• 대한토목학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.87-95
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• 1983

본(本) 연구(硏究)에서는 정수처리과정(淨水處理過程)에서 생성(生成)되는 trihalomethane을 제거(除去)하는 방법(方法)으로 활성탄(活性炭)으로 충전(充塡)된 고정층(固定層)에 의한 흡착(吸着)에 관하여 이론적(理論的)인 간단한 모형(模型)을 제시하고 모형(模型)의 simulation을 통하여 얻은 결과(結果)와 고정층(固定層) 흡착실험(吸着實驗)을 통해서 얻은 결과(結果)를 비교(比較), 분석(分析)하였다. 고정층흡착모형(固定層吸着模型)의 simulation 결과(結果)로 흡착효과(吸着効果)에 큰 영향을 미치는 인자(因子)인 물질전달계수(物質傳達係數) K와 Freundlich의 흡착계수(吸着係數)인 $K_F$와 n의 변화(變化)에 따른 전체적인 효율변화(効率變化)를 산정(算定)하였다. 처리효율(處理効率)은 K와 $K_F$가 증가할수록 그리고 n이 감소할수록 유리(有利)한 것으로 나타났다. 실험결과(實驗結果)로부터 얻은 breakthrough curve는 전형적(典型的)인 S자형(字形)으로 나타났으며 break point를 $100{\mu}g/l$로 정할 경우 활성탄(活性炭) 단위무게당(當) 흡착량(吸着量)은 6.3mg/g으로 등온흡착실험(等溫吸着實驗)에서 얻은 결과(結果)보다 훨씬 높았다. 또한 $5^{\circ}C$정도(程度)의 수온차이(水溫差異)는 처리효율(處理効率)에 뚜렷한 영향을 끼치지 못했다. 고정층운전결과(固定層運轉結果)와 잘 부합되는 simulation으로부터 얻은 $K_F$와 n은 등온흡착실험(等溫吸着實驗)에서 얻은 값과 약간의 차이를 나타냈다.

• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.430-436
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• 2014

오로라레드(Allura Red, AR)는 수용성의 유해한 타르계 식품착색제(적색 40호)이다. 역청탄계 입상활성탄을 사용한 AR의 회분식 흡착실험은 흡착제의 양, 초기농도, 접촉시간과 흡착온도를 조작변수로 선택하여 수행되었다. 흡착평형자료를 가지고 Langmuir와 Freundlich 및 Temkin 흡착등온식에 대한 적합성을 평가하였다. 흡착평형은 Langmuir 흡착등온식이 더 잘 맞았으며, 계산된 분리계수($R_L$) 값으로부터 입상활성탄이 AR을 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Temkin parameter, B의 값은 1.62~3.367 J/mol로 흡착공정이 물리흡착임을 나타내었다. 흡착속도실험으로부터, 입자내확산속도상수($k_m$)는 온도증가와 함께 커졌으며, 흡착공정은 유사이차반응속도식에 잘 맞았음을 알았다. 흡착공정의 특성을 평가하기 위하여 활성화에너지, 엔탈피, 엔트로피 및 Gibbs 자유에너지변화와 같은 열역학 파라미터들을 298~318 K의 온도 범위에서 조사하였다. Gibbs 자유에너지변화값(${\Delta}G$ = -7.02~-8.79 kJ/mol)과 엔탈피변화값(${\Delta}H$ = + 82.2 kJ/mol)으로부터 흡착공정이 자발적이고 흡열과정임을 알았다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.427-434
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• 2009

유류 및 중금속으로 오염된 토양에서 Pb 및 Cd에 내성을 갖는 미생물을 분리하여 미생물 내 중금속 흡착 특성을 조사하였다. 분리한 토착미생물의 Pb 및 Cd의 흡착특성과 흡착에 영향을 미치는 요인 중에 생장단계, 중금속 농도, 생물량, pH, 온도에 따른 영향을 비교하였다. 또한 흡착등온식을 적용하여 중금속의 흡착용량과 흡착강도를 알아보았다. 낮은 중금속 초기 농도와 높은 생물량에서 높은 중금속 제거 효율을 가지며 중금속 마다 다른 흡착 효율을 보여 주었다. 흡착 효율은 미생물 생장 말기, pH 5~9 조건에서 최적의 효율을 나타내었으나, 25~$35^{\circ}C$에서 온도 변화에 따른 영향은 미미하였다. 생물흡착 과정을 Langmuir 등온 흡착식에 적용하면, 이론적 최대 흡착량은 Pb와 Cd에 대해서 각각 62.11과 192.31 mg/g로 나타났고, $R^2$가 0.71과 0.98로 계산되었다. Cd는 세포 표면의 단일 층에 단분자 흡착에 의한 생물흡착이 진행되었으나, Pb는 미생물 대사 작용을 통한 세포 내로의 축적 작용과 미생물 내 음이온과의 반응에 의한 침전물 형성작용 둥을 통하여 생물흡착이 진행된 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.96-102
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• 2014

입상활성탄에 대한 metanil yellow의 흡착은 흡착제의 양, pH, 초기농도, 접촉시간과 흡착온도를 조작변수로 선택하여 회분식 실험으로 연구되었다. 흡착평형자료는 Langmuir와 Freundlich 흡착등온식에 대한 적합성을 평가하였다. 흡착평형은 Freundlich 흡착등온식이 더 잘 맞았으며, 계산된 분리계수 값으로부터 입상활성탄이 metanil yellow를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 동력학적 실험으로부터, 흡착공정은 유사이차반응속도식에 잘 맞으며, 속도상수($k^2$) 값은 초기농도가 증가할수록 감소하였다. 활성화 에너지, 엔탈피, 엔트로피 및 Gibbs 자유에너지 변화와 같은 열역학 파라미터들은 흡착공정의 특성을 평가하기 위하여 298~318 K의 온도 범위에서 조사하였다. 활성화 에너지의 계산 값은 23.90 kJ/mol로 입상활성탄에 대한 metanil yellow의 흡착이 물리적 공정임을 나타냈다. Gibbs 자유에너지 변화의 음수값(${\Delta}G=-2.16{\sim}-6.55kJ/mol$)과 엔탈피 변화의 양수값(${\Delta}H=+23.29kJ/mol$)은 각각 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정임을 나타냈다.

• 공업화학
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• 제33권2호
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• pp.151-158
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• 2022

본 논문은 활성탄에 의해 작용기가 다른 말라카이트 그린(MG), 다이렉트 레드 81 (DR 81) 및 티오플라빈 S (TS)의 흡착에 대한 파라미터 특성(PH 효과, 등온선, 동역학 및 열역학 파라미터) 및 염료의 경쟁 흡착에 대해 조사하였다. Langmuir, Freundlich 및 Temkin 등온선 모델을 사용하여 염료의 흡착 메커니즘 및 활성탄에 의한 흡착 처리의 적합성을 평가했다. Langmuir 무차원 분리 계수 값은 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 처리가 효과적인 방법임을 나타내었다. 활성탄에 대한 세 가지 염료의 흡착 메커니즘은 Temkin 식에서 계산된 흡착열로부터 물리 흡착임을 확인하였다. 세 가지 염료의 흡착 동역학은 유사 2차 모델에 가까웠으며 잘 일치함을 보여주었다. 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 과정의 속도 지배 단계는 입자내 확산이었다. 양의 엔탈피와 엔트로피 변화는 각각 흡열 반응과 고액계면에서 흡착에 의한 무질서도가 증가함을 나타내었다. 세 가지 염료의 음의 Gibbs 자유 에너지 값은 온도가 증가함에 따라 자발성이 높아지는 것을 나타냈다. 삼성분 경쟁흡착에서 흡착능력이 높은 MG는 혼합용액에서 DR 81과 TS에 의해 약간의 방해를 받았으나, 흡착능력이 낮은 DR 81과 TS는 흡착력이 좋은 MG의 영향을 받아 흡착률이 크게 증가하였다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.249-257
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• 2022

Grand canonical Monte Carlo 전산모사 방법에 의하여 77.16 K에서 국부분자배향 모델을 가지는 나노 기공 탄소 흡착제에 대한 질소의 평형 흡착량을 계산하였다. 국부분자배향 모델은 일정한 공간을 가지는 규칙적인 격자에 동일한 크기를 배열하였다. 국부분자배향 영역의 연속적인 평면의 직교(out-of-plane)의 제거에 의해 미세기공을 도입하였고, 기본구조단위의 기울임을 통해 기울어진 기공을 도입하였다. 이런 기공 구조는 틈새형 기공 구조보다 나노기공을 가지는 탄소계 흡착제의 흡착 연구에 보다 현실적인 모델이 된다. 또한 이들 기공 구조에 대해 기공도, 표면적 그리고 제한된 비선형 최적화 기법을 활용하여 기공크기분포에 구하였다. 또한 참고 자료로써 틈새형 기공에서의 등온 평형흡착량도 계산하였다. 틈새형 기공에서는 질소분자의 5배 이상의 기공에서 hysteresis 루프가 관찰되었고, 모세관 응축과 응축의 역과정인 증발이 한 압력에서 한 번에 일어났다. 국부분자배향 기공모델에서는 질소분자의 크기의 6배 큰 기공에서 기저 슬립면, armchair 슬립면 그리고 상호연결된 채널에서 각각 세 가지 연속적인 응축이 관찰되었다. 탈착 과정의 hysteresis 루프에서는 단일 또는 두 압력에서 응축의 반대인 증발이 관찰되었다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.125-138
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• 2023

수계 내 세슘(cesium: Cs)을 제거하기 위하여 개발된 대부분의 기존 Cs 흡착제들은 원재료 값이 고가라는 단점과, 해수와 같이 높은 이온 강도와 낮은 Cs 농도를 가지는 대규모의 오염수를 실질적으로 정화하는데 한계를 가지고 있었다. 본 연구에서는 석탄광산배수를 처리하는 과정에서 생성되는 슬러지(CMDS)에 Na와 S를 첨가하여 친환경적이고 높은 Cs 제거 효율을 가지는 Cs 흡착제를 개발하였다. Fe 및 Ca 함량이 풍부한 CMDS를 1차 소재로 사용하였고, 열처리 과정으로 Na와 S를 첨가하여 새로운 Cs 흡착제를 제조하였다(이하 본 연구에서 개발한 흡착제는 Na-S-CMDS라 명명함). Na-S-CMDS의 Cs 흡착능 및 흡착 기작을 평가하기 위해 실험실 규모의 실험과 흡착 동역학 및 등온 모델링 연구를 수행하였으며, XRF, XRD, SEM/EDS, XPS 등의 분석을 통해 Na-S-CMDS의 물리화학적, 광물학적 특성을 조사함으로써 Cs 흡착 기작을 규명하였다. 흡착 배치 실험 결과, Cs은 빠르게 Na-S-CMDS에 흡착되어 1시간 내 평형에 도달하였으며, 낮은 Cs 농도(0.5 mg/L) 조건에서도 높은 Cs 제거 효율(> 90.0%)을 보였다. 흡착 등온 모델링 결과, 단일 흡착을 가정하는 Langmuir 흡착 등온 모델에 대응되는 경향을 보였으며, 흡착 동역학 모델링 결과 흡착 경향이 유사 2차 속도(pseudo second order kinetic) 모델과 일치하는 경향을 보였고, 이러한 결과는 단순한 물리적 흡착보다 이온 교환과 같은 화학적 흡착이 우세함을 의미한다. 고농도의 Cs 용액으로 반응시킨 Na-S-CMDS의 XRF/XRD 분석 결과, Na-S-CMDS 내 Na 함량은 감소하고 흡착 전 존재하던 erdite (NaFeS₂·2(H₂O))가 관찰되지 않는 것을 통해, Na⁺과 Cs⁺ 사이에서 활발한 이온 교환 반응이 진행되었음을 알 수 있었다. XPS 분석 결과, Na-S-CMDS에서 Cs와 S 사이의 강한 결합 작용이 관찰되었으며, 이러한 Cs와 S(또는 S-복합체)내 결합에너지 감소도 Na-S-CMDS의 Cs 흡착능을 증가시키는 요인으로 판단되었다. 본 연구를 통해 기존에 폐기물로 처리되었던 석탄광산배수슬러지를 개량하여 제조한 Na-S-CMDS는 기존의 Cs 흡착제보다 제조 비용이 저렴하고, 해수 및 지하수와 같이 이온 강도는 높지만 Cs 농도가 낮은 대규모 오염 수계에서도 Cs 흡착능이 높게 유지되어, 현장에서 효과적인 Cs 흡착제로 사용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 태양에너지
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• 제10권3호
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• pp.13-18
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• 1990

표면 온도가 균일하지 않은 원통을 균속도 유동장에 가로 놓았을 경우, 표면에서의 열전달 특성은 표면이 등온이거나 일정한 heat flux가 주어졌을 때와는 판이하게 다르다. 본 연구에서는 공기의 균속도 유동장내에서 두가지 경우(step형 및 선형변화)의 비등은 경제조건이 원통면을 따라 원주방향으로 주어졌을 때 표면에서의 열전달 특성을 고찰하였다. Step형 변화는 원통형 태양로의 표면에서 관찰될 수 있다. Solar One(Califomia주의 Barstow시에 있는 태양로)의 경우, 작동유체(물)는 표면을 따라 원주방향과 수직으로 설치된 튜브를 따라 흐르면서 액체상태로부터 고온고압의 증기로 변한다. 이 과정에서 태양로 표면의 receiver panel은 그 위치에 따라, preheater, boiler, 그리고 superheater의 역할을 수행하며 표면의 온도도 균일하지 않은 분포를 나타낸다. 이와 같은 경우 표면의 평균 온도를 가지고 대류에 의한 열 손실을 계산하면 큰 오류를 범할 가능성이 있다.

• 대한화학회지
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• 제54권1호
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• pp.125-130
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• 2010

본 연구에서는 수용액 중에서 유해한 brilliant green (BG) 제거를 위한 탄소와 산화철 나노복합재료의 흡착특성을 살펴보았다. 탄소와 산화철 나노복합재료는 화학침전법과 $750^{\circ}C$에서 질산 철과 탄소를 열처리 함으로서 합성하였다. 그 생성물은 TEM, XRD, 그리고 TGA를 이용하여 확인하였다. 나노복합재료에 대한 BG의 흡착 연구는 열역학적 인자와 반응속도론적인자들을 이용하여 수행하였다. 흡착 속도식은 준 이차 속도식이 준 일차 속도식에 비해 잘 들어맞는다고 보여준다. 실험 결과는 Langmuir 과 Freundlich 흡착 등온선을 이용하여 분석하였다. 평형 데이터는 Langmuir모델에 잘 들어맞으며 최대 단일 층 흡착 용량 64.1 mg/g 을 갖는다. 열역학적 인자들은 나노복합재료에 BG의 흡착 으로부터 유도하며 흡착은 자발적이며 흡열 과정임을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제52권2호
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• pp.124-132
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• 2008

H3SO4(M: 몰농도) 용액에서 탄소강의 부식방지제로 Furfural hydrazone 유도체의 효과를 질량손실법 및 정전류극성법을 사용해 연구하였다. 이들 유도체 존재하에서 탄소강의 부식속도가 급격히 감소함을 관찰하였다. 이 연구로부터 부식방지효율은 부식방지제 농도가 증가함에 따라 증가하였고 I와 SCN을 첨가하면 부식방지효율은 더욱 증가되었다. 질량손실법을 사용해 5×10-6 M의 유도체가 있을 때와 없을 때 30-60oC 사이에서 탄소강 부식에 미치는 온도 효과를 보았다. 부식과정에 대한 활성화에너지(Ea*)와 다른 열역학적 변수들을 계산하였고 이들에 대해 논의하였다. 정전류극성법을 통해 유도체들이 혼합형 방지제로 작용함을 알았고 외부전류를 흘려주었을 때 음극은 더욱 분극되었다. 3M H3SO4 용액에서 탄소강 표면에 이들 유도체들의 흡착은 Frumkin의 흡착등온을 따랐다. 이들 유도체들의 화학구조를 통해 부식방지 메커니즘을 설명하였다.