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<학술연구>

전기식 전극(Electric Grid)과 마이크로버블(Microbubble)를 이용한 비튜멘 유체의 복합 유·수 분리 시스템에 대한 개념설계 및 기초연구
Conceptual Design and Fundamental Study of a Hybrid Oil–Water Separation System for Bitumen Using an Electric Grid and Microbubbles

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  • 발행기관
    한국기계항공기술학회(구 한국기계기술학회) 바로가기
  • 간행물
    한국기계항공기술학회지(구 한국기계기술학회지) KCI 등재 바로가기
  • 통권
    제28권 제4호 (2026.08)바로가기
  • 페이지
    pp.623-631
  • 저자
    정진홍
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A491230

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원문정보

초록

영어
Bitumen produced from Steam-Assisted Gravity Drainage(SAGD) and Expanding Solvent Steam-Assisted Gravity Drainage(ES-SAGD) processes contains highly viscous emulsions with finely dispersed water droplets and suspended solids, resulting in poor oil–water separation performance. Conventional separation technologies, including Free Water Knockout(FWKO) vessels and Electrostatic Oil Treaters, have limitations in removing fine water droplets and suppressing rag-layer formation under high-viscosity conditions. To address these limitations, this study proposes a hybrid oil–water separation system integrating Electric Grid-based electrostatic coalescence with Microbubble-assisted flotation. The proposed system combines emulsion destabilization by microbubbles with electrostatic droplet coalescence to enhance gravitational separation. An engineering design framework, including operating conditions, electric-field configuration, and microbubble injection strategy, was established for application to ES-SAGD production facilities. To provide quantitative engineering validation, a theoretical analysis based on Stokes' law was performed. Under the assumed design conditions, doubling the water-droplet diameter increased the calculated settling velocity by four times, while reducing the microbubble diameter from 300 to 100 decreased the theoretical rising velocity to approximately one-ninth. These results support the engineering feasibility of the proposed hybrid separation mechanism. The proposed system provides a theoretical engineering design basis for pilot-scale implementation and offers a technical foundation for future experimental validation and AI-assisted intelligent bitumen separation systems.

목차

Abstract
1. 서론
2. 기존 비튜멘 유체 분리기술의 현황 및 기술적 한계
2.1 비튜멘 생산유체의 특성
2.2 기존 유 · 수 분리공정의 운전 특성
2.3 마이크로버블 적용 가능성
2.3 기존 기술의 한계 및 연구의 필요성
3. 전기식 전극 및 마이크로버블 복합 분리기술 개념
3.1 시스템 구성 개요
3.2 전기식 전극(Electric Grid)에 의한 전기장 작용 메커니즘
3.3 마이크로버블(Microbubble) 기반 에멀전 불안정화 메커니즘
4. 제안된 복합 분리시스템의 공학적설계기준
4.1 설계 기본 개념(Design Basis)
4.2 공정 구성 및 설계 개념
4.3 Microbubble과 Electric Grid의 복합 분리메커니즘
4.4 Electric Grid Separator의 구조 및 작동원리
4.5 ES-SAGD 공정 적용방안
4.6 제안된 복합 분리시스템의 공학적 성능 분석및 검증
4.7 제안된 복합 분리시스템의 설계목표 및 향후검증계획
5. 제안 기술의 적용 가능성 및 기대 효과
6. 결론
후기
References

저자

  • 정진홍 [ Jin-hong Jung | President, Gaonens Co., Ltd. Doctor of Engineering in mechanical systems ] Corresponding Author

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    한국기계항공기술학회(구 한국기계기술학회) [Korean Society of Mechanical Technology]
  • 설립연도
    1999
  • 분야
    공학>기계공학
  • 소개
    기계 관련 산업 분야에 관한 학술과 현장 적용 기술을 연구하고 교류하며, 이에 관련된 학문과 기술 발전 및 보급에 기여함으로써 과학과 기술의 진흥에 이바지함을 그 목적으로 한다.

간행물

  • 간행물명
    한국기계항공기술학회지(구 한국기계기술학회지) [Journal of the Korean Society of Mechanical and Aviation Technology ]
  • 간기
    격월간
  • pISSN
    1229-604X
  • eISSN
    2508-3805
  • 수록기간
    1999~2026
  • 등재여부
    KCI 등재
  • 십진분류
    KDC 550 DDC 620

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