있다. 본 연구의 주요 목적은 가수분해 절차에서 균일한 입자 형성을 방해하는 요인인 사전 가수분해(pre-hydrolysis)를 억제하는 것이다. 이를 해결하기 위해 연구진은 사전 가수분해 현상을 완화하기 위한 간접 가열 시스템을 설계하였다. 간접 가열 시스템의 설계를 위해 다상(multiphasе) 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션을 수행하였다. 제안된 최적화 설계는 이후 실제 현장에 적용하여 시험하였다. 현장 시험의 성공 여부는 가수분해된 용액에 대해 수행한 침강값(settling value) 시험으로 평가하였고, 입자 크기의 균일성은 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy, TEM) 이미지, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM), Microtrac를 이용해 분석하였다. 본 연구의 결과는 개발된 다상 CFD 시뮬레이션의 가수분해 공정 개선을 통한 아나타제(anatase) 이산화티타늄 입자 생산에 대한 효과적 적용을 보여준다. 이러한 성공적인 통합은 화학공학 분야에서 기계공학 기술의 적용 가능성을 입증한다.

균일한 입자 크기 분포를 확보하는 것은 백색 안료 제조의 침전 공정에서 중요한 역할을 한다. 본 연구는 TiO2 침전 과정에서 균일한 입자 분포를 달성하는 데 따르는 문제를 효과적으로 해결하기 위해, 다상 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션과 실험 연구를 결합한 포괄적 조사를 제시한다. 본 연구의 목적은 TIOSO₄ 용액의 혼합 과정, 기체 상으로서의 증기, 그리고 고체 종자 입자를 포함하는 3상 CFD 시뮬레이션을 개선하는 것이었다. CFD를 통해 종자 입자의 궤적을 분석함으로써, 혼합 공정 내에서 종자 입자를 주입하기 위한 최적의 주입 위치를 결정하였다. 이어서, CFD 시뮬레이션에서 얻은 통찰을 바탕으로 실험실 규모 시험 및 실제 현장 시험을 수행하였다. 서로 다른 두 가지 종자 유입구의 입자 크기 분포를 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy, TEM)과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 사용하여 분석하고 비교하였다. 본 연구 결과는 개발된 다상 CFD 시뮬레이션이 아나타제(anatase) 이산화티타늄 입자 생산을 위한 침전 공정을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 보여준다. 또한, 개발된 다상 CFD 솔버를 사용하여 침전 공정에 실제로 관여하는 물리 현상을 규명함으로써 공정 자체에 대한 더 나은 이해로 이어졌다. 더 나아가, 균일한 입자 크기를 갖는 TiO2 입자는 침전 공정 이후의 세정 및 표백 공정에 긍정적인 영향을 미쳐 연간 결함 생성율을 유의하게 감소시키는 것으로 나타났다.

수도 배관 시스템에서 누수를 탐지하기 위해, 고유 직교 분해(proper orthogonal decomposition, POD)와 방사 기저 함수 네트워크(radial basis function network, RBFN)를 결합한 역(逆) 과도(transient) 해석 기법을 제안한다. 본 기법의 참신성과 신뢰성을 검증하기 위해, 다양한 누수 조건을 포함한 인공 사례에서 메타휴리스틱(metaheuristic) 알고리즘을 사용하는 기존 기법과의 성능을 비교하였다. 휴리스틱 기법이 본질적으로 갖는 막대한 계산 비용을 요구하는 한계가 해결되었음이 입증되었다. 이는 POD가 특이값 분해(singular value decomposition)를 통해 기저를 획득하고, 그 기저로 구성된 축소 차수 공간(reduced-order space)에서 데이터를 처리하기 때문이다. 여러 결론을 도출하였다. 첫째, 누수 탐지의 신뢰성이 확인되었다. 다음으로, RBFN은 신뢰성 있는 해상도를 갖는 스냅샷으로부터 지도학습(map learning)을 수행하여, POD 계수와 누수 계수 간의 관계를 학습하였다. 마지막으로, 다른 누수가 발생하더라도 데이터 업데이트 없이 제시된 기법을 사용하여 이를 평가할 수 있었다.

??????2의 입자 크기는 가수분해 공정의 작동에 의해 결정적으로 영향을 받는다. 가수분해 동안 균일한 입자 크기를 달성하지 못할 경우, 세정(washing), 환원(reduction), 표백(bleaching)과 같은 후속 공정에 중대한 결과를 초래할 수 있으며, 결국 사용할 수 없는 최종 생성물의 생산으로 이어질 수 있다. 본 연구의 주요 목적은 가수분해 절차에서 균일한 입자 형성을 방해하는 요인인 사전 가수분해(pre-hydrolysis)를 억제하는 것이다. 이를 해결하기 위해 연구진은 사전 가수분해 현상을 완화하기 위한 간접 가열 시스템을 설계하였다. 간접 가열 시스템의 설계를 위해 다상(multiphasе) 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션을 수행하였다. 제안된 최적화 설계는 이후 실제 현장에 적용하여 시험하였다. 현장 시험의 성공 여부는 가수분해된 용액에 대해 수행한 침강값(settling value) 시험으로 평가하였고, 입자 크기의 균일성은 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy, TEM) 이미지, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM), Microtrac를 이용해 분석하였다. 본 연구의 결과는 개발된 다상 CFD 시뮬레이션의 가수분해 공정 개선을 통한 아나타제(anatase) 이산화티타늄 입자 생산에 대한 효과적 적용을 보여준다. 이러한 성공적인 통합은 화학공학 분야에서 기계공학 기술의 적용 가능성을 입증한다.