• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.735-738
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• 2009

촉매 생산에서 마지막으로 중요한 단계는 촉매성형이다. 여기서 압출성형은 촉매 성형방법 중 저렴하고 비교적 간단한 방법 중 하나이다. 여기서 중요한 것은 바인더의 선택과 입자 사이즈가 가장 중요한 요인이 된다. 촉매 압출성형에서 많이 쓰이는 바인더로 PVA(Polyvinyl Alcohol)와 MC(Methyl Cellulose), CMC(Carboxymethyl Cellulose)가 있다. CMC 바인더의 경우, 촉매의 접착력이 현저히 떨어져 촉매의 바인더로 사용하기 어려웠다. PVA, MC 바인더의 경우, 촉매의 접착력이 우수하고 압출성형이 잘 되었다. 그러나 PVA 바인더의 경우, 열중량 분석을 통해 재 소성과정에서 바인더가 완전히 제거되지 않아서 촉매의 물성 변화 및 활성에 좋지 않은 영향을 주었다. 그러나 MC의 경우에는 재소성과정에서 바인더가 완전히 제거되어 촉매의 물성변화에 영향을 주지 않았으며, 촉매의 활성 변화에도 영향을 주지 않았다. 그래서 메탄 수증기 개질 촉매의 압출 성형에 적합한 바인더로 MC가 적합하다고 판단된다. 그리고 압출용 반죽 제조를 위한 미분쇄된 촉매 입자의 사이즈에서 너무 작은 입자를 사용하게 되면 반죽은 잘 되나 촉매의 물성변화로 인해 촉매 활성이 저하되는 것을 알 수 있었다. 그래서 볼밀로 정밀하게 입자 사이즈를 $10{\mu}m$ 이하로 조절하면 촉매 활성에 영향이 거의 없는 압출성형 촉매를 제조할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.223.2-223.2
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• 2010

용융탄산염 연료전지(MCFC)는 $650^{\circ}C$에서 작동하는 고온형 연료전지 시스템이다. 이 시스템은 천연가스 등을 개질하여 생산된 수소를 바로 전기로 생산할 수 있는 시스템으로 열효율이 높으며, 현재 대체 발전시스템으로 각광을 받고 있다. MCFC는 개질방식에 따라 내부개질 방식과 외부개질 방식이 있다. 내부개질 방식은 수소를 생산하는 개질기가 스택내부에 장착된 형식으로 천연가스를 스택내부에서 개질하여 바로 전기를 생산하는 방식이다. 이 내부개질반응에 사용되는 촉매로는 알루미나에 담지된 니켈(Ni) 계열촉매이 주로 쓰이고 있다. 또한 내부개질촉매의 형태는 작은 원주형의 촉매형태로 성형되어 사용된다. 이 성형된 촉매의 크기가 바로 내부개질 스택의 크기를 결정하는 중요한 요소이다. 그래서 촉매의 크기는 되도록이면 작게 성형하는 것이 중요하다. 그러나 촉매의 크기가 너무 작으면 촉매를 성형하는데 큰 어려움이 생기게 된다. 본 연구에서는 니켈 촉매를 공침법이 아닌 균일용액침전법을 이용하여 제조하였으며, 이 촉매를 이용하여 지름이 약 2 mm 이하로 촉매를 압출성형하는 방법을 연구하였다. 먼저 요소(urea)를 이용한 균일용액침전법으로 촉매를 제조하였다. 최적의 촉매 합성조건을 살펴보기 위해서, 반응 온도를 80, 85, 90, 95, $100^{\circ}C$로 변화 시키면서 제조된 촉매의 특성을 살펴보았다. 그리고 촉매의 적절한 니켈 양을 알아보기 위해서 니켈의 양을 30, 40, 50, 60, 70 wt%로 변화 시켰으며, 조촉매로 사용되는 MgO 양을 5, 10, 15, 20 wt%로 변화 시켜서 제조된 촉매의 특성을 살펴보았다. 물성을 비교하기 위해서, X-선 회절분석(XRD) 및 TPR, 물리화학흡착을 하였다. 그 결과 침전반응온도가 $80^{\circ}C$에서 촉매가 가장 좋은 물성을 보였으며, 우수한 개질성능을 보였다. 그리고 촉매 활성물질인 니켈의 함량은 50 wt% 정도가 가장 적절한 함량이었으며, MgO의 함량이 15 wt%일 때 가장 우수한 물성과 개질 성능을 보여주었다. 이 촉매들은 공침법으로 제조된 상용촉매와 비교하였을 때, 보다 우수한 물성과 개질성능 보였다. 그래서 이 촉매를 균일침전법을 이용하여 대량으로 제조한 다음 압출성형 방법을 이용하여 촉매를 원주형으로 제조하였다. 먼저 제조된 촉매는 별도의 분쇄작업(볼밀 혹은 제트밀)을 거치지 않아도 입자사이즈가 약 $4{\mu}m$ 수준이 나오도록 촉매 제조조건을 조절 하였다. 그리고 소량의 Methyl cellulose(MC) 바이더와 물만 사용하여 촉매를 혼합한 다음 스크류 압출기를 이용하여 촉매를 성형하였다. 이 촉매는 지름이 약 2 mm 이하로 제조할 수 있었으며, 기계적 강도는 타정기로 성형한 상용촉매보다 우수하였다. 그리고 촉매 성능 또한 상용촉매와 비교하였을 때, 우수한 성능 보였다. MCFC용 내부개질 촉매로 균일용액침전법을 사용한 촉매가 적합하다고 판단되며, 압출성형에도 적합하다고 판단되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.6
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• pp.726-731
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• 2011

The technology enabling the large-scale production of catalysts by extrusion is very important for the commercialization of the Fischer-Tropsch process. In this study, the influence of the binder on the extrudate of Fe-based catalyst well known as FT catalysts has been studied. Inorganic binders such as kaolin, bentonite, alumina sol and silica sol and organic binders were added during extrudate preparation. The extrudates have been prepared with various compositions, and the physicochemical properties of the extrudates have been examined by XRD, BET, PSD, TPR and UTM. The optimum binder composition of extrudate was established by comparing the FT reaction activity.

• Composites Research
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• v.29 no.4
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• pp.216-222
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• 2016

Ring-opening metathesis polymerization of p-dicyclopentadiene (DCPD) can be performed using the tungsten type catalyst. This reaction usually progresses in nitrogen condition, because the catalysts are extremely sensitive in air condition. To solve this problem, DCPD resin with tungsten (W) was cured using hot press after stirring of DCPD A and B liquid in air condition. Mechanical properties of DCPD were improved by reducing microvoid occurrence successfully by using hot press method. It might be because hot press could provide sufficient press on DCPD specimen. Addition of catalyst was not effective for the curing of resin in a short time. During polymerization, pressure and temperature had a great influence on the mechanical properties of DCPD.

• Clean Technology
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• v.28 no.4
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• pp.331-338
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• 2022

The objective of this study is to prepare bead-type and pellet-type Pt (1 wt%)/Kieselguhr catalysts as hydrogenation catalysts for the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) included in pyrolysis fuel oil (PFO). The optimal reaction temperature to maximize the yield of saturated cyclic hydrocarbons during the PFO-cut hydrogenation reaction in a trickle bed reactor was determined to be 250 ℃. A hydrogen/PFO-cut flow rate ratio of 1800 was found to maximize 1-ring saturated cyclic compounds. The yield of saturated cyclic compound increased as the space velocity (LHSV) of PFO-cut decreased. The difference in hydrogenation reaction performance between the pellet catalyst and the bead catalyst was negligible. However, the catalyst impregnated by Pt after molding the Kieselguhr support (AI catalyst) showed higher hydrogenation activity than the catalyst molded after Pt impregnation on the Kieselguhr powder (BI catalyst), which was a common phenomenon in both the pellet catalysts and bead catalysts. This may be due to a higher number of active sites over the AI catalyst compared to the BI catalyst. It was confirmed that the pellet catalyst prepared by the AI method had the best reaction activity of the prepared catalysts in this study. The majority of the PFO-cut hydrogenation products were cyclic hydrocarbons ranging from C₈ to C₁₅, and C₁₁ cyclic hydrocarbons had the highest distribution. It was confirmed that both a cracking reaction and hydrogenation occurred, which shifted the carbon number distribution towards light hydrocarbons.

• Clean Technology
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• v.25 no.2
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• pp.101-106
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• 2019

The aim of this study is to investigate the feasibility of an Ni-SA catalyst, which was prepared from nickel, kieselguhr, and alumina, for the hydrogenation of triglyceride in a bench-scale reactor. Ni-SA powders were prepared by precipitating nickel precursors on a silica and alumina support. The powder was reduced in a hydrogen flow, mixed with a saturated palm oil, and then cooled to prepare an Ni-SA catalyst tablet. The sizes of NiO crystals of a commercial Pricat catalyst and the Ni-SA catalyst prepared in this study were $35{\AA}$ and $38{\AA}$, respectively. The pore volume and pore size of the Ni-SA catalyst was much larger than the pore volume and pore size of the Pricat catalyst. In addition, the average particle size of the Ni-SA catalyst was much smaller than that of the Pricat catalyst. The triglyceride hydrogenation reaction was carried out in a semi-batch reactor using catalysts impregnated with oil and molded into tablets. It was found that the Ni-SA catalyst was superior to the commercial Pricat catalyst in triglyceride hydrogenation, which could be ascribed to the raw material and the products being less influenced by the diffusion resistance in the pores of the Ni-SA catalyst. The Ni-SA catalyst prepared in this study has the potential to replace the Pricat catalyst as a catalyst for use in the commercial process for hydrogenation of triglyceride.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2001.11a
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• pp.143-144
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• 2001

질소산화물(NOx) 제거기술 중, 선택적촉매환원(Selective Catalytic Reduciton: SCR)공정은 배기가스 중에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아와 촉매상에서 반응시켜 무해한 질소와 물로 전환하는 기술로 높은 탈질율 및 안정적인 기술로 인하여 상업적으로 널리 이용되고 있다(Bosch, 1988). 귀금속촉매, Cu/Zeolite 촉매 및 V$_2$O$_{5}$/TiO$_2$ 등 다양한 촉매들이 SCR 공정에 적용되는데 V$_2$O$_{5}$/TiO$_2$ 촉매가 높은 활성과 황 등 피독 물질에 대한 우수한 내구성으로 인하여 가장 효과적인 촉매로 알려져있다(Heck, 1999). (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.91.2-91.2
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• 2010

SOFC는 높은 반응온도($600{\sim}1000^{\circ}C$)에서 작동되어 발전효율이 높고 다양한 연료를 사용할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 고온에서의 운전은 구성요소의 열변형과 온도구배에 의한 전극촉매의 열화 그리고 밀봉재의 수명에 영향을 주어 결국 스택의 내구성을 감소시킨다. 특히 스택의 온도구배가 심화되면 국부적인 Hot spot를 형성하여 셀에 심각한 손상을 주게 된다. 본 과제에서는 SOFC 스택의 온도구배를 완화시키기 위한 내부개질기의 개발 및 고온용 분리판 소재의 정밀성형기술을 확보하고자 한다. 열/유동해석을 통하여 반응가스의 농도, 유속, 구조변경 등 내부개질기 온도구배에 대한 주요인자를 확인하였고, 장기 운전평가를 통하여 개질 촉매의 고온 활성 및 내구성에 대한 성능평가를 진행 중이다. 분리판의 경우, 고온용 소재(페라이트계 스테인레스)에 대한 기초실험을 실시하여 성형품질의 주요 인자를 파악하였으며 Proto-type 금형 설계 및 개발을 통하여 성형 기초기술을 확보하였다. 그리고 스택 내부온도를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 설계 중에 있으며 이를 이용하여 개발된 내부개질기 및 분리판을 스택 운전환경에서 평가할 예정이다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.2
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• pp.193-197
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• 2017

In this study, we report on the catalyst process installed in conjunction with a wet plasma electrostatic precipitator to remove the oil mist and fine dust emitted from large-size grill restaurants. The multi-stage catalyst module reduced odor through catalytic reaction of acetaldehyde on catalysts even at an ambient temperature with ozone as an oxidant readily produced in a wet plasma electrostatic precipitator. Two types of manganese-based catalysts, $Mn_2O_3$ and $CuMnO_x$ were fabricated by extrusion molding for structured catalysts in practical applications, and the optimum conditions for high removal efficiencies of acetaldehyde and ozone were determined. When two optimized catalysts were applied in a two-stage catalyst module, the removal efficiency of acetaldehyde and ozone were ${\geq}85%$ and 100% respectively at the space velocity of $10,000h^{-1}$ and the reaction temperature of $100^{\circ}C$.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.23 no.2
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• pp.176-182
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• 2012

The methane dry reforming has received the considerable attention in recent years, mainly as an attractive route to produce synthesis gas (CO, $H_2$) from green-house gases ($CH_4$, $CO_2$) for resources. However, this process has not been commercialized due to the high temperature and catalyst deactivation. In this study, Co-Ru-Zr catalysts supported on $SiO_2$ were studied for the characterization of methane dry reforming reaction and the preliminary data for process development were achieved. The crystal structure of catalysts was measured by XRD, the surface area and pore size were analyzed by BET, and the element composition of catalyst were analyzed by EDS. Conversions of methane and carbon dioxide were analyzed by GC. In addition, reaction rate constants were obtained from the reaction kinetic study and the optimum catalyst size that does not affect mass transfer from reactants was also determined. The selected pellet-type catalyst maintained activation for 720 h at $850^{\circ}C$.