• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.130.2-130.2
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• 2010

2020년까지 대형 CCS (Carbon Capture and Storage) Demo Plant 시장 (100MW 이상) 이 형성될 전망이다. 발전 부문에서 대규모 CCS 실증 프로젝트는 총 44개이며 연소전(41%), 연소후(28%), 순산소(3%) 프로젝트가 계획되어 있다. 순산소 연소 기술은 실증진입단계, 연소후(USC) 기술은 상용화 추진단계, 연소전 (IGCC) 기술은 실증완료 이후 상용화 진입 단계이다. IGCC 발전의 석탄가스화 기술은 타 산업분야에 서 상용화 되어있어 기술신뢰성이 높다. IGCC 단위설비 기술 개발을 통한 성능개선 및 비용절감에 대한 잠재력을 가지고 있기 때문에 미래의 석탄발전기술로 고려되고 있다. IGCC 기술은 가장 상용화에 앞서있지만 아직까지 IGCC+CCS 대형 설비가 운전된 사례가 전 세계적으로 없으며 미국 EPRI 등에서 Feasibility Study 단계이다. 현재 국책과제로 수행중인 300MW급 태안 IGCC 플랜트를 대상으로 향후 CCS 설비를 적용했을 경우에 대해 기술 타당성 검증을 목적으로 IGCC+CCS 모델링을 수행하였다. 모델링은 스크러버 후단의 합성 가스를 대상으로 하였다. Water Gas Shift Reaction (WGSR) 공정 및 Selexol 공정을 구성하여 최종 단에서 수소 연료를 생산할 수 있도록 하였다. WGSR 공정은 Co/Mo 촉매반응기로 구성되었다. WGSR 모델링을 통하여 주입되는 스팀량 (1~2 mol-steam/mol-CO) 및 온도 변화 ($220-550^{\circ}C$)에 따른 CO가스의 전환율을 분석하여 경제적인 설계조건을 선정하였다. Selexol 공정은 $H_2S$ Absorber, $H_2S$ Stripper, $CO_2$ Absorber, $CO_2$ Flash Drum으로 구성된다. Selexol 공정의 $CO_2$와 $H_2S$ 선택도를 분석 하였으며 단위 설비별 설계 조건을 예측하였다. 모델링 결과 59kg/s의 합성가스($137^{\circ}C$, 41bar, 가스 조성은 $CO_2$ 1.2%, CO 57.2%, $H_2$ 23.2%, $H_2S$ 0.02%)가 WGSR Process를 통해 98% CO가 $CO_2$ 로 전환되었다. Selexol 공정을 통해 $H_2S$ 제거율은 99.9%, $CO_2$제거율은 96.4%이었고 14.9kg/s의 $H_2$(86.9%) 연료를 얻었다. 모델링 결과는 신뢰성 검증을 통해 IGCC+CCS 전체 플랜트의 성능예측과 Feasibility Study를 위한 자료로 활용될 예정이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권5호
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• pp.528-534
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• 2006

고온 플라즈마가 적용된 플라즈마트론을 이용하여 바이오가스 개질을 통해 수소를 생산하는데 있어서 최적 운전 조건에 대해 연구하였다. 음식물 쓰레기의 혐기성 발효조에서 생성된 바이오가스 구성비($CH_4/CO_2$)가 1.03, 1.28, 2.12인 바이오가스로 개질실험을 수행하고, 수소 생산과 메탄 전환율을 향상시키기 위해 바이오가스 유량비, 수증기 유량비, 입력전력 변화와 같은 변수별 연구를 수행하였다. 바이오가스 유량비(biogas/TFR : total flow rate), 수증기 유량비($H_2O/TFR$: total flow rate), 입력전력이 각각 0.32~0.37, 0.36~0.42, 8 kW일 때 메탄의 전환율이 81.3~89.6％인 최적운전조건을 보였다. 이때 합성가스 중의 수소와 일산화탄소의 농도는 27.11~40.23％, 14.31~18.61％이며, 수소 수율은 40.6~61％, 에너지 전환율은 30.5~54.4％, $H_2/CO$ 비는 1.89~2.16이다.

• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.466-470
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• 2008

본 연구에서는 가연성 폐기물에서 발생되는 합성가스 내 $CH_4$를 나노기공성 촉매를 사용하여 $H_2$로 전환하고자 하였다. 이때 사용된 나노기공성 촉매는 $Ni/Al_2O_3$ 촉매를 one-pot 방법으로 제조하여 사용하였다. 촉매의 분석 결과, 삼차원으로 연결된 스폰지 모양을 갖는 입자가 형성되었으며, 구형의 상용 촉매보다 넓은 표면적과 작은 입자크기, 균일한 기공 크기의 특성을 지닌 나노기공성 촉매가 제조된 것을 확인할 수 있었다. $CH_4$ 개질반응에 사용된 $Ni/Al_2O_3$ 촉매의 Ni 최적 담지량은 16 wt%였으며 $750^{\circ}C$에서 $CH_4$ 전환율 91%, $CO_2$ 전환율 92%로 가장 높은 전환율을 나타냈다. 또한, 상용 알루미나를 사용하여 제조한 촉매와의 성능 비교 결과 자체 제조한 촉매가 약 20% 향상된 전환율을 나타냈다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.46-52
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• 2023

옥살산(oxalic acid)은 기존에 질산을 사용한 carbohydrates의 산화 공정에 의해 얻어질 수 있으며 여러 분야에서 사용되고 있다. 하지만 이 반응은 다양한 질소 산화물을 형성하고 많은 증간 생산물의 분리를 필요로 하기에 복잡하고 환경에 유해하다. 한편, 이산화탄소로부터 전기화학적 방법에 의해 옥살산을 높은 효율로 얻을 수 있는 방법이 제안되었다. 아연 전극 산화에 의해 생성된 Zn²⁺이온과 CO₂ 환원에 의한 oxalate이온의 반응으로 zinc oxalate(ZnC₂O₄)가 얻어진다. 이후 산처리에 의해 옥살산이 생성될 수 있으나 강산과 열을 필요로 한다. 본 연구에서는 CO₂의 전기화학적 전환으로 형성된 ZnC₂O₄을 강산을 사용하지 않고, 간단하고 분리가 쉬운 방법을 적용하여 옥살산으로 전환하고자 한다. 또한, 고부가 물질인 글리콜산으로 더 전환시킴으로써 이산화탄소에서 고부가 물질로의 전환 가치를 높이고자 하였다. ZnC₂O₄를 상온, 상압에서 화학적 방법 및 여과 과정을 통해 효과적으로 Zn(OH)₂ 입자와 oxalate 용액으로 분리하였으며 얻어진 Zn(OH)₂와 oxalate는 전기화학적 방법을 사용하여 각각 Zn, 글리콜산으로 전환되었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제29권2호
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• pp.85-92
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• 2002

Agrobacterium을 이용한 벼의 효율적인 형질전환을 위하여 몇 가지 형질전환 조건을 조사하였다. 그리고 조사된 최적의 형질전환 방법을 이용하여 내한성에 관련된 GPAT 유전자를 식물에 도입하였다. 형질전환 조건은 GUS 발현을 통하여 조사되었다. 본 실험에서는 벼 (Oryza sativa L. cv. Dongjin)의 성숙 종자 유래 캘러스를 3일간 전배양한 후 Agrobacterium을 접종하였다. 접종이 끝난 캘러스는 50mg/L CaCl$_2$, 30mg/L acetosyringone, 2 mg/L 2,4-D, 120 mg/L betaine이 첨가된 공동배양 배지 위에서 암조건으로 10일간 공동배양하여 높은 GUS 발현을 관찰할 수 있었다. 이와 같은 방법으로 GPAT 유전자를 식물에 도입한 결과 54%의 높은 형질전환율을 나타내었다. 형질전환 식물체를 southern 분석한 결과 wild type 식물체에서는 GPAT 유전자가 검출되지 않았으나, 형질전환 식물체에서는 GPAT 유전자가 검출되었다. 또한 GPAT 유전자로 형질전환된 5 계통의 T1 세대에서 hygromycin에 대한 저항성과 감수성의 유전비율이 3 : 1로 분리되었다. 따라서 본 실험의 결과에서 검토된 고빈도의 형질전환 시스템은 단자엽식물의 형질전환에 있어서 모델계로 이용될 수 있으리라 기대된다.

• 공업화학
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• 제10권8호
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• pp.1129-1135
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• 1999

${\gamma}-Al_2O_3$, $TiO_2$와 $SiO_2$에 코발트를 함침시켜 촉매를 제조하고, 고정층 미분반응기에서 CO에 의한 $SO_2$환원반응 특성을 조사하였다. 이때 온도는 $350{\sim}550^{\circ}C$ 영역에서, $SO_2$농도를 1000~10000 ppm, $CO/SO_2$몰비를 1.0~3.0, 공간속도를 $5000{\sim}15000h^{-1}$의 영역에서 사용하였으며 대기압하에서 실행하였다. ${\gamma}-Al_2O_3$와 $TiO_2$는 코발트 담체로 우수한 특성을 보였으며, 5 wt % 코발트를 ${\gamma}-Al_2O_3$에 함침시켜 얻은 촉매로 $400^{\circ}C$ 이상의 온도에서 90% 이상의 높은 $SO_2$전환율과 6% 이하의 낮은 COS수율을 얻을 수 있었다. $CO/SO_2$의 최적몰비는 양론비인 2.0으로 나타났으며, 몰비가 3.0으로 증가하면 $SO_2$전환율은 증가하였으나 대부분의 반응생성물이 COS로 나타났다. 실험영역의 $SO_2$농도와 공간속도의 변화는 $SO_2$ 전환율과 반응선택성에 큰 영향을 미치지 않았다. 코발트는 활성화된 이후에 $CoS_2$ 상태로 존재하였으며 반응후에도 상변화는 관찰되지 않았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.265-272
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• 2023

목질계 바이오매스는 조성분간의 결합이 치밀하고 높은 함량의 리그닌을 포함하여 전처리 공정이 필수적이다. 전처리 용매 중 테트라하이드로퓨란(THF)은 유기용매로 재사용이 가능하다는 장점이 있다. THF는 가격이 저렴하고 다양한 반응 조건에서 선택적으로 리그닌을 제거하고 물 혹은 이온성 액체와 공용매로 사용된다. 수산화 나트륨(Sodium hydroxide)은 바이오매스 내 ether결합을 파괴하여 리그닌을 우선적으로 용해시키며 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 표면적을 확장시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 NaOH/THF 공용매 전처리 공정을 적용하여 효과적 리그닌을 제거를 위한 전처리 특성을 파악하고 후속 공정인 산촉매 전환 공정을 통해 최적의 레불린산 전환 수율을 얻었다. 전처리 공정은 NaOH/THF 공용매 비율을 16가지 부피 비율로 수행되었으며 반응조건은 180℃에서 60분으로 고정하였다. 최적의 공용매 조건은 NaOH(5 wt%)/THF 공용매 90:10(v/v%)이였으며 76.8% 글루칸을 수득과 함께 90.1%의 리그닌을 제거하였다. 전처리 후속 공정인 산촉매 전환 공정은 반응시간 30~90분, 반응온도 160~200 ℃로 수행하였을 때, 산촉매 전환 공정의 최적 조건은 180 ℃에서 반응시간 60분이었며, 이 때의 레불린산 전환수율은 84.7%이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.727-734
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• 2017

이산화탄소의 농도를 줄이는 방법 중 하나로 전기화학을 이용하여 이산화탄소를 고부가 가치인 탄소로 전환하는 연구가 진행 중이다. 본 연구에서는 4.0 V, $600^{\circ}C$의 실험 조건에서 은, 니켈, 백금, 이리듐 전극을 사용하였다. 720분 동안 이산화탄소의 전환을 수행하였으며, 각 전극에서 생성된 탄소는 열중량 분석 및 XRD 분석을 수행하였다. 이산화탄소의 전환 및 생성 탄소의 양은 은, 백금, 니켈, 이리듐으로 나타났다. 열중량 분석을 통해 각 전극에서 생성된 탄소는 유사한 열 반응성을 가지며, XRD 분석을 통해 전극의 반응성에 따라 탄소의 결정성이 달라짐을 확인할 수 있었다. 은 전극은 전기화학적 전환 성능은 가장 높지만 약한 내구성을 보이며, 전극의 반응성 및 내구성을 고려하였을 때 백금이 4개의 재질 중에서 가장 적합함을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제25권5호
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• pp.497-502
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• 2014

상압 플라즈마 반응기 내에 Ni-$Al_2O_3$와 Ni-$MgAl_2O_4$ 촉매를 충진한 하이브리드 반응기를 이용하여 메탄과 이산화탄소의 전환반응을 진행하였다. 인가전력, 반응가스 유량, 혼합비율 및 반응기 온도 등 다양한 공정변수와 촉매의 충진 유무에 따른 메탄과 이산화탄소의 전환반응 특성이 분석되었다. 촉매의 반응 기여도 분석에서 공정온도를 $400^{\circ}C$까지 올린 경우에도 플라즈마 방전이 없이는 메탄과 이산화탄소의 촉매를 통한 자발적 전환반응이 일어나지 않았다. 이는 촉매를 충진하지 않은 플라즈마 방전만의 전환공정과의 비교를 통하여 확인할 수 있었다. 플라즈마 반응기에 촉매를 적용하는 경우에는 공정의 적절성과 전환처리에 적합한 촉매의 선택이 필수적이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권6호
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• pp.776-783
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• 2010

수소생산을 위한 메탄의 부분산화용 촉매로 알루미나에 담지된 코발트와 니켈 촉매를 함침법으로 제조하였다. 메탄의 부분산화반응을 위한 이들 촉매의 반응활성은1기압, $CH_4/O_2=2.0$과 $450{\sim}650^{\circ}C$의 온도영역에서 조사하였다. 담지량이 다른 코발트촉매와 니켈촉매의 반응활성을 비교하고 코발트촉매에 니켈을 첨가한 이성분금속 촉매의 반응활성을 조사하였다. 그리고 코발트촉매와 니켈촉매에 첨가된 Ce와 La의 첨가효과를 조사하였다. 이들 촉매의 특성은 XRD와 SEM/EDX로 분석하였다. 코발트와 니켈은 10 wt%의 담지량이 적절한 것으로 나타났다. 이들 10 wt% 담지 코발트와 니켈촉매는 열역학적 평형값에 가까운 메탄의 전환율과 CO의 선택성을 나타내었으나 $H_2$의 선택성은 평형값보다 다소 낮게 나타났다. 코발트촉매에 니켈을 첨가한 이성분금속 촉매에서 $H_2$의 선택성은 증가하였으나 전환율을 고려하면 니켈을 첨가한 이점은 나타나지 않았다. 코발트촉매에서는 Ce의 첨가와 니켈촉매에서는La의 첨가로 메탄의 전환율과 수소의 선택성을 높일 수 있었다.