• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.77-83
• /
• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제23권2호
• /
• pp.125-133
• /
• 2012

Nafion ionomer located in electrode helps to increase the platinum utilization and proton conductivity. To achieve higher performance in PEMFCs, it is important an optimum Nafion content in the electrode. As the platinum loading and fabricated method depend on the optimum Nafion content. In this study, we have examined the interrelationship between platinum loading and Nafion content fabricated by decal transfer method. For electrodes with 0.25 and 0.4 mg/$cm^2$ Pt loading, best performance was obtained at 25 wt.% Nafion ionomer loading. It is also found that MEA with 0.25 mg/$cm^2$ Pt, the optimum Nafion content appears differently at low and high current density.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.9.1-9.1
• /
• 2011

나노입자는 벌크에 비해 월등히 큰 비표면적(surface-to-volume ratio)과 작은 사이즈에서 오는 양자효과로 인해 촉매나 나노 전자 소자 등 여러 분야에서 응용되고 있다. 특히 백금 나노입자는 수소나 메탄올의 산화, 산소환원 반응의 독보적인 촉매로서 연료전지의 산화극과 환원극의 촉매로 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 높은 가격의 백금의 사용량을 줄일 수 있는 합금 나노입자 촉매에 대한 연구의 일환으로 Pd, Au, Cu, Ag 등의 원소를 활용한 합금 나노입자에 대한 구조 및 열역학적 안정성에 대한 연구를 수행하였다. 다양한 합금에 대한 원자간 포텐셜을 개발하였고, 이를 기반으로 몬테카를로 및 분자동력학 시뮬레이션을 수행하여 Pd-Pt, Cu-Pt, Ag-Pt, Au-Pt 이원계 합금 나노입자의 다양한 원자 구조 및 형상에 따른 결합에너지와 열역학적 특성에 대하여 분석하였다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
• /
• 한국섬유공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.243-244
• /
• 2003

계면활성제는 모터오일, 제약, 비누, 세제 등의 용도가 다양한 화학 제품 중 하나이다. 계면활성제는 비극성의 긴 탄화수소 체인으로 이루어진 꼬리(tail)부분과 보통은 이온으로 이루어진 극성을 띄는 머리(head)부분으로 구성되어있다. 보통 계면활성제를 나타낼 때는 fig. 1의 성냥개비와 같은 모형으로 표시하는 경우가 많다. 머리부분이 친수기를 나타내고, 꼬리부분이 친유기를 나타낸다. (1-2) 물과 같은 극성용매에서, 친수성과 친유성의 두 가지의 특징을 동시에 가지고 있는 계면활성제는 미셀(micelle)이라고 알려진 정리된 분자 화합이 일어난다.[3] (중략)

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 1995년도 춘계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.38-39
• /
• 1995

최근 자동차 대체 연료로 가솔린에 10% 무수에탄올이 혼합된 Gasohol 사용에 관한 관심이 고조되고 있으며, 이는 Gasohol이 자동차 배기 가스중의 일산화탄소 및 탄화수소 함유량을 감소시켜 대기 오염을 줄일 수 있기 때문이다. Gasohol에 사용되는 무수에탄올의 농도는 99.5% 이상이어야 하며, 이러한 고순도의 에탄올을 제조하기 위해서는 물과 에탄올의 공비 혼합물(95.6% 에탄올)로부터 공비증류, 분자체 흡착, 투과증발과 같은 분리 조작을 이용하여 물을 제거하는 공정이 필요하다. 현재 에탄올 탈수에는 공비증류가 많이 사용되고 있으나 공비증류는 에너지 사용량이 많을 뿐더러 유독한 Entrainer를 첨가하기 때문에 투과증발과 같은 저 에너지 소비형, 환경친화적인 공정으로의 전환이 이루어지고 있다. 에탄올 탈수용 투과증발 플랜트는 전세계 20여개가 가동되고 있으며, 상업화된 플랜트의 대부분은 독일의 Deutsche Carbone사가 제조한 PVA/PAN 투과증발 복합막을 사용하고 있다. 투과증발 시스템은 물에 대한 친화도가 높은 투과증발막 및 모듈, 기타 분리 구동력을 높여주기 위한 Heater, 진공펌프, 냉각기, 열 교환기 등의 주변 설비로 구성되며, 투과증발 시스템 개발을 위해서는 우수한 막/모듈 제조와 아울러 최적 공정 설계 기술 개발이 필수적이라 하겠다.

• 청정기술
• /
• 제29권2호
• /
• pp.79-86
• /
• 2023

Ru-MACHO-BH 촉매는 α, β-불포화 알데히드 화합물들의 카르보닐기(carbonyl group)만을 선택적으로 수소화 반응을 수행할 수 있다. 그러나 α, β-불포화 알데히드의 수소화 반응은 불균일 딜즈-앨더 반응을 수반하여 부산물인 이합체를 다량 생성한다. 본 연구에서는 Ru-MACHO-BH (Carbonyl hydrido (tetrahydroborato) [bis (2-diphenyl phosphino ethyl) amino] ruthenium(II)) 촉매를 이용하여, α, β-불포화 알데히드의 한 종류인 메타아크릴 알데히드(methacryl aldehyde) 화합물의 카르보닐기만 선택적으로 수소화 반응을 시켜 메타아릴 알코올(methallyl alcohol)을 합성하며, 동시에 2가 알코올을 부반응 억제제로 적용하였다. 이 결과는 모노 에틸렌 글리콜(mono ethylene glycol)이 이합체의 생성을 현저히 저감 시킬 수 있음을 보여주고 있다. 이러한 결과를 바탕으로 비닐기의 화학적 상호작용을 효과적으로 억제할 수 있는 하이드로퀴논을 사용하여 메타아크릴 알데히드에 존재하는 비닐기의 이합체 형성을 효과적으로 억제할 수 있었으며, 결국 메타아크릴 알데히드의 전환율을 상승시킬 수 있었다. 최종적으로, 고가의 귀금속 균일촉매인 Ru-MACHO-BH의 투입량을 1/10로 줄인 상태에서 원하는 생성물인 메타아릴 알코올의 선택도는 약 90% 이상, 수율은 약 80% 이상을 확보할 수 있었다. 이 결과는 수율 감소를 최소화하는 동시에 고가의 촉매 사용량을 저감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 방법을 찾을 수 있게 하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.19-26
• /
• 2023

수소는 화석연료를 대체할 수 있는 COx-free 에너지원으로 사용량은 지속적으로 증가할 것이다. 수소는 단위 질량당 에너지 함량이 높으나, 낮은 저장 밀도와 장기 저장의 어려움으로 저장 및 운송에 한계가 존재한다. 반면, 암모니아는 단위 부피당 저장용량이 크고, 비교적 액화가 용이하여 대용량 수소를 저장 및 운송할 수 있는 수소 운반체로 주목받고 있다. 암모니아 분해를 통한 수소 생산 반응은 흡열반응으로 공정의 효율성 및 경제성을 위해 저온 활성이 우수한 촉매 개발이 요구된다. 본 연구에서는 활성금속 Ni의 고분산 담지를 위해 넓은 비표면적의 제올라이트를 지지체로 사용하였으며, 제올라이트 종류(5A, NaY, ZSM5)에 따른 특성(기공구조, 양이온, Si/Al-비)이 촉매 활성 및 반응 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 5A 제올라이트는 표면, 기공, 구조체 내에 Ni 을 고분산 담지를 가능하게 하였으며, 낮은 Si/Al-비로 인한 풍부한 산점은 암모니아 흡착을 증가시켰다. 또한, 지지체에 포함된 Na과 Ca 양이온으로 인한 중간-염기점은 질소 탈착속도를 향상시켰다. 따라서, 15wt%Ni/5A 촉매는 강한 금속-지지체 상호작용과 중간-염기점을 통한 질소 탈착 속도 향상으로 가장 우수한 암모니아 전환율과 높은 수소 생성율 23.5 mmol/g_cat·min (30,000 mL/g_cat·h, 600 ℃)을 보였다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
• /
• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
• /
• pp.94-94
• /
• 2012

섬유산업은 원가 경쟁력 향상과 산업 고도화에 필요한 미래형 저에너지 염색가공 핵심 기술을 통한 고부가가치 섬유제품의 창출과 섬유산업의 선진화달성에 꾸준히 노력을 해 왔다. 염색가공업의 에너지 소비는 섬유산업에서 염색가공업이 연료 사용량의 77%, 전기사용량의 54%를 차지하여 섬유산업의 에너지절감을 위해서는 염색가공 공정에서의 에너지 절감이 가장 중요하다. 국내 염색가공 분야의 4백여 업체를 대상으로 실시한 애로 기술에 관한 설문 조사결과에 따르면 염색공업의 에너지 절약형 구조로의 전환을 위해서 가장 시급히 요구되는 우선기술 1순위는 에너지절약형 염색가공 공정기술로 에너지 절감의 필요성을 반영하고 있다. 효소(Enzyme)가 섬유산업에 도입되기 시작한 것은 면섬유의 호발에 아밀라제가 사용되기 시작하면서 부터이며, 최근 유럽선진국들의 강화된 환경규제와 눈부신 바이오테크놀러지(Biotechnology)의 발전에 기인하여 섬유산업에서 관심과 적용이 확대되고 있다. 섬유산업에서 효소적용의 장점은 효소 그 자체가 자연산물이기 때문에 생분해 되고 중성에 가까운 pH에서 반응하므로 처리액이 환경문제를 일으키지 않으며, 기질특이성을 가져 매우 선택적으로 반응하여 부반응으로 인한 섬유의 손상을 최소화 하는 효과를 들 수 있으며, 무엇보다 소량 저온반응으로 인한 에너지절감이 가장 큰 장점이라 할 수 있다. 실제 섬유산업에서는 전분호제를 제거하는 아밀라아제, 데님워싱 및 면섬유의 후가공에 사용하는 셀룰라아제, 표백 후 잔류하는 과산화수소를 제거하는 카탈라제 등을 적용하는 사례가 많아지고 있으며, 이 밖의 다양한 공정에 효소 이용연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 그 동안 섬유 업체에서 직물의 표면 잔털을 제거하여 매끄러운 외관과 선명한 색상을 재현하기위해 후가공으로 셀룰라아제를 이용했던 공정을 개선하여, 효소를 이용한 정련-Bio polishing-염색의 3공정을 1욕처리를 통해 기존 단독으로 진행되어진 기존제품과의 중량, 외관, 색상재현성, 정련성 등을 비교하여 에너지 절약형 공정기술의 효과를 극대화 해보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권1호
• /
• pp.119-125
• /
• 2014

총 석유계탄화수소로 오염된 토양을 정화하기 위한 토양세척공정을 부지 내 및 부지 밖 처리로 구분하여 공정 중 발생하는 환경적인 영향을 녹색 및 지속 가능한 정화 평가모델을 사용하여 평가하였다. 각 단계 별 환경부하의 상대적인 기여도를 평가하기 위해 전체 토양세척공정을 부지조성(1단계), 굴착(2단계), 물리적 선별 및 세척(3단계), 폐수처리(4단계)의 주요한 4단계로 구분하였다. 부지 내 처리 시에는 1단계에서 $CO_2$ 배출량과 에너지사용량의 상대적인 기여도가 각각 87.1%와 80.4%였고, 부지 밖 처리시에는 2단계에서 $CO_2$ 배출량과 에너지사용량의 상대적인 기여도가 각각 82.7%와 80.5%였다. 결론적으로 토양세척공정에서 부지 내 처리의 경우 1단계에서의 세척장치 제작을 위한 철, 스테인리스스틸 등 소비성 재료의 사용이, 부지 밖 처리의 경우 2단계에서의 굴착된 오염토의 운송을 위한 연료의 소비가 환경부하에 영향을 끼치는 가장 중요한 요소이다. 본 연구의 결과는 토양세척 공정의 적용 시 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성을 위한 유용한 정보가 될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.212-219
• /
• 2021

운송차량에 의한 화학사고는 매년 전체 화학사고의 20 %를 차지하지만 영향평가 정보를 알 수 없는 상황이 반복되어 사고대응 과정에서 어려움을 겪게 되는 문제점이 존재한다. 본 연구에서는 국내 사용량이 많고 사고 위험성이 높으며, 최근 7년간 사고 빈도가 높은 염소와 불화수소를 대상으로 탱크로리로 운반하는 과정에서 누출사고가 발생하였을 경우 현장에서 이격거리 산정을 위하여 활용될 수 있는 피해예측범위 산정표 및 산정식을 개발하였다. 화학물질의 누출속도와 기상조건 중 풍속, 온도에 따른 산정표를 조사하였으며, 산정표를 적용하기 힘든 특수한 상황에서는 산정식을 적용할 수 있도록 통계 프로그램 R을 사용하여 산정식을 도출하였다. 유관기관에서는 현장에서 연구에서 도출된 산정표 및 산정식을 활용하면 화학사고 피해 최소화 및 이격거리 설정, 주민대피 결정 등의 의사결정 측면에서 중요한 정보로써 사용할 수 있을 것으로 사료된다.