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논문 국내 국내전문학술지(KCI급) 바이오매스 열분해 반응기의 CFD 기반 시뮬레이션 기술 발전: 리뷰
- 학술지 구분 국내전문학술지(KCI급)
- 게재년월 2025-09
- 저자명 임지영, 김소희, 김정철, 박주일, 이도연, 김신혁*
- 학술지명 청정기술학회지
- 발행처명 한국청정기술학회
- 발행국가 국내
- 논문언어 한국어
- 전체저자수 6
논문 초록 (Abstract)
바이오매스 열분해는 유기성 폐자원을 고부가가치 제품으로 전환할 수 있는 유망한 기술이지만, 반응기 설계와 운전 조건의 최적화는 여전히 복잡한 과제로 남아 있다. 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 기반 시뮬레이션은 이러한 복잡한 다상 유동 시스템을 물리적으로 정밀하게 해석할 수 있는 유력한 도구로, 실험적으로 접근하기 어려운 내부 현상을 가상 환경에서 효과적으로 재현함으로써 시스템을 분석하고 개선할 수 있는 수단을 제공한다. 본 논문은 바이오매스 열분해 장치의 정밀한 설계를 위해 CFD를 활용하는 방법과 다양한 적용 사례를 중심으로 최신 연구 동향을 분석한다. 특히 고정층 및 유동층 반응기의 유동 특성, 다상 유동 모델링, 그리고 다양한 운전 조건과 구조 변화에 따른 반응기 내 유동 및 열 전달 해석 기법을 중심으로 다룬다. 아울러, 인공신경망(artificial neural network, ANN) 기반의 경량 예측 모델과 물리 정보 신경망(physics-informed neural network, PINN)을 활용한 물리량 예측 기법, 그리고 고성능컴퓨팅(high-performance computing, HPC)을 통한 산업 규모 시뮬레이션 확장 전략도 함께 소개한다. 최종적으로 본 리뷰는 CFD 기반 해석과 기계학습기법의 융합 가능성을 종합적으로 정리하고, 열분해 반응기의 정밀한 설계 및 최적화를 위한 향후 발전 방향을 검토한다.
