Process Optimization and Parameter Estimation in Pilot Plant Experiments via Bayesian Theorem for the CO2 Capture Process with a New Water Lean Amine Solvent

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :공과대학 화학생물공학부,2019. 8. 이윤우.The development of new amine solvents without the major drawbacks of conventional amines is crucial to industrial applications of CO2 capture. This paper presents a water-lean CO2 capture solvent having a low regeneration energy and low degradation. The water-lean solvent, K2Sol, is a sterically hindered diamine; because of the hindered amine site, K2Sol easily forms bicarbonate, resulting in a high absorption capacity. The minimum solvent regeneration energy is obtained using Gaussian process Bayesian optimization (GPBO) and bench-scale pilot plant experiments. GPBO finds the optimal solution using the input and output relationship of experiments; thus, expensive first-principle model construction can be avoided. According to the pilot plant experiment, the optimal regeneration energies of monoethanolamine (MEA) and K2Sol are 4.3 and 2.8 GJ/t CO2, respectively, indicating that K2Sol requires only 65% of the regeneration energy of MEA. Fewer than 30 experiments are required to find the optimal pilot plant operation for both the MEA and K2Sol experiments. The superior properties of K2Sol in terms of the CO2 loading, cyclic capacity, regeneration temperature, and degradation is also presented. Additionally, Bayesian parameter estimation is implemented for the absorber model with K2Sol, for the process design and the configuration optimization using a commercial process simulator. According to various assumptions, parameter candidates to be used in GSA is selected. The subset including 8 physiochemical parameters served as input variables of the surrogate model. Due to non-linearity of the full model, the surrogate model can not reflect the responses of the full model. The trade-off between the inaccuracy of the surrogate model and the high computation costs of the full model was solved by applying the hybrid model in the final sampling of MCMC. From the parameters posterior distribution, it is presented that a standard Gibbs free energy of HK2Sol+ is the most influenceable parameter at the full model and both forward reactions are near equally dominant. Most output responses of a full model with estimated parameters were also located in 95% confidence interval.습식 아민을 이용한 이산화탄소 포집 공정의 상용화를 위해서는 높은 재생 에너지를 비롯한 기존 아민 용매의 단점을 극복한 신 용매의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 이러한 단점을 극복한 신 저수계 아민 용매, K2Sol, 을 제안한다. K2Sol은 입체장애 구조를 가지는 디아민으로 구성되어 있으며, 아민 사이트의 장애구조로 인해 중탄산염을 쉽게 만들어 내며, 이로 부터 높은 흡수 용량을 가질 것으로 기대된다. 실험실 규모의 테스트를 통해 K2Sol의 이산화탄소 흡수능력, 열 용량, 열화내구성, 이산화탄소 흡수능에 따른 점도 등을 측정하였고, 이를 30wt% MEA의 성능과 비교하여 이산화탄소 포집 공정의 용매로서 우월한 성능을 가짐을 입증하였다. 이후 실험실 규모의 테스트 결과로부터, 이산화탄소 포집 공정에서 K2Sol의 성능을 검증하기 위해 최적 재생 에너지를 측정하기 위한 파일럿 스케일의 실험을 시행하였다. 파일럿 스케일의 실험의 비용과 시간 소모를 최소화하기 위해 해당 실험에 가우시안 프로세스 베이지안 최적화 기법 (GPBO) 을 적용하여 최저의 재생에너지를 찾는 최적 운전 조건을 찾았다. GPBO는 공정의 제일원리 모델 (First principle model) 없이 실험의 입력변수와 출력반응의 관계를 통해 근사 수학 모델을 만들어 최적해를 찾는다. 적은 횟수의 평가로 블랙박스 모델의 국부 최적값을 찾는데 용이하기 때문에, 파일럿 스케일 실험과 같은 높은 비용의 실험에 적절하다. 파일럿 플랜트 실험 결과 30wt% MEA의 최적 재생에너지가 4.3 GJ/t CO2, K2Sol의 최적 재생에너지가 2.8 GJ/t CO2로 MEA 대비 65% 수준의 낮은 재생에너지를 보였다. GPBO를 통해 최적 운전조건을 찾는데 각각 30회가 안되는 실험이 수행되었다. 또한 K2Sol을 이용한 이산화탄소 포집공정의 리보일러의 온도가 물의 끓는 점보다 낮은 것으로부터 낮은 수준의 열량으로 운전이 가능하므로 30wt% MEA 대비 경제적임을 입증했다. 마지막으로 파일럿 스케일 실험의 데이터만으로 상용 시뮬레이터를 이용한 공정 모델을 개발하기 위해 전역 민감도 분석과 베이지안 매개변수 추정법을 K2Sol을 이용한 흡수탑 모델에 적용하였다. 몇 가지의 가정을 통해, K2Sol의 순물질 매개변수를 group contribution method를 통해 추정하였고, K2Sol와 이산화탄소의 반응은 termolecular reaction mechanism으로 가정하였다. 이로부터 남은 16개의 파라메터를 이용하여 전역 민감도 분석을 시행하였고, 흡수탑 모델의 출력반응에 기여를 제일 많이 하는 8개의 파라메터를 선정하였다. 이 8개의 파라메터를 입력 변수로 하는 수학대리모델을 잔여학습기법을 기반으로 한 딥러닝 기법을 통해 개발하고, 개발된 수학대리모델과 기존 ASPEN Plus 모델을 기반으로 한 하이브리드 모델을 이용하여 베이지안 매개변수 추정법을 적용하였다. 그 결과, K2Sol 수용액의 양이온의 형성 깁스 에너지가 가장 큰 영향을 주는 파라메터이며, 각 정반응에서 K2Sol과 물이 동시에 지배적인 염기로 작용한다는 것을 보였다. 또 한 추정된 파라메터가 도입된 모델은 대부분의 실험의 출력을 95% 신뢰영역에서 만족함을 보였다.Chapter 1 Introduction 1 1.1 Research Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Research Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3 Outline of the Thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Chapter 2 Performance of A New Water Lean Amine Solvent Compared to MEA in Lab-Scale Experiments 9 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Experimental Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 Result and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Chapter 3 Process Optimization of Pilot Scale Experiments for Post Combustion CO2 Capture Process with A New Water Lean Amine Solvent 29 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2 Pilot-Scale Experimental Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3 Optimization Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.3.1 Gaussian process Bayesian optimization . . . . . . . . . . 38 3.3.2 Performance test of optimization method . . . . . . . . . 40 3.4 Result and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Chapter 4 Bayesian Parameter Estimation for the CO2 Capture Process with A New Water Lean Amine Solvent 57 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2 Model Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.3 Bayesian Inference using Surrogate Models and Hybrid Models . 70 4.3.1 Parameter subset selection using global sensitivity analysis 70 4.3.2 Posterior inference with surrogate models and hybrid models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.3.3 Deep neural network surrogate model methods . . . . . . 76 4.4 Results and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Chapter 5 Concluding Remarks 110 Appendix A Information of diamine 113 Appendix B Details of approximation spectral sampling 114 초록 127 감사의 글 129Docto

(The) relationship of the personality of children and the degree of agreement between parents and children toward the educational attitude of parents

Family is the first step of socialization where a human being is born and grows up with various human relationships. The relationship between parents and children has a significant influence on the personality of children. In recent especially, series of educational problems happening in the educational field give more emphasis to the role of family and parents. It means it's time to endeavor more than ever before for the desirable formation of children's personality. The personality of children is much influenced by the educational attitude of parents. Personality of children shows many differences according to the educational type or the thought and intention of parents. As much as the educational attitude of parents, children's perception of the attitude has influence on the personality of children. It shows that there may be agreement or disagreement between children's perception and parents' intention toward the educational attitude. The results of previous studies also show that there is a meaningful relationship between children's perception of parents' educational attitude and the personality of children. In other words, not only parents' educational attitude but children's perception of it has much influence on children's personality. Then, what difference will be there in children's personality according to the degree of agreement between parents and children toward parents' educational attitude? This study aims to discover the relationship of children's personality and the degree of agreement between parents and children toward parents' educational attitude, dividing the degree of agreement into the positive agreement, negative agreement and disagreement. It also aims to provide basic information about the desirable educational attitude of parents, focusing on the inter-relationship between parents and children toward parents' educational attitude which is influential in the personality of children. The subjects of this study are 285 6th grade students of three elementary schools in Seoul and 570 parents of the students. The method of this study is to analyse questionnaire. Both the students and their parents answered the questionnaire about their personality as well. All the questionnaire was analysed to show the difference of personality according to the degree of agreement in each type of educational attitude. When there were significant differences among the three groups, Sheffe's Test was used for post-hoc test. Following is the outline of the result of this study. First, the personality of children shows significant difference according to the degree of agreement between parts and children toward parents' educational attitude. Second, it shows us that positive agreement between parents and children toward the educational attitude of parents brings more desirable and emotionally stable personality of children rather than the negative agreement or disagreement between them. The negative agreement or disagreement between parents and children toward the educational attitude of parents and negative influence on the personality of children. Third, in case of both parents, stability among the other personalities showed significant differences among the groups in the most types of parents' educational attitude. Generally speaking, this personality means psychological and emotional stability, Therefore, positive agreement between parents and children toward he educational attitude is intimately related with desirable emotional development and stability of children. In case of mother, there were significant differences among the groups in the respect of activity and impulsiveness, in more types of educational attitude than in the types of father's educational attitude. It proves the importance of positive agreement between children and mother who shares more time with children, toward the educational attitude. These results tell that children's personality depends on the degree of agreement between parents and children toward parents' educational attitude. They also prove that the positive agreement between parents and children toward parents' educational attitude makes it possible to from desirable personality of children than the negative agreement or disagreement. It is also remarkable that in the respect of general activity and impulsiveness, the groups of negative agreement or disagreement are overactive, lack of self-control and impulsive, while they have lower emotional stability, reflectiveness, and sociability than the group of positive agreement. It accounts for the necessity of affectionate and desirable educational attitude of parents and children's positive acceptance of it. There are as many examples for it in the case of disagreement toward parents' educational attitude as in the case of negative educational attitude of parents. It is necessary that parents and children have close and affectionate psychological interaction and intimate relationship in order to reach positive agreement between parents and children toward parents' educational attitude.;가정은 인간이 태어나 인간 관계를 맺고 성장하는 최초의 사회화 장소이며, 가정 안에서의 부모와 자녀의 관계는 자라나는 자녀의 성격특성에 중요한 영향을 미친다. 특히 최근 교육 현장에서 벌어지는 일련의 교육 문제들로 인해 가정과 부모의 역할이 더욱 강조되고 있는 이때 자녀의 올바른 성격 형성을 위한 노력이 어느 때보다 필요하다 하겠다. 자녀의 성격 특성은 무엇보다 부모의 양육 태도에 의해 많은 영향을 받는다. 부모가 의도하거나 보여준 부모의 양육 유형에 따라 자녀의 성격 특성은 많은 차이를 보인다. 한편 부모의 양육 태도 못지않게 자녀들이 지각하는 부모의 양육 태도는 자녀의 성격 특성에 영향을 준다. 그런데 자녀가 지각한 부모의 양육 태도가 부모 자신이 생각하는 것과 일치할 수도 있고 불일치할 수도 있다. 또한 기존의 연구 결과 자녀가지각한 부모의 양육 태도와 자녀의 성격 특성간에 유의미한 상관이 있음을 보였기 때문에 부모의 양육 태도가 자녀의 성격 특성에 영향을 미치고 자녀가 지각한 부모의 태도 또한 자녀의 성격 특성에 영향을 준다는 것을 의미한다. 그렇다면 부모의 양육 태도에 대한 부모-자녀간의 일치 정도에 따라 자녀의 성격 특성은 어떤 차이를 보일 것인가? 본 연구는 부모의 양육 태도에 대한 부모-자녀간의 일치 정도와 자녀의 성격 특성과의 관계를 밝히는데 그 목적이 있으며 일치 정도는 긍정적 일치, 부정적 일치, 불일치로 나누어 살펴 보았다. 이는 자녀의 성격 형성에 영향을 주는 부모의 양육 태도에 대한 부모-자녀간의 상호작용 관계에 초점을 둔 것으로 이를 통해 올바른 부모의 양육 태도의 기초 자료를 제공하고자 한다. 연구 대상은 서울 지역의 3개 초등학교 6학년 아동 285명과 그들의 부모 570명을 대상으로 하였다. 연구 방법은 부모의 양육 태도에 대한 질문지를 자녀와 그들의 부모에게 배부하여 직접 응답하도록 하였고, 자녀의 성격 특성을 측정하는 질문지를 자녀에게 직접 실시하였다. 수집된 질문지는 양육 태도의 유형별로 일치 정도에 따라 성격 특성간의 차이를 검증하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 부모의 양육 태도에 대한 부모-자녀간의 양육 태도 일치 정도에 따라 자녀의 성격 특성은 양육 태도 유형별로 유의미한 차이를 보였다. 둘째, 일치 정도의 집단간 차이는 부모의 양육 태도에 대한 부모-자녀간의 긍정적인 일치의 경우가 부정적인 일치나 불일치의 경우에 비해 보다 바람직하고 안정감있는 자녀의 성격 특성을 보였고, 부모의 양육 태도에 대해 부모-자녀간의 불일치나 부정적인 일치를 보인 경우에는 자녀의 성격 특성에 있어서도 부정적으로 나타났다. 셋째, 자녀의 성격 특성 가운데 가장 많은 부모의 양육 태도 유형에서 집단간 유의미한 차이를 보인 것은 부모 모두 안정성이라 볼 수 있다. 이 성격 특성은 일반적인 의미로 심리적, 정의적 안정성을 뜻한다. 따라서 부모-자녀간의 양육 태도에 대한 긍정적인 일치는 자녀의 정서적 발달과 올바른 정서적 안정감과 관계 깊음을 보여준다. 어머니의 경우 활동성과 충동성에서 아버지의 경우보다 더 많은 양육 태도 유형에서 유의미한 집단간 차이를 보여 자녀와 함께 시간을 더 많이 보내는 어머니의 양육 태도에 대한 자녀와의 긍정적 일치의 중요성을 보여 준다. 이러한 결과를 통해 부모의 양육 태도에 대한 부모-자녀간의 일치 정도에 따라 자녀의 성격 특성이 달라지며 이는 부모의 양육 태도에 대해 부모와 자녀가 긍정적으로 일치 할 때가 부정적으로 일치하거나 불일치한 경우에 비해 자녀의 성격특성이 더 올바르게 형성되고 있음을 알 수 있다. 부정적 일치나 불일치의 집단이 긍정적 일치 집단에 비해 안정감과 사려성, 사회성이 낮아 불안하고 사려깊지 못한 반면 활동성과 충동성의 경우 그 수준이 높아 과잉 행동적이고 자제심이 부족하여 충동적이라는 결과도 주목할 만하다. 이는 부모가 먼저 애정적이고 바람직한 양육 태도를 갖고 있어야 하며 그러한 양육 태도를 자녀가 긍정적으로 수용할 수 있게 하는 것이 필요함을 의미한다. 부정적인 부모의 양육 태도 못지 않게 부모의 양육 태도에 대한 불일치의 경우에서 그 예를 찾을 수 있었다. 부모의 양육 태도에 대한 부모-자녀간의 긍정적 일치를 위해 보다 많은 부모 자녀의 친밀감있고 애정있는 심리적 상호작용과 긴밀한 유대 관계가 필요하겠다.목차 論文槪要 = ⅰ Ⅰ. 서론 = 1 A. 연구의 필요성 = 1 B. 연구 문제 = 2 Ⅱ. 이론적 배경 = 3 A. 부모의 양육 태도와 자녀의 성격 특성과의 관계 = 3 B. 자녀가 지각한 부모의 양육 태도와 자녀의 성격 특성과의 관계 = 8 C. 성격 특성 = 12 Ⅲ. 연구 방법 및 절차 = 14 A. 연구 대상 및 조사 방법 = 14 B. 측정 도구 및 절차 = 14 C. 연구 절차 = 16 D. 자료 분석 = 16 Ⅳ. 결과 및 해석 = 19 A. 아버지와 자녀가 지각하는 양육 태도 일치 정도에 따른 양육 태도 유형별 성격 특성 = 19 B. 어머니와 자녀가 지각하는 양육 태도 일치 정도에 따른 양육 태도 유형별 성격 특성 = 30 Ⅴ. 요약 및 논의 = 41 참고문헌 = 46 ABSTRACT = 50 부록 = 5

A Study of adjectives in Korea

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :국어국문학과 국어학전공,1998.Docto

곽점초간 형성자를 통해본 한자의 표음성 연구

학위논문(석사) --서울대학교 대학원 :중어중문학과,2009.2.Maste

Yb atomic vapour에서의 위상공액파 발생

Thesis (master`s)--서울대학교 대학원 :물리학과,1995.Maste