• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.356-362
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• 2006

본 연구에서는 석탄가스화복합발전(integrated gas combined cycle, 이하 IGCC) 시스템의 석탄가스화기로부터 생산되는 석탄가스가 환원제로 이용되는 $SO_2$ 환원공정인 직접 황 회수 공정(direct sulfur recovery process, 이하 DSRP)에서 이용 가능한 Sn-Zr계 촉매 상에서의 $SO_2$ 환원반응특성을 조사하였다. Sn-Zr계 촉매는 0/1, 1/4, 1/1, 2/1, 3/1, 1/0의 Sn/Zr 몰비로 조절하여 침전법 및 공침법으로 제조되었다. 공간속도가 $10,000ml/g_{-cat.}{\cdot}h$, 반응물 몰비$([CO(or\;H_2)]/[SO_2])$가 2.0인 반응조건 하에서 Sn-Zr계 촉매를 이용하여 온도를 변화시킨 가운데 석탄가스에 포함되어 있는 $H_2$ 또는 CO를 환원제로 사용하여 $SO_2$ 환원에 대한 반응특성이 조사되었다. 실험 결과, 환원제의 종류에 상관없이 $SnO_2$와 $ZrO_2$보다 Sn-Zr계 촉매가 활성이 더 높았으며, 환원제의 종류에 대한 반응성 조사 결과, $H_2$보다 CO가 $SO_2$ 환원에 더 높은 반응성을 나타내었다. $H_2$가 환원제로 이용된 $SO_2$ 환원특성을 조사한 결과, Sn/Zr 비에 따라 제조된 Sn-Zr계 촉매의 종류에 상관없이 온도가 증가함에 따라 반응성이 증가하는 경향을 보이며 Sn/Zr 몰비가 1/4인 촉매를 사용한 경우 $550^{\circ}C$에서 $SO_2$전환율이 94.4％, 원소 황 수율이 66.4％로 높은 반응성을 나타내었다. 반면 CO를 환원제로 이용한 경우에는 Sn/Zr 몰비가 높은 촉매일수록 최적 반응온도가 감소되는 특이한 경향을 나타내었다. Sn-Zr계 촉매 중 Sn/Zr 몰비가 3/1인 $SnO_2-ZrO_2$ 촉매가 가장 낮은 최적 반응온도에서 높은 반응성을 나타내었는데, $325^{\circ}C$에서 $SO_2$전환율이 약 100％, 원소 황 수율이 약 99.5％로 가장 높은 반응성을 얻었다. 그리고 CO가 $H_2$보다 더 많이 포함되어 있는 석탄모사가스에 대하여 환원제로서의 이용가능성을 확인하고자 $CO/H_2$ 비를 달리한 각각의 합성가스에 대하여 $SO_2$ 환원반응실험을 수행하였다. Sn/Zr 몰비가 2/1인 Sn-Zr계 촉매 상에서 $SO_2$ 환원반응 실험 결과, CO 함량이 높은 합성가스일수록 효과적인 환원제임을 확인할 수 있었다. 따라서 Sn-Zr계 촉매가 적용된 DSRP에서 석탄모사가스가 환원제로 이용 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권2호
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• pp.191-196
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• 2006

유전체장벽방전에 의해 발생된 오존을 배기가스에 주입하면 질소산화물의 주성분인 NO가 빠르게 $NO_2$로 산화된다. 일단 NO가 $NO_2$로 산화되면 다음 단계에서 황화나트륨이나 아황산나트륨과 같은 환원제에 의해 쉽게 $N_2$로 환원될 수 있다. 본 연구에 사용된 환원제들은 $SO_2$도 효과적으로 제거시킬 수 있으므로 $NO_x$와 $SO_2$를 동시에 처리하는 것이 가능하다. 오존처리실과 흡수환원반응기로 구성된 본 연구의 2단계 공정은 모사 배기가스에 포함된 $NO_x$를 95%, $SO_2$를 100% 제거시킬 수 있었다. 환원제인 황화나트륨으로부터 발생되는 황화수소는 강염기인 수산화나트륨을 환원제와 함께 사용함으로써 방지할 수 있었다. $NO_x$와 $SO_2$를 동시에 처리하기 위한 환원제로 $Na_2SO_3$보다 $Na_2S$가 더 우수한 성능을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.316-321
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• 2010

본 연구에서는 고압조건에서 $SO_2$를 원소 황으로 전환하기 위한 촉매환원반응이 수행되었다. $SO_2$ 환원을 위한 촉매로 Sn-Zr계 금속복합산화물 촉매를 사용하였으며, 환원제로 CO가 사용되었다. 촉매환원반응성을 조사하기 위하여 반응온도, 반응물의 몰비([CO]/[$SO_2$]), 공간속도에 따른 $SO_2$ 전화율과 원소 황 수율 그리고 COS의 선택도를 상압조건과 20기압조건에서 비교되었다. 상압조건에서 $SO_2$ 전화율은 반응온도가 증가될수록 함께 증가되었으며, $CO/SO_2$ 몰비가 높을수록 증가되었다. 또한 $SO_2$ 전화율의 증가와 함께 COS의 선택도도 함께 증가되어, 원소 황 수율은 오히려 낮아졌다. 그러나 20 atm의 고압조건에서는 높은 $SO_2$ 전화율과 낮은 COS의 선택도가 얻어졌다. 이와 같은 결과는 높은 압력으로 인한 반응속도의 증가와 함께 생성된 원소 황이 응축되어 CO에 의한 COS 생성이 억제되었기 때문이라 판단된다. 이와 같은 결과로부터 $SO_2$ 촉매환원반응으로 높은 황 수율은 고압조건에서 더 유리하게 얻을 수 있다.

• 분석과학
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• 제18권5호
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• pp.396-402
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• 2005

수소화물 발생법-원자흡수 분광계를 이용한 무기비소의 분석 시 예비환원제로써 L-Cysteine, KI, $FeSO_4$의 최적 조건을 찾고자 하였으며, 이들이 분석에 미치는 영향을 서로 비교 연구하였다. 이와 더불어 $H_2SO_4$-trap에 의하여 시료 중 공존 가능성이 있는 유기비소인 MMA(monomethylarsonate)와 DMA(dimethylarsinate)를 제거하여 무기비소만을 분리 분석하였다. 1.8 M 염산과 0.08 M 질산의 혼합산에서 비소 표준용액 20 ppb는 산을 넣지 않았을 때보다도, 높은 흡광도를 나타내었다. L-Cysteine의 경우 0.5 g 정도를 취하고 약 0.07 M의 질산이나 염산의 약 산성 조건에서 30 분 이상을 반응시켰을 경우에 완전히 As(V)는 As(III)로 환원되었다. KI의 경우, 3 g 정도를 취하고 약 0.8 M의 질산 조건에서 1시간 이상 반응시켰을 경우에 완전히 As(V)는 As(III)로 환원되었다. $FeSO_4$의 경우에는, 다른 예비환원제와 비교하여 NaBH4와 $Fe^{2+}$의 반응으로 인한 침전물의 생성으로 튜브내부가 막히게 되어, As(V)가 As(III)로 환원되는 효율의 재현성이 없었다. 분석결과의 정확도를 확인하기 위하여, NIST SRM 1643C Trace Elements in Water ($82.1{\pm}1.2ng/mL$)를 사용하였으며 그 결과는 KI를 예비환원제로 사용하였을 경우에는 97.5%의 회수율이고 L-Cysteine를 예비환원제로 사용하였을 경우에는 101.9%의 회수율로서 두 경우 모두 만족할 만한 수준이였다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.212-217
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• 2014

재생공정에서 황화 된 탈황흡수제의 재생을 위하여 산소는 산화제로 사용되었다. 재생공정에서 미량의 미 반응 산소는 직접 황 회수 공정으로 유입된다. 그러나, $SO_2$ 환원을 위한 반응성은 미 반응 산소의 다양한 이유에 의해서 저하된다. $SO_2$ 환원을 위한 반응성 실험을 위해 Sn-Zr계 촉매가 사용되었으며, $SO_2$와 $O_2$는 각각 5.0 vol%와 4.0 vol%로 고정하였고 $300-450^{\circ}C$와 1-20 atm에서 수행되었다. 본 연구에서는 고온건식 탈황공정의 직접 황 회수공정에 유입되는 미 반응산소에 의한 촉매반응성 저하에 미치는 영향을 조사하였다. $SO_2$ 환원으로 생성된 원소 황은 미 반응산소에 의해서 재산화되고, redox반응기구에서 Sn-Zr계 촉매의 빈 격자 산소자리가 미 반응산소에 의해서 재산화되므로 $SO_2$ 전화율은 감소되는 것으로 판단된다. 한편 환원제로써 공급된 CO는 미 반응산소에 의해서 산화되어 연소열에 의해 촉매 충전 층 온도가 상승되기도 한다. 결과적으로 충전 층의 빠른 온도상승은 활성 물질을 소결시켜 촉매의 비활성화를 초래하게 된다.

• 한국환경보건학회지
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• 제33권2호
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• pp.166-173
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• 2007

이 연구에서 환원성 황 화합물의 시간적, 공간적 분포 패턴들이 매립과정에 크게 영향 받는 지역에서 조사되었다. 이러한 측정 연구에 기초하여 환원성 황 화합물이 이산화황으로 변환되는 광화학적 작용 규모를 광화학적 상자모델을 이용하여 평가하였다 이 연구는 2004년 3월에서 12월까지 대기 중 환원성 황 화합물 농도를 군산시의 매립장 내부와 인근에서 평가했다. 환원성 황 화합물의 분포가 일반적으로 $H_2S$, DMS, 또는 DMDS들이 대부분인 반해, 그 패턴들은 시료채취 지역과 기간에 따라 다양했다. 군산 매립장에서 $H_2S$, DMS는 연구기간 동안 가장 높은 농도를 나타냈다. 이 지점에서 DMS의 농도는 매립 과정 뿐만 아니라 해양 오염원에 영향을 받는다고 사료되었다. 모든 환원성 황 화합물이 아황산가스의 광화학적 부산물에 대한 상대적 기여도를 비교할 때, 세가지 환원성 황 화합물(DMDS, $H_2S$, 그리고 DMS)이 가장 중요한 물질로 조사되었다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1997년도 Proceedings of the 13th KACG Technical Meeting `97 Industrial Crystallization Symposium(ICS)-Doosan Resort, Chunchon, October 30-31, 1997
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• pp.47-50
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• 1997

희토류원소의 광 환원 침전 특성이 연구되었다. 환원제로 isopropyl alcohol, 침전제로 (NH$_4$)$_2$SO$_4$가 사용되었다. 그리고 250nm의 파장을 방출하는 수은 램프가 사용되었다. Eu원소만을 함유하는 용액으로부터 Eu+3의 Eu+2로의 광 환원 결과는 97%이상이었으며 과산화수소가 소량 첨가되었을 경우 침전 속도는 증가하였다. 이 결과를 토대로 하여 희토류원소들(Sm,Eu,Gd)을 함유하는 수용액과 유기용액(HDEPH-Dodecan)에 UV광을 조사하였을 시 선택적으로 Eu을 분리해 낼 수 있었다. Eu의 침전 회수율은 두 상의 경우 모두 97%이상이었다.

• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.150-158
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• 1999

본 연구는 저온플라즈마를 이용하여 배기가스중의 SOx와 NOx를 동시에 처리하는 공정을 개발하는 것으로서, 최적의 반응제 선정과 효율적인 공정의 구성을 위해 SOx, NOx와 반응제와 반응기구를 밝히고자 하였다. 실험은 1.0 N㎥/h의 모사가스를 이용한 기초실험과 20 N㎥/h의 실제 연소가스를 이용한 실험으로 진행되었으며, 반응제로는 NH3와 파리핀계 및 올레핀계 탄화수소를 사용하였다. NH3를 반응제로 한 SO2 제거반응은 비플라즈마 조건에서는 NH4HSO3, 플라즈마 조건에서는 (NH4)2SO4의 생성반응이었고, 두 조건 모두 높은 제거율을 나타냈다. 반응제를 사용하지 않은 플라즈마 조건에서 SO2는 환원반응이 일어나고 O2 농도의 증가는 역반응을 증가시키는 화학평형에 의해 SO2의 제거율이 감소되었다. 플라즈마 조건에서 NO는 O2농도가 낮은 경우는 NO의 환원반응이 주로 일어나고, O2 농도가 높을 경우는 산화반응이 지배적이었다. 올레핀계 탄화수소는 플라즈마 조건에서 NO 산화 반응에 탁월한 효과를 보였을 뿐만 아니라 SO2 제거에도 효과를 보여 최대 40%의 제거율을 나타냈으며, NH3의 사용을 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 공업화학전망
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• 제22권5호
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• pp.25-40
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• 2019

전 세계적으로 환경문제를 해결하기 위한 방안으로 환경규제를 강화시키며 특히 다양한 대기오염 물질 중 최근 큰 이슈인 초미세먼지 저감을 위해 전구물질로 알려진 질소산화물을 제어하기 위한 다양한 기술개발이 가속화되고 있다. 특히, 다양한 처리기술 중에 기술적·경제적인 이점을 갖춘 선택적 촉매환원법(selective catalytic reduction, SCR) 기술을 통하여 질소산화물 제거를 위해 암모니아를 환원제로 반응에 참여시켜 인체에 무해한 H₂O, N₂로 전환하는 기술이 대표적이다. 최근 전 세계적으로 다양한 산업군에서 질소산화물이 배출되고 있으며, 점오염원뿐만이 아니라 비점오염원(mobile sources)에 대한 규제가 강화되고 있다. 디젤엔진이 장착된 선박 배가스 처리장치 내 SCR 기술이 주목을 받고 있으며, NH₃-SCR에 사용되는 촉매는 주로 VO_x/TiO₂, VO_x/W/TiO₂ 촉매가 대표적이다. 한편 선박 디젤엔진에 사용되는 연료에 따라 연소배가스 특성이 다르다. 이러한 연료가 연소됨에 따라 SO₂, SO₃가 발생되고 환원제인 NH₃와 결합하여 황산암모늄염((NH₄)₂SO₄), ABS (ammonium bisulfate, NH₄HSO₄)과 같은 염을 형성시켜 탈질촉매의 비활성화 문제가 발생된다. 이러한 비활성화 물질이 침적된 탈질촉매를 재활성화 시키기 위하여 열 산화를 통해 재생시키고 있다. 이처럼 선박용 SCR 촉매는 강화되는 배출규제 및 엔진기술의 발달로 저감되는 운전 온도에 대비하여 저온 활성 재생이 가능한 고활성, 고내구성 촉매기술 개발이 필요하다.

• 청정기술
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• 제21권3호
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• pp.153-163
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• 2015

Fe/제올라이트 촉매의 저온에서의 NO의 암모니아 선택적 촉매환원반응 활성에 미치는 반응가스 중의 수분과 SO₂의 영향을 조사하였다. Fe/제올라이트 촉매에 조촉매로 Mn, Zr과 Ce를 첨가한 Fe/제올라이트 촉매로 수분과 SO₂가 포함된 저온에서의 NO의 암모니아 선택적 촉매환원반응에서 조촉매 첨가효과를 조사하였다. 조촉매는 이온교환법으로 철을 담지시킨 Fe/제올라이트 촉매에 건식 함침법으로 첨가하였다. 제올라이트는 디젤엔진에서의 SCR기술의 적용을 위하여 NH₄-BEA와 NH₄-ZSM-5을 사용하였다. 촉매의 특성은 BET, XRD, SEM/EDS와 TEM/EDS를 사용하여 조사하였다. 반응가스 중에 5% H₂O와 100 ppm SO₂이 존재하는 경우 Fe/BEA 촉매의 NO 전환율은 200 ℃에서 77%에서 47%로 감소하였다. MnFe/BEA 촉매는 수분과 SO₂가 존재하는 경우에 200 ℃에서 53% 이상의 NO 전환율을 나타내며 Fe/BEA 촉매보다 우수한 반응활성을 보였다. Mn은 Fe 성분의 분산도를 증가시키고 Fe의 소중합체 형성을 방지하는 효과를 나타내었다. 첨가제는 Mn이 Zr과 Ce보다 우수한 특성을 나타내었다. 250 ℃ 이하의 온도에서 Fe/BEA 촉매가 Fe/ZSM-5 촉매보다 우수한 반응특성을 나타내었다.