• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.41-50
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• 2022

최근 실 내·외 공기 질 등 환경 개선에 대한 관심으로 탄소흡착제의 연구가 활발하다. 기본적으로 공기질을 악화시키는 원인 물질이 대부분 휘발성유기화합물인 것을 감안한다면, 탄소재료의 소수성을 개선하여 더 우수한 제거 효율을 확보하는 것이 중요하다. 본 논고는 탄소의 소수성 향상 방법과 소수성 측정 방법을 고찰하고자 한다. 일반적으로, 탄소재료의 소수성을 향상시키는 방법으로 열처리, 산 및 알카리 처리, 소수성 물질들을 이용한 코팅 및 침지 등이 알려져있다. 이러한 방법들을 통해 탄소재료의 소수성 향상은 가능하나, 탄소재료(특히 활성탄)의 기공 구조를 붕괴시키거나 흡착능력을 감소시키는 등의 한계점이 있다. 따라서, 본 논고에서는 일반적으로 사용되는 탄소재료의 소수성 향상방법에 더하여 재료의 전구체 변환 방법에 대해서도 간단히 소개하고자 한다. 더불어, 소수성개질의 여부를 판단하기위해 사용하고 있는 분석 기법들을 본 논고에 소개하며, 탄소재료에 대한 이해를 높이고자 한다.

• 멤브레인
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• 제31권1호
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• pp.16-34
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• 2021

물 공급은 늘어나는 담수 수요와 다르게 줄어들고 있다. 담수의 수요를 충당하기 위해서 나노여과법은 가장 효율적이고 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 해수담수화를 위한 나노여과법의 일반적인 방법으로는 나노여과 멤브레인을 이용한 역삼투압 방식이다. 하지만 기존의 멤브레인들은 주요 특성인 안정성, 경제성, 그리고 살균 및 방오특성이 부족하다. 기존의 나노여과 멤브레인을 향상시키기 위해서 친수성과 방오성이 높은 흑연 산화물이 가장 향상성이 높으며 널리 연구되고 있는 재료이다. 멤브레인 변형은 다른 레이어에 적용될 수 있다. 얇은 막으로 이루어진 멤브레인은 다른 세 레이어로 구성되어 있다, 표면의 폴리아미드 레이어, 기공 레이어, 그리고 전체적인 구조를 구성하는 지원 직물이다. 정삼투압 토한 에너지 효율적인 해수담수화 방식이지만 효율이 생물 오염 때문에 떨어진다. 산화그래핀 결합은 향균 기능을 향상할 수 있으며 멤브레인 표면에 바이오필름 생성을 억제할 수 있다. 압력지연삼투는 해수에서 청정에너지를 발전시키는 최고의 방법 중 하나이다. 멤브레인의 생물 오염은 합성 폴리머 멤브레인의 합성 레이어에 산화 그래핀을 합성하여 줄일 수 있다. 나노여과 멤브레인을 개량하는 여러 연구가 각자의 장단점을 가지고 이루어지고 있다. 이 보고서는 나노여과 멤브레인의 개량, 성질, 그리고 성능에 대해 논의한다.

• 구강회복응용과학지
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• 제37권4호
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• pp.177-185
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• 2021

기존의 3 mol%의 이트라아(Y₂O₃)로 안정화된 정방정 지르코니아(3 mol% yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystal, 3Y-TZP) 뿐만 아니라 이트리아 함량이 증가된 반투명 지르코니아(translucent zirconia)를 이용한 단일구조 지르코니아 보철물의 사용이 증가하면서 치과용 지르코니아의 광학적 성질에 영향을 미치는 요소에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이트리아 함량, 보철물 두께, 소결과정, 연마 및 광택소성 그리고 치과용 시멘트 등과 같은 치과기공실 및 진료실 과정의 처리 방법에 따라 치과용 지르코니아의 광학적 효과가 다르게 나타난다. 이트리아 농도의 증가는 반투명도의 개선과 동시에 차폐효과의 감소를 유발할 수 있으며 수복물 두께가 증가할수록 반투명도는 감소하지만 지르코니아 블록의 물성에 따라 요구되는 두께가 다르므로 주의해야 한다. 고속소결 방식은 제작시간을 단축시키나 경우에 따라 보철물의 반투명도가 감소할 수 있다. 지르코니아의 표면거칠기 및 광택소성 처리에 따라 광학적 결과도 영향을 받을 수 있다. 적절한 유색 시멘트의 사용은 지르코니아의 차폐효과에 도움이 되어 보다 자연스러운 보철치료가 가능하다.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.624-629
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• 2022

포름알데하이드는 호흡기 및 피부 질환을 일으키는 등 인체에 유해한 실내 환경 오염물질로 알려져 있다. 본 연구에서는 활성탄소섬유 표면에 질소 작용기를 도입하기 위하여 질소 플라즈마 처리를 하였고, 질소 작용기 함유 활성탄소섬유에 대한 포름알데하이드 흡착 특성을 고찰하였다. 주입되는 질소 가스의 유량이 증가함에 따라 활성탄소섬유 표면에 도입되는 질소 작용기의 함량이 약 7% 정도 증가하였으며, 존재하는 질소 작용기의 종류별 비율도 유사하였다. 또한 플라즈마 처리에 의한 식각 효과로 인하여 활성탄소섬유 표면에 초미세기공이 증가하였다. 이에 따라 표면 개질된 활성탄소섬유의 포름알데하이드 흡착 효율도 증가하였다. 그러나, 질소 유량이 120 sccm 이상인 조건에서는 활성탄소섬유 표면이 과도하게 식각되어, 비표면적이 감소하고 포름알데하이드 흡착 능력이 오히려 저하되었다. 따라서, 질소 플라즈마 처리된 활성탄소섬유의 포름알데하이드 흡착은 도입된 질소 작용기의 함량이 주요 요인이지만, 이와 함께 적합한 기공 구조를 가질 때 포름알데하이드의 흡착 효율이 향상됨을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.29-36
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• 2022

수평관상로를 사용하여 산화몰리브덴의 수소환원거동을 연구하였으며, 환원은 MoO₃ → MoO₂과 MoO₂ → Mo의 두 단계로 진행되었다. 첫 번째 단계에서는 높은 발열반응을 고려하여 MoO₃ 환원을 위해 30 vol% H₂와 70 vol% Ar의 혼합 가스를 선택하였다. 온도 범위는 550~600℃이고 체류 시간 범위는 30~150분으로 진행하였다. 두 번째 단계에서는 MoO₂의 환원을 위해 순수한 H₂ 가스를 사용하였으며, 온도와 체류시간의 범위는 각각 700~750℃와 30~150분이었다. 몰리브덴 산화물의 두 단계의 수소환원과정에서 각각 다른 환원거동이 관찰되었다. 1단계에서는 반응속도의 온도 의존성이 관찰되었으며, 본 연구의 조건에서 중간 산화물의 존재에도 불구하고 표면반응율 속 메커니즘이 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 이 메커니즘을 기반으로 활성화 에너지와 빈도인자는 각각 85.0 kJ/mol 및 9.18×10⁷로 계산되었다. 또한, 입자 내 기공 크기는 온도 및 체류 시간에 따라 증가했다. 2단계 환원의 경우 반응속도의 온도 의존성이 관찰되었으나 표면반응율속 메커니즘은 초기에만 부합하였다. 이는 환원과정 후반부에 상변태 MoO₂→ Mo가 진행됨에 따라 부피 변화에 의한 산화물 결정구조의 붕괴에 기인한다고 생각할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제31권2호
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• pp.63-71
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• 2023

수계 내 질소의 증가는 부영양화나 녹조 및 적조현상을 유발하여 수계의 파괴 및 물의 자정능력을 저하시켜 전세계적으로 중요한 환경문제가 되었다. 수계 내 질소의 가장 일반적인 형태는 암모늄(NH₄⁺)이온의 형태로 폐수로부터 유입되는 가장 많은 부분을 차지하고 있으며 부영양화의 주요 원인이 되고 있어 암모늄 제거에 있어 적절한 처리 및 방안이 필요하다. 본 연구에서는 생장력이 좋은 바이오매스 중 하나인 수단그라스를 적용하여 바이오차를 생산하였으며, 200℃-400℃ 탄화 온도 조건 변화에 따른 과정에서 생성된 수단그라스 바이오차를 활용하여 암모늄 이온, 10~100ppm 농도 변화에 따른 흡착능력 분석하였으며, 이 결과를 통해 흡착제로써 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 탄화반응으로 인해 수단그라스의 화학구조가 분해되면서 바이오차의 탄소 및 고정 탄소함량이 증가하였다. 바이오차의 pH는 탄화 온도가 높을수록 pH와 전기전도도가 높아지면서 전기전도도로 인해 양이온에 대해 높은 흡착 가능성을 보였다. 흡착실험 결과를 바탕으로 NH₄-N의 농도가 높아지면서 최대 54.5%, 최저 17.4%의 제거효율을 보였으며, 탄화 온도가 높을수록 바이오차의 기공 및 비표면적 증가로 인해 오염물질의 흡착이 용이해져 NH₄-N의 제거효율이 높아졌다. FT-IR 분석 결과, 탄화반응의 고온으로 인해 전체적인 표면 작용기의 감소가 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.479-486
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• 2023

본 연구에서는 메탄 습식 개질 반응용 Ni/Al₂O₃ 촉매에 첨가된 Ce_xZr_1-xO₂(CZ)가 촉매 반응 효율에 미치는 효과를 조사하였다. 반응 실험 결과, CZ 조촉매가 첨가된 Ni/Al₂O₃ 촉매는 동일 온도, 동일 steam to carbon ratio에서 Ni/Al₂O₃ 촉매보다 높은 메탄 전환율과 수소 수율을 보였다. 특성 분석 결과, 두 촉매 모두 유사한 기공 구조와 비슷한 Ni 분산도를 가지고 있어 이는 반응 효율에 영향을 미치는 요소가 아님을 확인하였다. 하지만, 라만 분광 분석결과에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매는 Ni/Al₂O₃ 촉매와 달리 CZ상에서 oxygen vacancy가 존재하고, 이는 상대적으로 낮은 반응 온도에서 물 활성화를 촉진시키는 것으로 확인되었다. CZ 조촉매 상의 oxygen vacancy에 의한 물 활성화는 저온 영역에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매의 습식 개질 반응 성능을 증대시켰다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.180-185
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• 2023

본 논문에서는 스프레딩된 SiC 섬유를 적용해 SiC_f/SiC를 제조하였을 경우, 섬유의 분산도가 복합소재의 내부구조 및 기계적 강도에 어떠한 영향을 주는지를 연구하였다. Spread SiC 섬유를 적용한 시편의 섬유 체적비는 non-spread 시편 대비 9%p 감소하였으며, 수지 슬러리가 섬유 사이로 더 원활히 함침되어 기지내 기공도 거의 발견되지 않았다. 각 시편의 섬유 분산도를 비교하기 위해, 복합소재 내 섬유간 이격거리를 수치화하고 평가하는 방법을 제안하였다. 그 결과 spread 시편의 섬유간 중심거리는 non-spread 시편 대비 2.23 ㎛ 증가하였으며, 섬유 표면 사이 거리는 42.6%로 대폭 증가하였다. 3점 굽힘시험을 통해 spread 시편의 굽힘강도가 non-spread 시편 대비 49.3% 가량 높으며, 시험 데이터의 편차도 더 균일함을 확인하였다. 따라서 복합소재 기지내 SiC 섬유의 분산도 향상이 SiC_f/SiC의 균일한 기지상 치밀화와 기계적 강도 증가에 매우 큰 영향을 미친다는 점을 알 수 있다.

• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.140-147
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• 2024

바이오매스 활용을 높이기 위하여, 열처리 공정을 통해 강아지풀 기반 리튬 이온 이차 전지용 탄소음극재(SV-C)를 제조한 뒤 전기화학적 성능을 고찰하였다. 강아지풀의 열처리 온도가 750 ℃로 낮을 때 낮은 결정성과 높은 비표면적(126 m²/g)과 함께, 표면에 많이 존재하는 산소의 (-) 전하가 리튬을 끌어당김으로 인하여 비정전용량(1003.3 mAh/g, at 0.1 C)이 높지만, 용량 유지율은 61.0% (at 500 cycles and 1 C)로 낮아지는 것으로 여겨진다. 또한, 열처리온도가 1150 ℃로 증가하면 탄소층이 축합되어 배열이 우수해짐에 따라 구조 결함이 감소하여 기공이 크게 줄어 비표면적(32 m²/g)이 감소한 것으로 확인되었다. 또한, 음극재 표면결함이 감소하여 결정성이 높아지게 되면, 용량 유지율은 89.7% (at 500 cycles and 1 C)로 높지만, 결함 정도가 작아 활성점이 줄어들어 비정전용량이 471.7 mAh/g로 매우 낮은 것으로 여겨진다. 본 연구 범위에서, 열처리 온도에 따라 제조된 강아지풀 기반 탄소음극재의 경우, 비표면적에 비해 표면 산소 함량과 결정성 등이 음극재의 전기화학적 특성에 더 높은 신뢰도를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.121-127
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• 2024

본 연구에서는 정유사 탈황석고의 탄산화물 대체에 따른 ALC 제조 원료 적용 가능성을 검토하였으며, ALC 제조 실험을 통한 기초 특성 평가를 수행하였다. 탈황석고 및 탄산화물의 주성분은 CaO, SO₃등으로 나타났으며, 광물탄산화 반응에 따른 강열감량 증가를 확인하였다. 탄산화물의 결정상은 CaCO₃, CaSO₄, Ca(OH)₂ 및 CaSO₄·2H₂O로 나타났다. ALC 제조 원료인 탈황석고를 탄산화물로 대체할 경우 발포 높이 및 기공 형상은 모든 시편에서 유사하게 나타났으며, 절건 비중, 압축강도 또한 유사한 것을 확인하였다. 아울러 결정상 분석 및 미세구조 관찰을 통해 모든 시편에서 ALC의 주결정상인 토버모라이트 결정 생성을 확인할 수 있었다.