• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.5
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• pp.453-466
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• 2020

As the demand for eco-friendly energy increases to overcome the energy shortage and environmental pollution crisis, hydrogen economy has been proposed as a potential solution. Accordingly, an economical and efficient hydrogen production is considered to be an essential industrial process. Research on applying hydrogen separation membranes for H₂/CO₂ separation to the production of highly concentrated hydrogen by purifying H₂ and capturing CO₂ simultaneously from synthetic gas produced by gasification is in progress nowadays. In high temperature environments, the membrane separation process using glassy polymeric membrane with H₂ selectivity has the potential for CO₂ capture performance, and is an energy and cost effective system since polybenzimicazole (PBI)-based separators show excellent chemical and mechanical stability under high-temperature operation conditions. Thus, the development of high-performance PBI hydrogen separators has been rapidly progressing in recent years. This overview focuses on the recent developments of PBI-based membranes including structure modified, cross-linked, blended and carbonized membranes for applications to the industrial hydrogen separation process.

• Korean Journal of Food Science and Technology
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• v.25 no.6
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• pp.637-642
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• 1993

Changes in the physicochemical characteristics and triglyceride molecular species of corn oil under the following condition of hydrogenation; temperature $180^{\circ}C,\;H_{2}$, pressure $2.0{\pm}0.3bar$, the amount of Ni catalyst 0.048%(Ni/oil by wt.) and agitation speed 300 rpm. The rate of hydrogenation, expressed as the reduction rate of the iodine value with respect to time, is first order and high (K>0.01). When the reduction rate of the iodine value was 39.9%, hydrogenation time was 30 min, 18:1 was highest(77.06%), thereafter that was decreased and 18:0 increased. In the triglyceride composition, OLL, LLL were reduced markedly in 10 min, thereafter reduced slightly. And PLO, PLL, OLO were eliminated in first 30 min. On the other hand, POO, PLS(CN52) and OOO, SLO(CN54) were increased sharply, and then that showed little change. The melting point(MP) of hydrogenated corn oil were $27.8^{\circ}C\;and\;44.1^{\circ}C$ after 20 min and 60 min, respectively. Trans isomer content increased to 46.8% during 40 mins of hydrogenation and then decreased insignificantly. The solid fat content were linearly increased with hydrogenation time. Accordingly, it is confirmed that this condition of hydrogenation was selective, preferential elimination of polyunsaturated fatty acid went stepwise and trans isomer was formed promotedly. These results suggest that fat modification techniques can be used for practical application.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.29 no.12
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• pp.1371-1380
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• 2007

Study on the instability of waste plastic's thermal pyrolysis oil was carried out for the purpose of improving its quality. The reaction of pyrolysis oil with ozone changed double bonds into aldehydes and ketone, estimated that HDPE pyrolysis oil contained $\sim45$ wt% 1-alkene type olefins, and PP pyrolysis oil did $\sim73$ wt% olefins, which consisted of $\sim47$ wt% secondary and $\sim20$ wt% primary alkenes. The dark brown color and odor of pyrolysis oil were improved by eliminating double bonds, indicated that they were directly related to unsaturated hydrocarbons. Container test showed that metal can affected oil quality worse than the brown glass bottle. Antioxidant added into pyrolysis oil was consumed up to 90% within $2\sim3$ days and the wt. composition of unsaturated hydrocarbons in pyrolysis oil was not changed within 50 days, inferring that instability of pyrolysis oil due to unsaturated bonds can be stabilized by antioxidants. Adsorption test on silica gel, activated carbon and alumina to remove precipitates in oil produced a good result, but not enough to remove moisture. However, cheap anhydrous sodium carbonate showed the best removal efficiency of moisture as well as precipitates in oil. Therefore the pyrolysis oil quality improvement was accomplished by applying anhydrous $Na_2CO_3$ into the production plant.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.4
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• pp.389-398
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• 2019

Hydrogen energy is not only a solution to climate change problems caused by the use of fossil fuels, but also as an alternative source for the industrial power generation and automotive fuel. Among hydrogen production methods, electrolysis of water is considered to be one of the most efficient and practical methods. Compared to that of the fossil fuel production method, the method of producing hydrogen directly from water has no emission of methane and carbon dioxide, which are regarded as global environmental pollutants. In this paper, the alkaline water electrolysis (AWE) and polymer electrolyte membrane water electrolysis (PEMWE), which are one of the hydrogen production methods, were discussed. Recent research trends of hydrocarbon electrolyte membranes and the crossover phenomenon of electrolyte membranes were also described.

• Clean Technology
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• v.26 no.4
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• pp.329-335
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• 2020

Methanol synthesized from renewable hydrogen and captured CO2 has recently attracted great interest as a sustainable energy carrier for large-scale renewable energy storage. In this study, molten carbonate fuel cell's performance was investigated with the direct conversion of methanol into syngas inside the anode chamber of the cell. The internal reforming of methanol may significantly improve system efficiency since the heat generated from the electrochemical reaction can be used directly for the endothermic reforming reaction. The porous Ni-10 wt%Cr anode was sufficient for the methanol steam reforming reaction under the fuel cell operating condition. The direct supply of methanol into the anode chamber resulted in somewhat lower cell performance, especially at high current density. Recycling of the product gas into the anode gas inlet significantly improved the cell performance. The analysis based on material balance revealed that, with increasing current density and gas recycling ratio, the methanol steam reforming reaction rate likewise increased. A methanol conversion more significant than 90% was achieved with gas recycling. The results showed the feasibility of electricity and syngas co-production using the molten carbonate fuel cell. Further research is needed to optimize the fuel cell operating conditions for simultaneous production of electricity and syngas, considering both material and energy balances in the fuel cell.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.165-172
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• 2005

본 고에서는 태양전지 모듈 원가의 60% 이상을 차지하는 실리콘 기판의 생산성을 향상시키고 그에 따라 제조단가를 저감시키기 위한 일환으로 최근 들어 일본과 프랑스를 중심으로 중점적으로 기술개발이 이루어지고 있는 EMCC법(Electro Magnetic Continuous Casting)에 의한 다결정 실리콘 잉고트의 제조기술에 관하여 연구하였다. 특히, 태양전지급의 고순도 잉고트로 제조하기 위해 높은 용융점과 낮은 전기전도도를 갖는 실리콘의 용해 및 주조 공정이 수냉되는 cold crucible 내에서 이루어지게 됨에 따라 발생하는 종래의 EMCC법의 문제점을 해결하고자, 코일전류 및 도가니 구조 등이 Joule 가열 효과 및 pinch 효과에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 연구 결과 대용량의 전원장치나 별도의 2차 가열원을 사용하지 않고서도 실리콘 원료의 가열 및 용해 효율을 현격히 향상시키며 용탕의 전 구간에 걸쳐 전자기력을 용탕의 정수압보다 큰 상태로 유지할 수 있는 EMCC용 무접촉성 도가니의 설계기술 및 이를 활용하는 전자기연주공정기술을 확립하였으며, 그 결과 직경 5 cm의 실리콘 잉고트를 1.5 mm/min의 속도로 무접촉 조건에서 연속주조할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Society for Industrial Systems Conference
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• 2003.11a
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• pp.475-479
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• 2003

도금에 따른 공업용수의 사용량이 단순히 PCB의 세척만을 위한 세척수 투입으로 인하여 도금 전 과정의 처리 비용에 비하여 과도하게 사용됨에 따라 도금에 소모되는 실제 비용보다는 오히려 공업 용수의 사용량과 같은 부가 비용으로 산업현장에 많은 부담이 되고 있다. 따라서 제조 산업의 경제적 비용 부담은 기하급수적으로 증가하고 결국 생산 단가의 상승으로 이어진다. 따라서 본 연구에서는 도금 공정에서 사용되는 세척 작업시 산.알카리에 따른 수소 이은 농도(H+)와 수산이온농도(OH+)를 제어 하기위한 방법으로 각종 제어기법을 이용하여 최적의 제어기를 설계하고자 하였으며, 이 결과는 세척수를 효율적으로 투입하여 귀중한 수자원을 절약함은 물론 생산 단가를 낮추어 경쟁력에 기여할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.55 no.4
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• pp.107-119
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• 2013

바이오매스 가스화는 세계적인 증가 추세에 있는 에너지 수요를 충족할 수 있는 기술 중의 하나이다. 바이오매스 가스화를 통해서 농업 폐기물 등 다양한 바이오매스 자원을 에너지로 전환할 수 있고 $CO_2$ 배출량 또한 줄일 수 있다. 본 연구에서는 COMSOL$^{(R)}$ 3.4 소프트웨어를 이용하여 바이오매스 원료와 운전 조건에 따른 가스화 효율 및 합성가스 조성의 변화를 분석하였다. 원료와 구동조건을 최적화하기 위해 가스화 모델을 세우고 원료와 구동조건을 달리하여 합성가스의 성분을 분석 및 예측하였다. 이 모델은 물리적인 실험을 통해 알고 있는 조건을 통해서 합성가스 성분을 시간에 따라 예측할 수 있다. 모델을 이용하여 함수비 5~30 %, 공기중 산소함량 5~50 %, 공기공급 유량 5~45 L/min, 온도 973~1273 K의 조건에서 합성가스의 성분을 예측한 결과 실제 실험 결과와 일치하는 것을 알 수 있다. 모델링 결과 양질의 합성가스를 생산하려면 원료의 회분함량이 적어야 하고 수소 함량이 높은 합성가스를 생산하려면 반응 온도가 높게 유지되고 원료의 함수비가 높아야 한다. 가스화장치의 온도를 높이면 합성가스의 성분 중 CO의 함량이 많아지고, CO의 함량이 많아지면 가스의 발열량이 높아지는 것을 알 수 있다. 또한 CO의 농도가 높고 발열량이 높은 합성가스를 생산하기 위해서는 ER값은 작아야 한다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.12
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• pp.1268-1272
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• 2008

Low temperature plasma applied with partial oxidation is a technique to produce synthesis gas from methane. Low temperature plasma reformer has superior miniaturization and start-up characteristics to reformers using steam reforming or CO$_2$ reforming. In this research, a low temperature plasma reformer using GlidArc discharge was proposed. Reforming characteristics for each of the following variables were studied: gas components ratio (O$_2$/CH$_4$), the amount of steam, comparison of reaction on nickle and iron catalysts and the amount of CO$_2$. The optimum conditions for hydrogen production from methane was found. The maximum Hydrogen concentration of 41.1% was obtained under the following in this condition: O$_2$/C ratio of 0.64, total gas flow of 14.2 L/min, catalyst reactor temperature of 672$^{\circ}C$, the amount of steam was 0.8, reformer energy density of 1.1 kJ/L with Ni catalyst in the catalyst reactor. At this point, the methane conversion rate, hydrogen selectivity and reformer thermal efficiency were 66%, 93% and 35.2%, respectively.