• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권3호
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• pp.446-452
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• 2014

Methanol was directly produced by the partial oxidation of methane with four-component mixed oxide catalysts. Four-component(Mo-Bi-Cr-Si) mixed oxide catalysts were prepared by the co-precipitation and sol-gel methods. The catalyst prepared by the sol-gel method showed about eleven times higher surface area than that prepared by the co-precipitation method. From the $O_2$-TPD experiment of the prepared catalysts, it was proven that there exists two types of oxygen species, and the oxygen species that participates in the partial oxidation reaction is the lattice oxygen desorbing around $750^{\circ}C$. The optimum reaction condition for methanol production was $420^{\circ}C$, 50 bar, flow rate of 115 mL/min, and $CH_4/O_2$ ratio of 10/1.5, providing methane conversion and methanol selectivity of 3.2 and 26.7%, respectively.

• 한국연소학회지
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• 제20권2호
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• pp.28-35
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• 2015

In this study, the CH4/air lean-rich combustion system with exhaust gas recirculation (EGR) was investigated to explore the potential for lowering pollutant emissions. To achieve this purpose, experiments of lean-rich combustion system with EGR were conducted to measure the changes in the characteristics of the pollutant emission and flame shape with various equivalence ratios and EGR rates. Here, this study was applied to the fuel distribution ratio of 3:1 for the formation of the lean and rich flames. Additionally, the results were compared with $CH_4$/air lean premixed combustion system. The results show that flame shape of lean-rich combustion system was determined by lean and rich equivalence ratios (${\Phi}_L$ and ${\Phi}_R$) and stratified flame was formed with increasing ${\Phi}_R$. According to the pollutant emission characteristics based on experimental results, the NOx and CO emission index (EINOx and EICO) decreased with increasing EGR rate. Especially, in the range needed to form a stable flame, the reduction rates of EINOx and EICO were approximately 47% and 48% for an EGR rate of 25%, global equivalence ratio of 0.85 and ${\Phi}_L$ of 0.80 compared with lean premixed combustion system (${\Phi}$ = 0.78).

• 유기물자원화
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• 제16권4호
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• pp.43-49
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• 2008

본 연구의 목적은 석유화학에너지를 대체하기 위해 바이오가스 생산을 위한 돈분 및 음식물쓰레기 혼용 혐기소화 시 황화수소가스 농도 및 발생비율을 모니터링 한 것이었다. 바이오가스 생산을 위한 혼합혐기 소화는 휘발성 고형물 2%기준 다양한 돈분 및 음식물쓰레기 혼합비율하에서 시럼병을 이용하여 수행하였다. 황화수소가스 발생비율은 처리별 소화기간에 따라 다양하다 할지라도, 수급원료를 돈분만을 이용한 경우는 음식물 쓰레기와 비교할 때 황화수소 발생량은 2.4배 낮게 나타난 것으로 관측되었다. 돈분과 음식물쓰레기 혼합비율에 따른 황화수소가스 농도에 미치는 영향에 대해서는 음식물쓰레기 혼합비율이 높으면 높을수록 황화수소 농도가 높게 나타났다. 황화수소가스 평균 농도는 돈분처리, 0.1452% 에서부터 음식물쓰레기 처리, 0.3420% 까지 다양 하였다. 돈분 및 음식물쓰레기 혼용 혐기발효 시 바이오가스 조성비율은 메탄가스가 53.2%, 이산화탄소 23.9%, 황화수소 0.3% 및 수분을 포함한 기타 22.7%로 이루어져 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.13-18
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• 2014

분뇨/정화조슬러지와 음식물폐기물의 병합소화 특성을 확인하기 위하여 BMP 테스트를 실시하였다. 생슬러지, 잉여슬러지, 소화슬러지, 분뇨/정화조슬러지(1:1의 비율로 조성), 음식물폐기물(음식물 파쇄물과 희석수의 비=1:1) 및 혼합슬러지의 6개의 슬러지를 대상으로 30일간 실험을 진행하였다. 바이오가스 발생은 초기 2일 이후부터 활발히 시작되어 2주 동안 지속되는 것을 알 수 있었으며 일정 시간이 경과한 후에는 발생량이 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 특히 7~8일 사이에 가스발생량이 최대값을 보였으며, Modified Gompertz model을 이용한 생슬러지, 잉여슬러지, 소화슬러지, 분뇨/정화조슬러지, 음식물폐기물 및 혼합슬러지의 단위메탄생산량은 각각 64.63, 67.49, 66.45, 72.44, 107.85, 46.71 mL $CH_4/g$ VS로 나타났다. 혼합슬러지의 지체성장기간은 1.88 day이었으며, 최대메탄생산속도는 80.4 mL/day로 나타났다. 따라서 메탄생성퍼텐셜을 높이기 위해서는 하수처리장의 혐기성 소화조에 투입되는 음식물폐기물의 혼합비를 조절함으로써 빈부하 문제 해결과 동시에 소화조의 안정적인 운전을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한교통학회지
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• 제32권2호
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• pp.93-105
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• 2014

본 연구는 자료포락분석(Data Envelopment Analysis: DEA) 기법을 활용하여 도로이동오염원 저감대책의 상대적 효율성 평가와 그에 기반하여 우선순위를 결정하였다. 현재 시행 중이거나 장래 계획 가능한 도로이동오염원 저감 대책들을 근거로 실효성 높은 자동차 온실가스와 대기오염물질 저감 대책 10개를 선정하여 시나리오를 구성하였으며, 대기오염물질 4개(CO, HC, NOX, PM), 온실가스 3개($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$)물질에 대해 장래 통행패턴을 고려한 교통수요예측모형과 가변적 복합배출계수를 활용하여 2027년도를 최종 목표년도로 저감량을 산정하였다. 저감 대책들 간의 상대적 효율성을 평가하기 위해 DEA모형 중 초효율성 분석을 수행한 결과, 승용차 요일제 참여 확대 대책이 효율성 점수 1.879로 가장 우선순위가 높은 저감대책으로 선정되었으며, 버스전용차로 확대, CNG버스 보급 대책의 효율성이 높은 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 자동차 온실가스와 대기오염물질 저감대책 우선순위 선정 결정 시 절대적인 자료로 활용될 수는 없지만 저감대책의 방향성을 제시하고 있으므로 향후 자동차 배출량 저감 정책방향 설정 및 체계적인 중장기 저감대책 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.247-250
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• 2008

Biomass gasification is a promising technology for producing a fuel gas which is useful for power generation systems. In biomass gasification processes, tar formation often causes some problems such as pipeline plugging. Thus, proper tar treatment is necessary. So far, nickel (Ni)-based catalysts have been intensively studied for the catalytic tar removal. However, the deactivation of Ni-based catalysts takes place because of coke deposition and sintering of Ni metal particles. To overcome these problems, we have been using ruthenium (Ru)-based catalyst for tar removal. It is reported by Okada et al., that a Ru/$Al_2O_3$ catalyst is very effective for preventing the carbon deposition during the steam reforming of hydrocarbons. Also, this catalyst is more active than the Ni-based catalyst at a low steam to carbon ratio (S/C). Benzene was used for the tar model compound because it is the main constituent of biomass tar and also because it represents a stable aromatic structure apparent in tar formed in biomass gasification processes. The steam reforming process transforms hydrocarbons into gaseous mixtures constituted of carbon dioxide ($CO_2$), carbon monoxide (CO), methane ($CH_4$) and hydrogen ($H_2$).

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.53-61
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• 2018

혐기성소화(AD)는 폐활성슬러지의 유기물함량을 바이오가스로 전환할 수 있는 가장 널리 이용되는 공정 중 하나이다. 그러나 현재 전통적인 혐기성소화에 의한 실제 메탄수율은 이론적인 최대 메탄수율에 미치지 못하기 때문에 메탄수율을 높일 수 있는 방안의 지속적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐활성슬러지로부터 메탄수율을 높이기 위해 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 혐기성소화슬러지와 생슬러지의 혼합비율(3:7, 5:5)에 따른 메탄수율 및 유기물제거 효율에 미치는 영향에 관하였다. 그 결과 생물전기화학 혐기성소화 슬러지의 혼합비가 3:7과 비교하여 5:5일 때 가장 높은 메탄수율 294.2 mL $CH_4/L$(0.63배 증가)과 52.5%(7.5% 증가)로 유기물제거효율을 가지는 것으로 나타났으며 pH, 알칼리도와 VFAs의 농도도 안정적으로 유지되었다. 이러한 결과는 혐기성소화 슬러지의 혼합비의 증가는 생물전기화학 혐기성소화조의 안정적인 성능유지를 위해 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제21권2호
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• pp.165-179
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• 2012

Indirect $CO_2$ effect due to non-methane volatile organic compound (NMVOC) emissions from solvent and product use and fugitive NMVOC emissions from fuels in the Republic of Korea and 13 Annex I countries under United Nations Framework on Climate Change were estimated and the proportions of them to total greenhouse gas (GHG) emissions ranged from 0.092% to 0.45% in 2006. Indirect greenhouse effect ($CO_2$, $CH_4$, and $O_3$) were estimated at 13 photochemical assessment monitoring sites in the Republic of Korea using concentrations of 8 NMVOCs of which indirect global warming potential (GWP) were available. The contribution of toluene to mixing ratio was highest at 11 sites and however, the contribution of toluene to indirect greenhouse effect was highest at nine sites. In contrast to toluene, the contributions of ethane, butane, and ethylene were enhanced. The indirect greenhouse effects of ethane and propane, of which ozone formation potentials are the lowest and the third lowest respectively among targeted 10 NMVOCs, ranked first and fourth highest respectively. Acetaldehyde has relatively higher maximum incremental reactivity and is classified as probable human carcinogen however, its indirect GWP ranked second lowest.

• 한국연소학회지
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• 제5권1호
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• pp.91-98
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• 2000

We investigated a uniform temperature zone, produced by double flame structure of a co flow CH4/air partially premixed flame, to be used as a temperature calibration source for laser diagnostics. A broadband N2 CARS(coherent anti-Stokes Raman spectroscopy) system with a modeless laser was used for temperature measurement. When the stoichiometric ratio was 1.5, we found the uniform temperature zone in radial direction of the flame of which the averaged temperature was 2110 K with standard deviation 24 K. In the stoichiometric ratio range between 2.0 and 2.5, we found very stable temperature-varying zones in vertical direction at the center of the flame. The size of the zone was approximately 15 mm and it covered a temperature range from 300 K to 1900 K. We also suggest that this zone can be used as a calibration source for 2-D PLIF(planar laser induced flurescence) temperature measurement.

• Korean Membrane Journal
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• 제5권1호
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• pp.68-74
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• 2003

Methane steam reforming (MSR) reaction for hydrogen production was studied in a membrane reactor (MR) using two tubular membranes, one Pd-based and one of porous alumina. A higher methane conversion than the thermodynamic equilibrium for a traditional reactor (TR) was achieved using MRs. The experimental temperature range was 350-500$^{\circ}C$; no sweep-gas was employed during reaction tests to avoid its back-permeation through the membrane and the steam/methane molar feed ratio (m) varied in the range 3.5-5.9. The best results (the difference between the MR conversion and the thermodynamic equilibrium was of about 7%) were achieved with the alumina membrane, working with the highest steam/methane ratio and at 450$^{\circ}C$. Silica membranes prepared at KRICT laboratories were characterized with permeation tests on single gases (N$_2$, H$_2$ and CH$_4$). These membranes are suited for H$_2$ separation at high temperature.