• 생명과학회지
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• 제32권7호
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• pp.578-587
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• 2022

우리나라는 세계 7위의 온실가스 배출국가로서 국제적으로 배출량 규제가 강화됨에 따라 국가 온실가스 감축 목표를 상향하였고 이로 인해 산업계를 포함한 사회 전반적인 탄소 감축의 노력이 절실한 상황이다. 기후변화 완화 또는 적응 계획의 중요 이행 수단으로 연안과 해양생태계를 자연기반 해법(nature-based solutions, NbS)으로 활용 가능하게 되면서 최근 블루카본(blue carbon) 생태계가 주목받고 있다. 블루카본은 대기 중 이산화탄소가 광합성작용을 통해 맹그로브, 염습지 및 해초류와 같은 연안 생태계나 해조류와 미세조류와 같은 해양생태계에 의해 바이오매스로 흡수된 뒤 퇴적되어 장기간 저장되는 탄소를 의미한다. 현재 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 현재 공식적으로 인정하고 있는 블루카본 생태계는 맹그로브, 염습지, 해초지 3가지뿐이다. 하지만, 최근 해조류, 미세조류, 산호초, 비식생 갯벌 등 다양한 새로운 블루카본 흡수원들이 가진 높은 이산화탄소 격리 및 저장 능력에 대해 새로운 연구 결과들이 지속적으로 학계에 보고되고 있어, 이들 신규 블루카본 후보군들의 온실가스 흡수량 산정에 관련된 과학적 입증을 통해 IPCC 국제 인증의 가능성이 점차 높아지고 있다. 본 총설에서 동해안이 보유하고 있는 블루카본 흡수원인 해조류, 해초지 및 비식생 갯벌의 현황과 잠재적 가치에 대해 논하고자 한다. 본 논문을 통해 동해는 해조류 자원을 NbS로 활용하는 것이 가장 효과적인 것으로 확인되었다. 또한, 동해안이 보유한 신규 블루카본 흡수원이 이른 시일 내에 IPCC 국제 인증을 받을 수 있도록 연구개발의 방향성과 활용방안을 제안하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.179.2-179.2
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• 2011

바이오매스 가스화 프로세스 개발에 있어서 가장 기본적인 해결과제는 고발열량의 합성가스 제조, 냉가스 효율의 향상, 타르 발생량 저감 및 제거이다. 가스화 효율 향상에 대한 연구는 국내외 적으로 많이 이루어지고 있으나, 타르 발생량 저감에 대한 연구는 많이 이루어져 있지 않다. 타르는 분자량이 큰 방향적 탄화수소로 응축되면 점성이 높아 배관폐쇄, 정제설비의 압력손실 증가로 인해 운전정지 및 가스화율 저하의 원인이 된다. 가스화로에서 타르 발생량을 저감시키는 방법 중에는 Ni계 촉매를 이용하는 방법이 있으나, 카본 누적에 의한 활성저하, 알칼리금속에 의한 응집 등의 문제가 발생할 수 있다. 한편 철산화물은 합성가스 중의 C2-C3계의 타르를 분해하는데 효과가 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 적벽돌, 염색슬러지 회재 등에는 철산화물이 다량 함유되어 있는 것에 착안하여 폐기물중의 폐금속을 이용한 바이오매스 가스화에 대한 연구를 수행하였다. 점토광물계 폐기물인 적벽돌 파쇄물($SiO_2$ 67.2%, $Al_2O_3$ 19.7%, $Fe_2O_3$ 8.7%, $K_2O$ 2.0%, $TiO_2$ 1.2%, MgO 0.7%)을 전처리 한 후 유동매체로하여 우드펠렛을 가스화한 결과, 가스 생성량이 증가하고, 타르 및 탄화수소류가 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 타르는 후단의 타르 트랩에서 타르가 거의 검출이 되지 않았다. 전처리를 하지 않은 적벽돌 파쇄물은 반응시간이 경과한 후에 가스화율이 증가함에 따라 철화합이 가스화로내에서 환원되어 타르를 분해하는데에는 어느 정도의 반응시간이 필요한 것을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.25-34
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• 2003

탄소 원자 간의 interaction potential로서 Tersoff에 의해 제안된 반 경험적인 potential을 이용하여 고경질 탄소박막의 합성 거동을 전산 모사하였다. 고에너지의 탄소익사를 diamond (100) 표면에 충돌시켜 고밀도의 비정질 탄소박막을 만들 수 있었으며, 전산모사에 의해 합성된 탄소 박막의 물성과 Shin 등이 발표한 filtered cathodic arc 공정에 의해 합성된 탄소의 물성을 비교하였다. ta-C 합성 실험에서 관찰된 바와 같이 최적의 에너지 영역에서 다이아몬드에 가장 유사한 물성의 필름이 합성되었으며, 이때의 입사원자 에너지인 50 eV 는 실험적으로 최적의 필름이 얻어지는 조건에서의 탄소이온 에너지와 유사하였다. 전산모사에 의해 합성된 박막은 비정질이었으며, 다이아몬드 lattice에 해당하는 short range order를 가지긴 있었다. 그러나, 최적의 에너지 조건에서는 2.1 $\AA$의 거리의 준안정 site에 탄소들이 많이 존재하는 것을 알 수 있었는데, 이는 필름 표면의 국부적 급냉효과가 최대가 되는 조건과 일치하였다. 이러한 결과는 다이아몬드상 카본필름의 합성에 있어서, 고 에너지의 탄소인자가 충돌하면서 발생하는 국소적인 열에너지의 증가가 가장 빨리 제거되는 조건에서 최적의 물성을 가지는 경질탄소 필름이 형성되는 것을 보여주고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.258-263
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• 2017

본 연구에서는 글루코스 산화효소(glucose oxidase, GOx), 고분자인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI), 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 벤조퀴논(benzoquinone, BQ)을 이용하여 글루코스 바이오연료전지를 위한 바이오 촉매를 합성하였다. 이를 위해, 지지체인 PEI/CNT 복합체에 BQ를 정전기적 인력을 통해 물리적으로 포집한 뒤, GOx를 담지시켜 합성하였다. 이는 기존에 전자 매개체로서 전해질에 풀어서 사용했던 BQ를 전해질이 아닌 촉매 내에 포집하여 촉매를 구성하였다는 개선점이 크며, 그 결과, BQ가 포집되지 않은 촉매 대비, 1.9배 상승한 $34.16{\mu}A/cm^2$의 최대전류밀도를 얻음을 통해 촉매활성이 개선되었음을 증명하였고, 바이오연료전지의 산화극 촉매로 이용 시, BQ가 포집되지 않은 촉매를 이용한 바이오연료전지에 비해 1.2배 상승한 $0.91mW/cm^2$의 최대출력밀도를 얻었다. 이를 통해 바이오연료전지의 산화극을 위한 촉매로서 GOx와 함께 담지된 매개체 BQ를 포함한 촉매 제조 가능성을 확인하였다.

• 대한화장품학회지
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• 제30권2호
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• pp.189-195
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• 2004

카본 블랙은 매우 낮은 밀도로 화장품에는 사용되지 않고 있지만 독성이 없고 안정한 물리적 특성과 검은색의 특성으로 이용 가치가 있다고 사료되는 바이다. 본 연구에서는 TEOS, a) PEO/ lecithin, b) PEO/polyethylene glycol, c) lecithin/polyethylene을 ethanol/water 수용액상에서 계면활성제를 탄화시켜 sol-gei반응에 의해 meso-porous silica샘플을 얻었고 N2 조건하 50$0^{\circ}C$에서 열처리된 organic-inorganic hybrid silica를 합성하였다. Pore안에 카본 블랙을 함유하는 meso-porous silica는 친수성, 소수성 용매에서 모두 좋은 분산성을 보여준다. 이 샘플은 BET에 의해 specific surface area (750$m^2$/g)과 pore size (4-6 nm)이고, XRD측정으로 pore structure (cylindrical type)를, 샘플의 SEM촬영으로 morphology(0.1-0.5$\mu\textrm{m}$ 입자 크기를 갖는 spherical powder)를 갖는다는 것을 알아냈다. 이렇게 합성한 카본-실리카 블랙 컬러를 마스카라에 적용하면 일반적으로 마스카라에 사용되던 블랙 컬러 사용시 보다 좀더 검은색을 보여주는 것은 물론이고 우수한 분산성도 갖는다. 무엇보다 이 파우더의 밀도 조절이 가능하여 마스카라 뿐 만 아니라 모든 화장품에의 사용이 가능하다.

• 임산에너지
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• 제22권2호
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• pp.54-59
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• 2003

최근 들어 북미와 유럽에서는 고밀화한 목질펠릿연료가 재생가능하며 카본뉴트럴한 바이오매스 에너지로서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 현사시 톱밥의 고밀화를 통한 고형연료화에 관하여 연구하였다. 현사시 품종의 연료적 가치를 평가하기 위하여 열량 및 원소 분석을 수행하였다. 고밀화를 위하여 열압공정을 채택하였으며, 압밀화는 100∼180℃, 250∼1000 kgf/㎠, 2.5∼10분의 조건으로 행하였다. 고밀화연료의 특성은 밀도와 미세분 발생량으로 평가하였다. 목표치로서 고밀화연료의 전건밀도는 1.2 g/㎠ 이상, 5분간 진탕 후의 미세분 발생량은 0.5% 이하로 설정하였다. 목표 밀도와 목표미세분을 만족하기 위해서는 160℃ 이상의 압체온도가 요구되었다. 이 때의 압체압력은 750 kgf/㎠ 이상이 효과적이었다 180℃에서 1000 kgf/㎠으로 5분 이상의 압체가 고밀화연료 제조에 가장 적절한 조건으로 밝혀졌다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.131.1-131.1
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• 2010

고분자연료전지(PEMFC)에서 기체확산층(GDL)은 다공성의 카본 종이/천 위에 마이크로한 다공층을 가치는 구조로 촉매층을 지지하고 촉매층과 분리판 사이의 전류전도체 역할을 한다. 또한 촉매층에 연료와 공기 확산 및 생성된 물의 통로 역할을 하며 소수성인 전기전도성 물질로 이루어져 있다. 현재 연료전지에 쓰이는 가스확산층은 대부분 국외 회사에서 제조 수입 사용하는 현황이고 국내에서는 협진 I&C가 연구하고 있으나 상용화는 아직 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 탄소섬유의 전도성을 개선하고자 탄소섬유 표면에 금속코팅 시 최적의 접촉계면유지를 위한 표면처리 방법 및 공정을 조사 분석 후 최적 개선방법(농도/온도/압력/시간)을 설정하고자 하였다. 또한 선정된 공정인자별 수준별 시험 후 샘플링 된 시료를 토대로 금속물질이 탄소섬유 표면에 코팅(도금)된 금속-탄소섬유를 대하여 평가하여 최적화시키고자 탄소섬유로부터 carbon paper GDL의 모재를 개발할 계획이다. 앞에서 설명한 바와 같이 탄소섬유를 이용하여 paper making, resin impregnation, molding, carbonization/graphitization의 제조공정을 거쳐 paper형태의 GDL을 생산 및 평가하고자 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.655-668
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• 2009

본 총설에서는 수정진동자 센서의 원리와 질량, 점성, 점탄성의 변화에 기초한 수정진동자 센서의 응용에 관하여 고찰하였다. 수정진동자의 기본원리와 공진주파수-공진저항 다이어그램에 관하여 상세히 기술하였다. 카본을 피막한 가스센스, 혈액응고를 이용한 센스, 전기화학분석, 결정화 분석 등에 관한 응용 예를 소개하였다. 이러한 연구 결과를 토대로 새로운 바이오센서나 화학센서 개발 가능성에 관하여 고찰하였다.

• 분석과학
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• 제29권1호
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• pp.35-42
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• 2016

A new nano-composite carbon ink for the development of disposable dopamine (DA) biosensors based on screen-printed carbon electrodes (SPCEs) is introduced. The method developed uses SPCEs coupled with a tyrosinase modified nano-composite carbon ink. The ink was prepared by an “in-house” procedure with reduced graphene oxide (rGO), Pt nanoparticles (PtNP), and carbon materials such as carbon black and graphite. The rGO-PtNP carbon composite ink was used to print the working electrodes of the SPCEs and the reference counter electrodes were printed by using a commercial Ag/AgCl ink. After the construction of nano-composite SPCEs, tyrosinase was immobilized onto the working electrodes by using a biocompatible matrix, chitosan. The composite of nano-materials was characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the performance characteristics of the sensors were evaluated by using voltammetric and amperometric techniques. The cyclic voltammetry results indicated that the sensors prepared with the rGO-PtNP-carbon composite ink revealed a significant improvement in electro-catalytic activity to DA compared with the results obtained from bare or only PtNP embedded carbon inks. Optimum experimental parameters such as pH and operating potential were evaluated and calibration curves for dopamine were constructed with the results obtained from a series of amperometric detections at −0.1 V vs. Ag/AgCl. The limit of detection was found to be 14 nM in a linear range of 10 nM to 100 µM of DA, and the sensor’s sensitivity was calculated to be 0.4 µAµM⁻¹cm⁻².

• 청정기술
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• 제21권1호
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• pp.12-21
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• 2015

전도성 고분자를 이용한 새로운 기능성 재료의 개발은 에너지, 환경, 나노 기술 분야 발전에 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다. 최근에는 전도성 고분자에 기능성 도펀트(functional dopant)를 삽입하여 고성능화에 초점을 맞춘 연구들이 많이 수행되고 있다. 본 총설은 새로운 전도성 고분자 합성의 관점으로 쓰여진 다른 문헌들과 달리, 삽입되는 기능성 도펀트의 역할과 응용 분야를 중심으로 서술하였다. 대표적인 기능성 도펀트의 종류로는 산화환원 활성(redox-active) 분자, 카본나노물질, 바이오물질, 킬레이팅(Chelating) 분자 등이 있으며, 각각의 도펀트의 고유한 특징에 따라 베터리, 수처리용 분리막, 센서 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 본 총설에서는 각각의 기능성 도펀트가 첨가 되었을 때 장점과 응용 방향에 대해 살펴 보고, 전도성 고분자의 안정성 향상을 위한 방법과 고려해야 할 점들에 대하여 제안하고자 한다.