• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.394-403
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• 2016

매체 순환식 수소제조공정은 직접 고순도의 수소를 생산하는 동시에 $CO_2$ 포집 비용을 최소화할 수 있는 고효율/친환경적인 공정이다. 본 공정은 레독스 반응을 통하여 산소를 전달하고 이때 철 산화물계 산소전달입자를 이용하게 된다. 구리 산화물이 첨가된 철-구리 산화물계 산소전달입자는 반응성 향상이 보고되어 왔으나 철 산화물과 구리 산화물 간 상호작용에 대한 이해가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 여러 기기 분석법(SEM/EDX, XRD, BET, TPR, XPS, TGA)을 통하여 철-구리 산화물계 산소전달입자의 레독스 반응성 향상을 지배하는 주요인을 연구하였다. 첨가된 구리 산화물은 철 산화물 성장 억제제 역할 뿐만 아니라 화학적 환경 변화를 일으키는 화학적 촉매제(chemical promoter) 역할도 하는 것이 발견되었다. 철-구리 산화물계 산소전달입자의 우수한 환원 반응성은 구리 산화물의 도입으로 $Fe^{2+}$ 농도 증가 및 표면 특성 변화 때문이며, 우수한 물분해 특성은 산화 과정에서 일어나는 철 산화물의 응집을 구리 산화물이 억제시킨 것으로 판단되었다.

• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-11
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• 2008

오일샌드는 비재래형(unconventional) 석유자원의 하나로서 비투멘(bitumen), 물, 점토, 모래의 혼합물이다. 오일샌드 비투멘은 API 비중이 $8-14^{\circ}$이고 점도가 10,000 cP 이상인, 매우 무겁고 점성이 큰 탄화수소 자원으로서 일반적으로 지표나 천부퇴적층에서 유동성을 갖지 않는다. 오일샌드 비투멘은 주로 캐나다 앨버타주와 사스캐추완주에 분포하고 있으며, 캐나다에만 원시부존량이 1조 7천억 배럴, 확인매장량이 1천 7백억 배럴에 달한다. 대부분은 앨버타주 포트 멕머레이(Fort McMurray) 인근의 아사바스카(Athabasca), 콜드레이크(Cold Lake), 피스리버(Peace River) 지역에 매장되어 있다. 캐나다 오일샌드 저류지층은 아사바스카 지역의 멕머레이층(McMurray Fm)과 클리어워터층(Clearwater Fm), 콜드레이크 지역의 멕머레이층(McMurray Fm), 클리어워터층(Clearwater Fm), 그랜드래피드층(Grand Rapid Fm), 피스리버 지역의 블루스카이층(Bluesky Fm)과 게팅층(Gething Fm)이다. 이들 지층은 하부 백악기 지층으로서 중생대 초-중기에 발생한 북미판과 태평양판의 충돌과 그로 인한 대륙전면분지(foreland basin)의 형성과정에서 퇴적되었다. 분지의 기반암은 복잡한 지형을 갖는 고생대 탄산염암이며, 그 위에 북미대륙 북쪽의 보레알해(Boreal Sea)로부터 현재의 북미대륙 서부를 남북으로 관통하는 전기백악기내해로(Early Cretaceous Interior Seaway)를 따라 해침이 발생하면서 오일샌드 저류지층이 형성되었다. 세 개의 주요 오일샌드 분포지역 가운데 80% 이상의 오일샌드를 매장하고 있는 아사바스카 지역의 저류지층인 멕머레이층과 크리어워터층의 최하부층원인 와비스코 층원(Wabiskaw Mbr)은 전기 백악기 시기의 해침층서를 잘 반영하고 있다. 멕머레이층 하부에는 하성기원의 퇴적층이 발달하고, 상부로 가면서 점차로 조석기원의 천해 퇴적층이 우세해지며, 와비스코 층원에 와서는 의해 세립질 퇴적층이 광역적으로 분포한다. 이러한 해침기원의 상향 세립화 경향은 아사바스카 오일샌드 부존지역에서 일반적으로 관찰된다. 오일샌드 부존지층은 일반적으로 불균질 저류층이며, 주요 저류층은 하성퇴적층이나 에스츄어리(estuary) 기원의 퇴적층에 발달한 하도-포인트 바 복합체(channel-pont bar complex)이다. 이러한 하도-포인트바 복합체는 범람원 및 조수평원 세립질 퇴적층이나 만-충진(bay-fill) 퇴적층과 함께 멕머레이층을 형성한다. 멕머레이층 상부에 오는 와비스코 층원은 주로 외해 세립질 퇴적층으로 이루어져 있으나, 멕머레이층을 대규모로 침식하는 하도사암층이 지역적으로 발달하기도 한다. 캐나다에서 오일샌드는 주로 노천채굴(surface mining)과 심부열회수(in-situ thermal recovery) 방식으로 생산한다. 50 m 미만의 심도에 묻혀있는 오일샌드는 노천채굴 방식으로 회수하여 비투멘 추출(extraction)과 개질(upgrading)과정을 거쳐 합성원유(synthetic crude oil)로 생산된다. 반면에 150-450 m 심도에 묻혀있는 오일샌드는 주로 심부열회수 방식으로 비투멘을 회수하여 비교적 간단한 비투멘 블렌딩(blending)과정을 통해 유동성을 증가시켜 정유시설로 운반한다. 심부열회수 방식으로 오일샌드를 개발할 경우 주로 스팀주입중력법(SAGD: Steam Assisted Gravity Drainage)이나 주기적스팀강화법(CSS: Cyclic Steam Stimulation)이 사용된다. 이러한 방법들은 저류층에 스팀을 주입하여 저류층 내의 온도를 상승시킴으로써 비투멘의 유동성을 증가시켜 회수하는 기술을 사용한다. 따라서 오일샌드 저류층 내부의 스팀전파효율을 결정하는 저류지층의 주요 지질특성에 대한 이해가 선행되어야 효과적인 생산설계와 효율적인 생산을 수행할 수 있다. 오일샌드 생산에 영향을 미치는 저류층의 주요 지질특성에는 (1)비투멘 샌드층의 두께(pay) 및 연결성(connectivity), (2) 비투멘 함량, (3) 저류지역 지질구조, (4) 이질배플(mud baffle)이나 이질프러그(mud plug)의 분포, (5) 비투멘 샌드층에 협재하는 이질퇴적층의 두께 및 수평연장성(lateral continuity), (6) 수포화층(water-saturated sand)의 분포, (7) 가스포화층(gas-saturated sand)의 분포, (8) 포인트바의 성장방향성, (9) 속성층(diagenetic layer)의 분포, (10) 비투멘 샌드층의 조직특성 변화 등이 있다. 이러한 지질특성에 대한 고해상의 분석을 통해 보다 효과적인 오일샌드 개발이 달성될 수 있을 것이다.

• 한국수정란이식학회지
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• 제16권2호
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• pp.107-115
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• 2001

본 연구는 최근 형질전환동물의 생산 및 복제동물 생산에 이용되고 있는 핵이식 기법을 시행할 때 재조합된 핵이식란의 활성화를 위해 널리 적용되고 있는 6-dimethylaminopurine (DMAP)의 활성화 효율과 근래에 제기되고 있는 단위발생란의 비정상적인 염색체 및 핵형에 대해 알아보고 적합한 활성화 유도물질을 찾고자 시행되어졌다. 도축장 유래의 난소에서 채란한 난자를 10% 거세한 수소혈청이 포함된 TCM-199배양에서 22시간동안 체외 성숙을 시킨 후 제 2감수분열 중기의 난자만을 선별해서 5$\mu$M ionomycin에서 5분간 처리하고 1.9 mM 6-dimethylaminopurine (DMAP)와 10$\mu\textrm{g}$/mL cycloheximide (CHX)에서 각 3시간동안 처리하여 활성화를 유도하였다. 활성화가 유도된 난자를 18시간 동안 체외 배양시 전핵 형성, 제 2 세포기까지 분할속도, 배 반포까지의 발달을 및 활성화 및 체외수정 후 108시간에 평균 세포수와 염색체를 분석하여 활성화 물질의 효율뿐만 아니라 문제점을 알아보고자 하였다. 1. 활성화 자극에 따른 난자의 전핵 형성은 ionomycin 처리 후 DMAP을 처리한 난자에서는 1PN 형성율이 9.1%로 ionomycin를 단독 처리하거나 ionomycin 처리 후 CHX를 처리한 난자에서의 1PN 형성율인 77.8와 79.0%보다 유의적 (P<0.05)으로 낮게 나타났으나, 3PN 형성율은 45.5%로 유의적 (P<0.05)으로 높게 나타났다. 따라서 ionomycin 처리 후 DMAP으로 활성화를 유도한 난자는 비정상적인 핵형을 가지지만 CHX로 활성화를 유도하였을 때는 정상적인 전핵 형성이 이루어지는 것으로 보인다. 2. 활성화 자극을 가한 난자의 체외 발달율은 ionomycin을 처리하고 DMAP으로 활성화 자극을 가하였을 때 분할율이 85.5%로 체외 수정한 대조군의 72.5%와 유사하였다. 그러나 ionomycin을 단독 처리하거나 ionomycin 처리 후 CHX로 활성화 자극을 가한 실험군의 분할율인 30.3와 57.9%에 비해 유의적 (P<0.05)으로 높게 나타났다. DMAP 처리군의 분할율은 대조군과 유사하였지만 배반포까지의 발달율은 12.3%로 대조군의 27.8%와는 유의적인 차이는 없으나 발달율이 낮은 경향으로 나타났다. 3. Ionomycin으로 처리 후 DMAP로 활성화 자극을 가한 실험군에서 난자의 발달속도는 활성화 자극 후 18시간 경과하였을 때 28%의 배분열율을 보여 분열속도가 가장 빨랐으며 활성화 자극 후 24~48시간동안 체외 배양을 하였을 때에도 ionomycin 단독 처리하거나 ionomycin 처리 후 CHX로 활성화 자극을 준 실험군에 비해 DMAP으로 활성화 자극을 가한 실험군이 유의적 (P<0.05)으로 빠른 발달속도를 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권11호
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• pp.745-753
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• 2016

초소형 연료전지용 메탄올-수증기 개질기의 경우 저온상태($250^{\circ}C$ 이하)에서 수증기와 반응하여 개질반응이 일어나기 때문에 수소를 효율적으로 생산할 수 있다. 본 연구는 이러한 개질기에 대하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 먼저, 개질기 벽면 온도를 100, 140, 180, $220^{\circ}C$로 설정하였고 메탄올 전환율은 각 0, 0.072, 3.83, 46.51%로 나타났다. 다음으로 촉매의 공극률을 0.1, 0.35, 0.6, 0.85로 설정하였고, 메탄올 전환율에는 큰 차이가 없었으나 압력강하 값이 각 4645.97, 59.50, 5.12, 0.45 kPa로 나타났다. 메탄올-수증기 개질기는 $180^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 거의 반응하지 않으며 공극률은 개질기를 흐르는 유체가 개질기와 충분히 접촉하여 활성화 에너지를 낮추어 준다면 메탄올 전환율에 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.36-44
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• 2017

건물용 연료전지 시스템은 공기와 수소의 전기화학반응을 통하여 전기와 열을 생산하는 신재생에너지 시스템이다. 국내의 건물용 연료전지 시스템은 매년 수백기가 판매될 정도로 진행이 되고 있으며, 건물용 연료전지 시스템내에 많은 부품이 국내제품이 아닌 외국 제품에 의존하고 있다. 건물용 연료전지시스템의 중요부품인 연료처리장치를 한국가스공사에서 개발하여 현재 장기내구성 평가를 진행하고 있으며, 국내외에서 개발된 연료승압 블로워를 평가하고, 한국가스공사의 연료처리장치와 BOP와 연계하여 평가를 진행하였다. 한국가스공사에서 개발된 연료처리장치는 76%이상의 효율과 3,000시간 운영에도 일정한 성능을 유지하는 것을 확인할 수 있었고, 국내에서 개발된 연료승압 블로워는 후단압력 및 온도에 따른 소비전력의 평가시 국외의 연료승압 블로워와 대등한 특성을 나타내었으며, 연료처리장치와 BOP가 연계된 연료처리장치 모듈평가시에도 우수한 성능을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.660-667
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• 2018

본 연구에서는 천안시 병천 하수종말처리장의 '열건조물'로 고형연료를 제조하기 위하여 유중건조 공정의 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 연구결과물의 특성을 평가하기 위하여 $130^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $190^{\circ}C$의 온도조건에서 '유증발량 측정실험' 및 '열건조물의 유중건조 실험'을 수행하였으며, 칼로리미터와 TGA 장비를 이용하여 고형연료의 성능을 측정하였다. 또한 휴대용 복합악취측정기를 이용하여 유중건조 중 복합악취, 암모니아, 황화수소 및 총 휘발성 유기화합물의 발생농도를 측정하고, EDS 장비를 이용하여 성분분석 연구를 수행하였다. 대량생산을 고려하여 기름과 열건조물의 무게비를 임의의 비율인 4:1로 고정하였고, $130^{\circ}C$에서는 일부 내부수의 순간적인 건조 이후 기름과 열건조물의 물리적인 혼합만이 진행된다고 판단된다. 환경 친화적인 측면을 고려하였을 때, $160^{\circ}C$와 $190^{\circ}C$의 건조효율에 큰 차이가 없으므로 $160^{\circ}C$의 건조온도에서 5분 이내로 처리하는 것을 최적 조건으로 선정하였다. 본 연구에서 재조한 고형연료의 신뢰성을 확보하기 위해 화력발전소 현장연료와의 성능비교 연구를 진행한 결과 발열량 4,449kcal/kg, 함수율 2%, 회분함량 34%로 현재 사용 중인 현장연료보다 대체로 우수한 성능을 나타내었으므로 기존의 목재펠릿 뿐만 아니라 석탄에너지 또한 충분히 대체할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.442-442
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• 2008

Hydrogen was produced by water plasma excited in very high frequency inductively coupled tube reactor. Mass spectrometry was used to monitor gas phase species at various process conditions. Water dissociation rate depend on the process parameters such as ICP power, flow-rate and pressure. Water dissociation percent in ICP reactor decrease with increase of chamber pressure and $H_2O$ flow rate, while increase with increase of ICP power. In our experimental range, maximum water dissociation rate was 65.5% at the process conditions of 265 mTorr, 68 sccm, and 400 Watt. The effect of $CH_4$ addition to a water plasma on the hydrogen production has been studied in a VHF ICP reactor. With the addition of $CH_4$ gas, $H_2$ production increases to 12% until the $CH_4$ flow rate increases up to 15 sccm. But, with the flow rate of $CH_4$ more than 20 sccm, chamber wall was deposited with carbon film because of deficiency of oxygen in gas phase, hydrogen production rate decreased. The main roles of $CH_4$ gas are to reacts with O forming CO, CHO and $CO_2$ and releasing additional $H_2$ and furthermore to prevent reverse reaction for forming $H_2O$ from $H_2$ and $O_2$. But, $CH_4$ addition has negative effects such as cost increase and $CO_x$ emission, therefore process optimization is required.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.1-7
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• 2012

본 총론에서는 원자층 증착을 이용한 친환경 소재의 개발에 대한 최근 연구 결과들을 간단하게 소개하려 한다. 원자층 증착의 장점은 박막의 두께를 미세하게 조절할 수 있다는 것과, 3차원적으로 복잡한 구조를 가지는 담체의 형상을 유지하면서 균일한 박막을 제조할 수 있다는 것이다. 이러한 원자층 증착의 장점은 친환경소재를 제조하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. Anodic aluminum oxide (AAO)와 같은 다공성 membrane을 담체로 이용하여, 다공성 구조는 그대로 유지하면서 10나노미터 정도의 $TiO_2$박막을 균일하게 증착할 경우 톨루엔 등의 휘발성 유기물 필터로 사용할 수 있는데, 이는 AAO의 특이한 기하학적 구조와 비정질 $TiO_2$의 강한 휘발성 유기물 흡착력의 조합에 의한 결과이다. 톨루엔 분해용 광촉매 및 이산화탄소 개질 반응에 의한 수소 생산 촉매 반응에 있어서도 나노다이아몬드나 니켈 담체 위에 $TiO_2$의 증착량을 미세하게 조절하여 $TiO_2$가 표면을 완전히 덮지 않고 부분적으로만 덮고 있는 구조를 만들 경우 촉매의 효율 및 수명을 극대화할 수 있게 된다. 이러한 예들은 원자층 증착이 기존의 반도체산업뿐만 아니라 환경소재의 개발에도 중요한 도구가 될 수 있음을 의미한다.

• 유기물자원화
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• 제26권1호
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• pp.55-64
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• 2018

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 발전 및 스팀으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하고 잦은 고장이 발생되고 있다. 현재 운영 중인 바이오가스화 11개소를 대상으로 바이오가스 이용 공정별 특징 및 문제점을 분석하고 혐기소화조 현장 시료의 계절별 정밀모니터링을 실시하여 바이오가스 이용 공정 흐름에 따른 설계 운영 가이드라인을 제시하였다. 현장조사 수행 결과, 바이오가스 이용 공정에서 바이오가스의 적정 제습, 황화수소 전처리, 발전시설의 적정처리 등이 주요 문제점으로 조사되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 현장지설에 대한 정밀조사를 실시하여 공정별 문제점들을 정리하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.12-18
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• 2022

우리나라는 철광석, 석탄 등 철강 산업에 사용되는 원료를 수입에 크게 의존하고 있다. 이러한 원자재는 글로벌 철강산업의 원가, 생산성, 품질경쟁력에 큰 영향을 미친다. 따라서 철강사의 경쟁력을 확보하기 위해서는 원자재의 수입 의존도를 줄이는 것이 필요하며, 원료 의존도를 낮추기 위해서는 Fe를 함유한 부산물을 활용하는 것이 좋은 방법이 될 수 있다. Fe 함유 부산물은 주로 철강 산업에서 발생하며 Fe 함량이 높으나(40~70%) 매우 미세한 분말 형태를 가지고 있다. 이러한 미세한 분말을 플랜트 공정에 직접 사용할 경우 부산물이 비산되어 조업과 환경에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 따라서 Fe 함유 부산물을 광범위하게 사용하기 위해서는 보다 큰 형태로 전처리할 필요가 있다. 이를 위해 펠렛 및 브리켓과 같은 더 큰 모양을 만들어 사용하는 것이다. 브리켓을 만드는 방법은 대표적으로 두 가지 방법이 있다. 첫번째는 열과 압력을 가하여 핫브리켓을 제조하는 방법이고, 두번째는 열을 사용하지 않고 소량의 바인더와 압력을 가해 냉간 브리켓을 제조하는 방법이다. 본 연구에서는 Fe 함유 부산물을 이용하여 고강도 냉간 브리켓을 가장 효율적으로 제조하기 위한 방법을 연구하였고, 다양한 조건에서 성형율과 브리켓 강도를 조사하여 최적의 제조 조건을 도출하였다.