• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.227-233
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• 2014

Simulated waste-derived synthesis gas has been tested for hydrogen production through water-gas shift (WGS) reaction over supported Cu catalysts prepared by co-precipitation method. $CeO_2$, $ZrO_2$, MgO, and $Al_2O_3$ were employed as supports for WGS reaction in this study. $Cu-CeO_2$ catalyst exhibited excellent catalytic activity as well as 100% $CO_2$ selectivity for WGS in severe conditions ($GHSV=40,206h^{-1}$ and CO concentration = 38.0%). In addition, $Cu-CeO_2$ catalyst showed stable CO conversion for 20h without detectable catalyst deactivation. The high activity and stability of $Cu-CeO_2$ catalyst are correlated to its easier reducibility, high oxygen mobility/storage capacity of $CeO_2$.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.285-292
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• 2012

The integrated gasification combined cycle (IGCC) system is well known for its high efficiency compared with that of other coal fueled power generation system. IGCC offers substantial advantages over pulverized coal combustion when carbon capture and storage (CCS) is required. Commercial plants employ different types of quenching system to meet the purpose of the system. Depending on that, the downstream units of IGCC can be modeled using different operating conditions and units. In case with $CO_2$ separation and capture, the gasifier product must be converted to hydrogen-rich syngas using Water Gas Shift (WGS) reaction. In most WGS processes, the water gas shift reactor is the biggest and heaviest component because the reaction is relatively slow compared to the other reactions and is inhibited at higher temperatures by thermodynamics. In this study, tehchno-econimic assessments were found according to the quench types and operating conditions in the WGS system. These results can improve the efficiency and reduce the cost of coal gasification.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.543-549
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• 2013

In this study, $La_{0.9}Sr_{0.1}Cr_{0.7}M_{0.3}O_{3{\pm}{\delta}}$ (M=Mn, Ru, Fe, Ni) were prepared by sol-gel method and water gas shift reaction with simulated coal-derived syngas between $400{\sim}650^{\circ}C$ was conducted to evaluate the catalytic activity of prepared catalysts. Physico-chemical properties were characterized by XRD, BET, SEM-EDS and TPR. The formation of perovskite crystallite, $LaCrO_3$ was confirmed and the highest surface area was measured with $La_{0.9}Sr_{0.1}Cr_{0.7}Mn_{0.3}O_{3{\pm}{\delta}}$. Equilibrium conversion of CO above $550^{\circ}C$ was achieved except $La_{0.9}Sr_{0.1}Cr_{0.7}Fe_{0.3}O_{3{\pm}{\delta}}$. and methanation reaction was carried out as side reaction of water gas shift reaction with $La_{0.9}Sr_{0.1}Cr_{0.7}Ni_{0.3}O_{3{\pm}{\delta}}$ and $La_{0.9}Sr_{0.1}Cr_{0.7}Ru_{0.3}O_{3{\pm}{\delta}}$. Conclusively, $La_{0.9}Sr_{0.1}Cr_{0.7}M_n{0.3}O_{3{\pm}{\delta}}$ was the most suitable catalyst of water gas shift reaction above $500^{\circ}C$ for CO conversion and hydrogen production.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.293-293
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• 2013

최근 디스플레이산업이 발달하면서 투명전도성 물질에 대한 산업의 요구도가 높아지고 있다. ITO투명전도성 박막은 낮은 비저항과 우수한 식각특성을 가지고 있어 평면표시소자, 광소자, 터치패널 그리고 가스 센서 등 다양한 분야에 응용되고 있으며 디스플레이 소자가 소형화 되어감에 따라 박막의 다기능화가 요구되고 있다. 본 실험에서는 전기적 특성과 친, 발수특성을 동시에 가지는 다기능성 ITO 박막을 연구하였다. RIE방식으로 식각을 통하여 Poly Si-wafer 표면에 미세구조를 만든 기판과 Slide Glass기판에 RF-magnetron sputtering 방법을 이용해 ITO박막을 증착하여 비교분석 하였다. ITO박막 증착시 $100{\sim}400^{\circ}C$ 열처리와 산소를 사용하지 않고 Ar 가스만을 사용하여 실험한 후 열처리온도에 따른 전기적 특성 및 접촉각에 대하여 조사하였다. 3 uL의 Di-water를 사용하여 접촉각을 측정한 결과 $400^{\circ}C$ 열처리가 된 Poly si-wafer 위에 증착된 ITO 박막에서 초-친수 특성을 나타냈으며, 그 위에 PTFE을 증착하였을 경우 12 uL의 Di-water를 사용하여 약 $150^{\circ}$ 이상의 초-발수 특성을 나타내었다. 전기적 특성은 $5.8{\times}10^{-4}$의 비 저항을 나타내었다. 이러한 전기적 특성과 친 발수 특성을 동시에 가지는 ITO 박막은 Anti-Fogging, self-Cleaning, Solar cell 및 디스플레이소자 등 다양한 산업에 이용 가능할 것으로 생각된다.

• 멤브레인
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• 제22권1호
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• pp.16-22
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• 2012

팔라듐이 코팅된 $V_{99.8}B_{0.2}$ 합금 분리막을 통해 sweep 가스를 사용하지 않고 수소 투과 시 혼합가스의 영향에 대해 알아보았다. 분리막은 $400^{\circ}C$에서 sweep 가스를 사용하지 않고 순수 수소, 수소/이산화탄소, 수소/일산화탄소의 혼합가스를 1.5~8.0 bar의 압력으로 실험하였다. Sweep 가스를 사용하지 않고 수소만을 공급한 투과 실험에서 팔라듐 코팅된 $V_{99.8}B_{0.2}$ 합금 분리막(두께 : 0.5 mm)의 수소 투과량은 $40.7mL/min/cm^2$였다. 또한 수소/이산화탄소를 공급한 투과실험에서 $V_{99.8}B_{0.2}$ 합금 분리막의 수소 투과량은 $21.4mL/min/cm^2$였다. 수소/이산화탄소 및 수소/일산화탄소 혼합가스를 각각 공급할 때 투과량은 압력에 상관없이 수소 분압 감소 만큼 감소하였고 모든 경우 Sievert 법칙을 잘 만족시켰다. 투과 후 분리막의 XRD, SEM/EDX 결과로부터 $V_{99.8}B_{0.2}$ 합금 분리막은 여러 혼합가스에 대해 안정성과 내구성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.12-19
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• 2013

A gasification process with pre-combustion $CO_2$ capture process, which converts coal into environment-friendly synthetic gas, might be promising option for sustainable energy conversion. In the coal gasification for power generation, coal is converted into $H_2$, CO and $CO_2$. To reduce the cost of $CO_2$ capture and to maximize hydrogen production, the removal of CO and the additional production of hydrogen might be needed. In this study, a 2l/min water gas shift system for a coal gasifier has been studied. To control the concentration of major components such as $H_2$, CO, and $CO_2$, MFCs were used in experimental apparatus. The gas concentration in these experiments was equal with syngas concentration from dry coal gasifiers ($H_2$: 25-35, CO: 60-65, $CO_2$: 5-15 vol%). The operation conditions of the WGS system were $200-400^{\circ}C$, 1-10bar. Steam/Carbon ratios were between 2.0 and 5.0. The commercial catalysts were used in the high temperature shift reactor and the low temperature shift reactor. As steam/carbon ratio increased, the conversion (1-$CO_{out}/CO_{in}$) increased from 93% to 97% at the condition of CO: 65, $H_2$: 30, $CO_2$: 5%. However the conversion decreased with increasing of gas flow and temperature. The gas concentration from LTS was $H_2$: 54.7-60.0, $CO_2$: 38.8-44.9, CO: 0.3-1%.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.243-247
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• 2009

본 연구는 수소제조를 위한 에틸렌글리콜 수증기 개질반응에 대한 열역학적 특성 분석을 목적으로 한다. 이를 위하여 온도(300~1,600 K), 반응물 조성비(Steam/Carbon ratio=0.5~4.5), 압력(1~30 기압) 등의 다양한 반응조건을 변화시키면서 열역학적 평형조성 및 효율 등을 조사하였다. 주어진 조건하에서 흡열반응인 개질반응과 발열반응인 수성가스 전환반응 및 메탄화반응간 경쟁특성을 확인하였으며, 반응온도 400 K를 지나면서 수소발생이 관찰되어 500 K를 지나면서 급격한 발생량의 증가를 확인하였다. 반응물 가운데 수증기의 비율을 양론비(S/C=1.0) 이상으로 증가시킬 경우 수성가스 전환반응이 촉진되어 일산화탄소 저감 및 수소발생 증가 거동을 나타내었다. 결과적으로 열역학적 효율감소를 최소화 하면서 수소발생량을 극대화할 수 있는 조건은 반응온도 900 K 이상 및 수증기 대 탄소간 비율이 3.0 이내의 범위에 해당하는 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.802-807
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• 2012

본 연구에서는 메탄으로부터 합성가스를 만드는 자열 개질(Autothermal reforming)반응 특성을 Ni (15 wt%)-Ru (1 wt%)/$Al_2O_3$-MgO 금속모노리스 촉매체와 전기 발열식 촉매를 사용하여 조사하였다. 자체 가동 형 반응기는 자열 개질 반응기에 $700^{\circ}C$ 반응물을 공급하는데 걸리는 start-up 시간이 2분 이내였다. 반응물의 $O_2/CH_4$와 $H_2O/CH_4$ 비가 메탄의 전환율과 반응기의 온도 분포에 미치는 영향은 매우 크다. 반응기의 온도는 $H_2O/CH_4$ 비가 감소할수록 흡열반응에서 발열반응으로 전환되어 증가한다. 또한 $H_2O/CH_4$ 비가 증가함에 따라 수성가스화 전이반응에 의하여 생성물 중에 $CO_2$양이 증가한다. $GHSV=10,000\;h^{-1}$, 반응물 조성($H_2O/CH_4=0.6$과 $O_2/CH_4=0.5$)의 자열 개질반응에서, 97%의 메탄의 전환율을 얻었으며, 반응기의 온도는 $600^{\circ}C$로 유지되었다. 이 반응조건에서 170 cc 금속모노리스 촉매체를 충진한 반응기에서 자열개질 반응으로 생성된 최대 합성가스의 유량은 $0.94\;Nm^3/h$ 이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.1002-1007
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• 2008

이 논문의 목적은 PEMFC 작동을 위한 플라즈마 개질 시스템의 최적 조건을 연구한 것이다. 플라즈마 개질 반응기는 니켈 촉매 반응기와 동시에 사용하여 수소 생성을 증대하였다. 또한 수성가스 전환 반응기 및 선택적 산화 반응기는 연료전지의 촉매 피독에 영향을 주는 일산화탄소의 농도를 10 ppm 이하로 줄이기 위하여 제작되었다. 플라즈마 개질기에서 최대 수소생산 조건은 S/C 비 3.2, 메탄 2.0 L/min, 촉매반응기 온도는 $700{\pm}5^{\circ}C$ 그리고 입력전력 900 W이다. 이때의 합성가스의 농도는 $H_2$ 70.2%, CO 7.5%, $CO_2$ 16.2%, $CH_4$ 1.8% 이다. 수소 수율, 수소 선택도 그리고 메탄 전환율는 각각 56.8%, 38.1%, 92.2%이다. 에너지 효율과 에너지 요구량은 37.0%, 183.6 kJ/mol 이다. 추가적으로 $CO_2/CH_4$ 비 실험을 진행하였다. 또한 수성가스 전환 반응기는 플라즈마 개질 반응기의 최적조건으로 실험을 진행하였으며, 출구 농도는 $H_2$ 68.0%, CO 337 ppm, $CO_2$ 24.0%, $CH_4$ 2.2%, $C_2H_4$ 0.4%, $C_2H_6$ 4.1% 이다. 이때의 선택적 산화 반응기의 실험결과는 $H_2$ 51.9%, CO 0%, $CO_2$ 17.3%를 나타냈다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.420-424
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• 2019

포항산업과학연구원(RIST, Research Institute of Industrial Science & Technology)-고등기술연구원(IAE, Institute for Advanced Engineering)에서 제안한 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정(3개의 단열반응기와 1개의 등온반응기로 구성됨)에서, 합성가스와 함께 스팀을 공급함으로써 메탄화반응과 수성가스전환반응을 동시에 반응시켜 촉매층의 온도와 촉매 비활성화를 제어하였다. SNG 공정개발을 위해 본 연구에서는, 포항산업과학연구원에서 제조한 니켈계 촉매를 사용하여 낮은 $H_2/CO$ 비($CO_2$ 22% 포함) 조건에서의 메탄화반응 특성을 평가하였다. 운전조건(1차 단열반응기의 $H_2O/CO$ 비, 4차 등온반응기의 운전온도 범위 등)은 이전의 연구 결과를 반영하였으며, 동일한 조건을 유지하면서 파일럿 규모의 SNG 공정을 운전하였다. 그 결과, 파일럿 규모의 SNG 공정은 안정적으로 운전되었으며, CO 전환율 100%, $CH_4$ 선택도는 96.9% 그리고 $CH_4$ 생산성은 $660ml/g_{cat}{\cdot}h$의 값을 얻었다.