• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.267-273
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• 2023

As the impacts of global climate change become increasingly apparent, the reduction of carbon emissions has emerged as a critical subject of discussion. Nuclear power has garnered attention as a potential carbon-free energy source; however, the rapidity of load following in nuclear power generation poses challenges in comparison to fossil-fueled methods. Consequently, power-to-gas systems, which integrate nuclear power and hydrogen, have attracted growing interest. This study presents a preliminary design of a very high temperature reactor (VHTR) integrated blue hydrogen production process utilizing DWSIM, an open-source process simulator. The blue hydrogen production process is estimated to supply the necessary calorific value for carbon capture through tail gas combustion heat. Moreover, a thermodynamic assessment of the main recuperator is performed as a function of the helium flow rate from the VHTR system to the blue hydrogen production system.

• 한국가스학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-6
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• 2021

한국의 수소경제 활성화 로드맵에 의하면 2040년 526만톤의 연간 수소공급이 필요하며 이 중 해외 생산부분이 50%를 담당해야 할 것으로 설정하였으나 부생, 추출, 수전해 방식의 수소공급이 원활하지 않을 경우 해외 생산 비중이 당초 계획보다 증가될 수 있다. 따라서 국외 생산분에 대해 다양한 공급원의 확보가 필수적이며, 본 기술보고에서는 주요 공급후보국인 캐나다의 수소생산/수송 정책, 현황, 향후 전망에 대해 살펴보고 가장 현실적인 수소공급 방법으로 여겨지는 블루수소 프로젝트의 사례를 소개하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.175-184
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• 2024

This study focuses on investigating the importance of managing greenhouse gas emissions from global energy consumption, specifically examining domestic targets for clean hydrogen production. Using life cycle assessment, we evaluated reductions in global warming potential and assessed the carbon neutrality contribution of the domestic hydrogen sector. Transitioning from brown or grey hydrogen to blue or green hydrogen can significantly reduce emissions, potentially lowering CO₂ equivalent levels by 2030 and 2050. These research findings underscore the effectiveness of clean hydrogen as an energy management strategy and offer valuable insights for technology development.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.627-642
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• 2022

최근까지 전 세계 에너지 수요는 화석연료(석유, 석탄, 천연가스)에 의존해왔으며, 이로 인해 지구온난화와 같은 심각한 전 지구적 환경 변화를 유발하고 있다. 에너지 관련 분야의 연구자들은 가장 유망한 에너지 운반체이자 지속 가능한 에너지 개발의 핵심 기술인 수소 에너지에 주목하고 있다. 수소 연료는 생산을 위해 사용되는 연료와 공정처리과정에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소 등으로 분류된다. 지질학자들은 수소 에너지 개발을 위해 사문암화작용 또는 열수변질작용에 의한 비생물기원 수소 생산메커니즘 규명 연구를 진행하고 있다. 특히, 미국, 호주, 프랑스 등의 국가에서는 실내실험 규모의 물-암석 반응 실험을 통해 다양한 조건에서의 수소 생산성을 연구하였으나, 국내에서는 비생물기원 수소에 대한 연구가 거의 진행된 바 없는 실정이다. 이에 본 리뷰에서는 비생물기원 수소 생산을 위해 물-암석 반응 실험을 진행한 해외 연구 사례의 현황을 파악하고 향후 국내 비생물기원 수소 생산 실험을 위한 발전방향을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.77-83
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• 2023

급격한 산업화에 따른 에너지 사용량의 증가로 대기 중 이산화탄소(CO₂)의 농도가 증가하여 기후변화가 가속화되고 있다. 여기에 대응하기 위해 에너지 패러다임 전환이 필요하고, 그 일환으로 수소(H₂)가 주목받고 있다. 하지만 현재 대부분(95%)의 수소가 화석연료 기반의 추출수소로 생성되며, 많은 양의 CO₂를 배출하고 있다. 이를 그레이수소라 하는데 여기에 CO₂포집·이용·저장(CCUS)기술을 적용하여 CO₂ 배출량을 줄이면 블루수소가 된다. 상용 CO₂ 포집기술로는 습식법, 건식법, 분리막법이 있는데 각자 장단점을 가지고 있어 배가스 특성분석이 선행되어야 한다. 수소생산기지에서 배출되는 CO₂는 수분제거 시 20%를 상회하고 배출량은 중소규모로 분류되어 습식법 보다 분리막법의 적용이 유리할 것으로 판단된다. 또한, LNG 냉열을 사용할 수 있다면 분리막의 포집성능(선택도)이 향상되어 효율적인 CO₂ 포집 공정 구현이 가능하다. 본 연구에서는 수소생산기지에서 배출되는 배가스를 분석하고 여기에 적합한 CO₂ 포집기술에 대한 논의가 이뤄질 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권6호
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• pp.1063-1068
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• 2008

화학기상증착법으로 제조된 $TiO_2$ 광촉매 볼을 이용하여 마이크로웨이브와 자외선을 동시에 조사시켜 메틸렌블루 수용액의 광촉매 분해실험을 하였다. 광촉매반응에 마이크로웨이브와 자외선을 같이 사용하기 위하여 마이크로웨이브에 의해 방전되는 무전극자외선램프를 개발하였다. 실험결과 마이크로웨이브의 강도, 반응수용액의 순환유속 그리고 산화보조제의 첨가량이 증가할수록 광촉매분해속도가 증가하였다. 특히 과산화수소를 첨가한 광촉매반응에 마이크로웨이브를 부가한 실험의 반응속도상수는 $0.0197min^{-1}$이고 광촉매반응에 과산화수소만을 첨가한 경우의 속도상수는 $0.0061min^{-1}$로 약 3배정도 높은 값을 나타내었다. 본 연구의 결과로부터 광촉매반응에 마이크로웨이브가 미치는 영향을 정량적으로 평가하기는 어렵지만, 과산화수소가 첨가되는 광촉매반응에 마이크로웨이브의 조사가 매우 중요한 인자인 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.817-822
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• 2008

Microwave와 자외선을 동시에 조사하여 광촉매분말이 분산된 메틸렌블루수용액의 분해실험을 하였다. 광촉매반응에 microwave와 자외선을 같이 사용하기 위하여 microwave에 의해 방전되는 무전극자외선램프를 제작하였다. 실험결과 microwave의 강도, 반응수용액의 순환유속, TiO$_2$ 분말의 첨가량 그리고 산화보조제의 첨가량이 증가할수록 광촉매분해속도가 증가하였다. 특히 과산화수소를 첨가한 광촉매반응에 microwave를 부가한 실험의 반응속도상수는 0.0250 min$^{-1}$이고 광촉매반응에 과산화수소만을 첨가한 경우의 속도상수는 0.0075 min$^{-1}$로 약 3배 정도 높은 값을 나타내었다. 본 연구의 결과로부터 광촉매반응에 microwave가 미치는 영향을 정량적으로 평가하기는 어렵지만, 과산화수소가 첨가되는 광촉매반응에 microwave의 조사가 매우 중요한 인자인 것을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.344-351
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• 2023

본 연구에서는 중공사형 이산화탄소 분리막 모듈을 사용하여 수소개질기 배가스로부터 이산화탄소 포집을 목적으로 한 분리막 공정 최적화 연구를 진행하였다. 랩스케일의 소형 분리막 모듈을 사용하여 혼합기체를 대상으로 이산화탄소 순도 90% 및 회수율 90%을 달성하는 2단 공정 조건을 도출하였다. 막 면적이 정해진 모듈의 분리막 공정에서는 스테이지-컷, 주입부 및 투과부 압력에 따라서 포집 순도 및 회수율이 모두 다르게 나타나기 때문에 운전 조건에 대한 최적화가 필수적이다. 본 연구에서는 다양한 운전 조건에서 1단 분리막에서 보이는 공정 포집 효율의 한계를 확인하고, 높은 순도와 회수율을 동시에 달성하기 위한 2단 회수 공정을 최적화하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.40-45
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• 2007

Methylene blue(MB) was photocatalytically degraded with one-body photoanode and solar simulator to investigate the possible application to both environmental purification and photoelectrochemical cell for hydrogen production. Photoactive titanium dioxide was formed on both sides of Ti plate following steps such as rinsing-annealing-calcination or anodizing(20 V, 30 V)-annealing($350^{\circ}C$, $450^{\circ}C)$ after etching. The prepared titania plate($2cm{\times}2\;cm$, ca 1.6 mg $TiO_2$ on the basis of $1\;{\mu}m$ thickness) was used to degrade MB(10 ppm in 200 mL solution). The reaction tended to follow the Langmuir-Hinshelwood kinetics with zero order. Comparative experiments with Degussa P25 showed the same zero order kinetics when 2 mg of P25 had been used, while the first order kinetics when 200 mg used. This concludes the feasibility of the prepared titania plate as a material for the purification of low-level harmful organics and an electrode or a membrane for photoelectrochemical system for hydrogen production.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.153-160
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• 2023

본 논문에서는 미이용 바이오매스로부터 바이오차를 생산하고 메틸렌블루 흡착 특성을 평가하였다. 바이오매스는 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성되어 있으며 회분의 함량은 벌채부산물에서 가장 높았다. 탄화 온도가 증가할수록 탄화 수율은 감소하였으며, 수소와 산소 함량도 감소하였다. 반면, 탄소 함량은 증가하였다. 탄화 온도가 증가할수록 바이오차의 비표면적과 미세기공은 증가하였다. 바이오차 비표면적은 탄화 온도 600 ℃에서 가장 높았다(216.15~301.80 m² /g). 600 ℃에서 탄화한 바이오차를 이용하여 메틸렌블루 흡착 실험을 수행한 결과, 참나무, 벌채부산물, 사과 전정가지의 흡착 거동은 Freundlich model, 복숭아 전정가지는 Langmuir model에 적합하였다. 흡착 동역학에서 참나무와 복숭아 전정가지는 pseudo-first-order model, 벌채부산물과 사과 전정가지는 pseudo-second-order model에 적합하였다.