• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.534-541
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• 2021

In this study, a novel microwave-matrix reformer was proposed to convert CH₄, which is a major component, to a high quality hydrogen energy. And to identify this performance, it was investigated for O₂/C ratio, steam feed amount and reformed gas recirculation which are affected for methane conversion and product gas yield. Through the parametric screening studies, optimal operating conditions were that O₂/C ratio, steam feed amount and recirculation rate were 1.1, 10 mL/min and 30 L/min. In this conditions, CH₄ conversion was 68.1%, H₂ selectivity 77.2 and H₂/CO ratio 2.62 which are possible applying SOFC stack for RPG (residential power generator).

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.323-328
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• 2006

본 논문의 목적은 부채꼴방전(GlidArc) 플라즈마 개질을 이용하여 프로판으로부터 카본블랙의 형성이 없는 합성가스 생산을 위한 개질특성과 최적 운전조건을 연구하였다. 또한 수소 생산 및 프로판 전환율을 항상시키기 위해 반응기 내의 촉매반응 영역에 13 wt%의 니켈촉매를 충진하여 수증기 몰 비, 이산화탄소 몰 비, 입력 전력, 주입 유량 변화의 변수별 연구를 수행하였다. 그 결과, 수증기 몰 비, 이산화탄소 몰 비, 입력 전력, 주입 유량이 각각 1.86, 0.48, 1.37 kW, 14 L/min일 때 프로판 전환율이 62.6%로 최적이었다. 위의 조건에서 합성가스의 건가스 기준에 농도는 $H_2\;44.4%,\;CO\;18.2%,\;CH_4\;11.2%,\;C_2H_2\;2.0%,\;C_3H_6\;1.6%,\;C_2H_4\;0.6%,\;C_3H_4$ 0.4%이며, 이산화탄소 전환율은 29.2%, 합성가스 내의 $H_2/CO$ 농도 비는 2.4이다.

• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.347-354
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• 2013

생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제19권2호
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• pp.90-94
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• 2009

The development of low-k materials is essential for modern semiconductor processes to reduce the cross-talk, signal delay and capacitance between multiple layers. The effect of the $CH_4$ concentration on the formation of SiOC(-H) films and their dielectric characteristics were investigated. SiOC(-H) thin films were deposited on Si(100)/$SiO_2$/Ti/Pt substrates by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) with $SiH_4$, $CO_2$ and $CH_4$ gas mixtures. After the deposition, the SiOC(-H) thin films were annealed in an Ar atmosphere using rapid thermal annealing (RTA) for 30min. The electrical properties of the SiOC(-H) films were then measured using an impedance analyzer. The dielectric constant decreased as the $CH_4$ concentration of low-k SiOC(-H) thin film increased. The decrease in the dielectric constant was explained in terms of the decrease of the ionic polarization due to the increase of the relative carbon content. The spectrum via Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy showed a variety of bonding configurations, including Si-O-Si, H-Si-O, Si-$(CH_3)_2$, Si-$CH_3$ and $CH_x$ in the absorbance mode over the range from 650 to $4000\;cm^{-1}$. The results showed that dielectric properties with different $CH_4$ concentrations are closely related to the (Si-$CH_3$)/[(Si-$CH_3$)+(Si-O)] ratio.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.100-108
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• 2011

The use of biogas as an energy source reduces the chance of possible emission of two greenhouse gases, $CH_4$ and $CO_2$, into the atmosphere at the same time. Its nature of being a reproducible energy source makes its use even more attractive. This research if for the hydrogen production through the steam reforming of the biogas. The biogas utilized 3D-IR matrix burner in which the surface combustion is applied. The nickel catalyst was used inside a reformer. Parametric screening studies were achieved as Steam/Carbon ratio, biogas component ratio, Space velocity and Reformer temperature. When the condition of Steam/Carbon ratio, $CH_4/CO_2$ ratio, Space velocity and Refomer temperature were 3.25, 60%:40%, 19.32L/$g{\cdot}hr$ and $700^{\circ}C$ respectively, the hydrogen concentration and methane conversion rate were showed maximum values. Under the condition mentioned above, $H_2$ concentration was 73.9% and methane conversion rate was 98.9%.

• 분석과학
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• 제28권3호
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• pp.182-186
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• 2015

본 연구는 상온에서 과망간산칼륨 (KMnO₄)과 망간아세테이트 (Mn(CH₃COO)₂·4H₂O) 수용액을 반응시켜 초산구리 (Cu(CH₃COO)₂·H₂O) 수용액을 공침한 다공성 CuO/MnO₂ 촉매에 대한 물리화학적 특성에 대해 분석하였다. 합성방법은 KMnO₄과 Mn(CH₃COO)₂·4H₂O의 반응 몰비율을 0.3:1, 0.6:1, 1:1로 반응시켜 초산구리 수용액을 망간아세테이트 투입량 대비 10~75 wt%로 공침시켜 구리이온을 담지시켰다. 제조된 촉매는 TGA/DTA, XRD, SEM 및 BET를 통해 촉매에 대한 물리화학적 특성을 분석하였고, 그 결과 반응 몰비율 변화에 따라 γ-MnO₂, α-MnO₂로 상변이가 이루어 졌으며, 반응 몰비율이 0.6:1 일 때 비표면적이 253 m²/g을 갖는 다공성 CuO/γ-MnO₂ 촉매가 제조되었다.

• 공업화학
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• 제26권2호
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• pp.205-209
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• 2015

이산화탄소 포집 및 활용(CCU)은 화석연료 시 배출되는 온실가스인 $CO_2$ 저감과 이용을 위해 잠재력을 가지고 있는 기술이다. 이산화탄소를 분해하기 위해 3상 글라이딩 아크 플라즈마-촉매 반응기를 설계 및 제작하였다. 이산화탄소 저감 특성 실험은 단일 이산화탄소 가스 공급 유량 변화와 이산화탄소와 메탄 혼합 주입에 따른 주입 전력 변화, 촉매 그리고 수증기 공급 변화에 대해 연구를 수행하였다. 단일 이산화탄소 공급 유량이 12 L/min에서 분해율이 7.9%, 에너지 분해 효율은 $0.0013L/min{\cdot}W$로 나타났다. 이산화탄소 분해됨에 따라 일산화탄소와 산소가 생성된다. 메탄과 이산화탄소 혼합가스를 주입 시 $CH_4/CO_2$ 비 1.29, 주입 전력 0.76 kW에서 이산화탄소 분해율과 메탄 전환율이 각각 37.8, 56.6%를 보였다. $NiO/Al_2O_3$ 촉매 설치 시, 플라스마 단독 공정에 비해 이산화탄소 분해율 및 메탄 전환율이 11.5, 9.9% 증가한다. 수증기 공급으로 인한 이산화탄소 분해 효과에는 큰 영향을 주지 못한다.

• 한국연소학회지
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• 제8권2호
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• pp.1-6
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• 2003

Numerical simulations are conducted at atmospheric pressure in order to understand the effect of the oxygen enrichment level on structure of $CH_4/O_2/N_2$ premixed flames. Under several equivalence ratios the flame speeds are calculated and compared with those obtained from the experiments, the results of which are in good agreement. The effects of the oxygen enrichment are investigated on flames under fuel-rich conditions. As the oxygen enrichment level is increased from 0.21 to 1, the flame speed and the temperature are increased. The emission index of $CO_2$ is decreased in cases of flames for fuel rich mixtures, so the efficiency of combustion may be decreased. The maximum emission index of NO is obtained for 0.6 of the oxygen enrichment level.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.199-199
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• 2010

Polymeric membranes have been widely used to separate gas mixtures, such as $O_2/N_2,\;CO_2/CH_4,\;CO_2/N_2$, and olefin/paraffin. The permeation selectivity is the ratio between composition ratio at the permeate side and composition ratio at the feed side. In addition, the permeation selectivity is a product of solubility selectivity and diffusivity selectivity. We present a novel idea and describe its experimental result, which was achieved by preparing polymer gel films that included a room temperature ionic liquid (RTIL) in a polymer matrix. It is known that $CO_2$ can dissolve easily in imidazolium-based RTILs. We prepared polymer-ionic liquid gel films using an ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([emim] acetate, C-tri) and a host polymer, poly (vinyl acetate) (PVAc, Aldrich).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.420-424
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• 2019

포항산업과학연구원(RIST, Research Institute of Industrial Science & Technology)-고등기술연구원(IAE, Institute for Advanced Engineering)에서 제안한 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정(3개의 단열반응기와 1개의 등온반응기로 구성됨)에서, 합성가스와 함께 스팀을 공급함으로써 메탄화반응과 수성가스전환반응을 동시에 반응시켜 촉매층의 온도와 촉매 비활성화를 제어하였다. SNG 공정개발을 위해 본 연구에서는, 포항산업과학연구원에서 제조한 니켈계 촉매를 사용하여 낮은 $H_2/CO$ 비($CO_2$ 22% 포함) 조건에서의 메탄화반응 특성을 평가하였다. 운전조건(1차 단열반응기의 $H_2O/CO$ 비, 4차 등온반응기의 운전온도 범위 등)은 이전의 연구 결과를 반영하였으며, 동일한 조건을 유지하면서 파일럿 규모의 SNG 공정을 운전하였다. 그 결과, 파일럿 규모의 SNG 공정은 안정적으로 운전되었으며, CO 전환율 100%, $CH_4$ 선택도는 96.9% 그리고 $CH_4$ 생산성은 $660ml/g_{cat}{\cdot}h$의 값을 얻었다.