• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제51권1호
• /
• pp.35-41
• /
• 2013

Co-P-B/FeCrAlloy 촉매의 $NaBH_4$ 가수분해 특성과 내구성에 대해 연구하였다. 5 wt% $NaBH_4$ 농도에서 활성화 에너지가 25.2 kJ/mol로 귀금속 촉매와 비슷했고, $NaBH_4$ 농도가 증가할수록 활성화 에너지가 증가하였다. 20 wt% 이상의 $NaBH_4$ 농도에서 겔 형성이 수소발생과 촉매 내구성에 많은 영향을 줬다. $NaBH_4$ 농도가 높을 때 반응온도가 높을수록 겔 형성이 안 되므로 촉매 손실률이 낮았다. 수소발생과 촉매 내구성을 모두 고려했을 때 담지체를 $1,000^{\circ}C$에서 열처리하고, 초음파 진동없이 촉매를 담지하고, 촉매 담지 후 소성한 촉매가 우수하였다. 25 wt% $NaBH_4$에서는 촉매를 3회 이상 재사용하기 위해서는 $60^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응시켜야 함을 보였다.

• 청정기술
• /
• 제27권3호
• /
• pp.207-216
• /
• 2021

석탄화력발전소로부터 배출되는 질소산화물(NO + NO₂ = NO_x)은 NH₃를 환원제로 사용하여 선택적으로 환원시키는 SCR(selective catalytic reduction) 탈질촉매시스템에서 효과적으로 제거될 수 있다. 이 SCR 촉매공정에서 원소수은을 산화시켜 후속공정에서 제거하기 위하여 수많은 산화촉매들이 제안되었으나 MW급 석탄연소시설이나 상업운전 중인 석탄발전소 탈질시스템에서 원소수은 산화성능을 실증한 사례들은 매우 드물다. 실배가스에서 수행한 실증연구들을 심층적으로 조사·분석한 바는 기존 SCR 탈질촉매뿐 아니라 수은산화능을 향상시킨 신촉매의 원소수은 산화활성은 석탄연소, 실배가스 등의 특성에 따라 매우 복잡한 양상을 띤다는 점이다. 그럼에도 불구하고 석탄연소시설에 사용하는 원료탄, 탈질시스템과 실증조건이 원소수은 산화능에 가장 큰 영향을 미치는 핵심 요소이다. 특히, 원료탄에 함유된 할로겐 함량은 탈질촉매공정의 중요성을 넘어서는 것으로 보여진다. 석탄에 존재하는 대표적인 할로겐 성분은 Cl, Br과 F이고 이들 중에서 Cl이 지배적이며 다른 할로겐계처럼 염으로 존재하지만 석탄연소 과정에서 미량의 Cl₂와 함께 HCl로 전환된다. 이러한 HCl은 원소수은 산화에 있어서 강력한 산화제로 작용하지만 석탄마다 Cl 함량이 다르기 때문에 HCl 농도 또한 강하게 의존한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.249.2-249.2
• /
• 2010

최근의 고유가와 환경오염에 대한 대응 수단으로 수송용 바이오연료의 보급에 대한 관심이 세계적으로 높아지고 있다. 이 중 바이오디젤은 동식물성 기름으로부터 메탄올과의 전이에스테르화 반응에 의해 생산되는 경유대체 연료로서 환경 친화성과 지속가능성이 인정됨에 따라 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 바이오디젤의 생산량이 증가함에 따라 대두유, 유채유, 팜유 등의 원료유 가격 상승 및 수급 불안정 문제가 대두되고 있으며 식량자원과의 충돌 문제도 발생되고 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 유리지방산 함량이 높은 저가유지 자원(폐식용유, 폐돈지, 폐우지, soapstock, trapped grease)을 이용한 공정 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비활용되고 있는 해외 열대작물 열매씨앗에서 착유한 식물성 오일의 바이오디젤 원료유로서의 사용 가능성을 검토하였다. 열대작물 오일의 물성 분석 결과 고형물, 수분, 인, 유리지방산 함량이 대두원유보다 매우 높게 나타났다. 오일 중의 인지질은 바이오디젤 제조 반응후 에스테르와 글리세린의 층분리를 방해하여 공정 효율을 감소시키고 유리지방산은 염기촉매와 결합하여 지방산염을 생성해 생산수율을 감소시키는 문제를 일으킨다. 고형물과 수분은 여과와 감압증발에 의해 쉽게 제거가 가능하였다. 15~20%의 유리지방산 함유 열대작물 오일의 전처리를 위해 균질계 산촉매와 비균질 고체 산촉매를 이용해 에스테르화 반응 효율을 조사한 결과 황산이 가장 높은 효율을 보였다. 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 적용해 메탄올과 촉매량의 2변수 에스테르화반응 최적화를 수행한 결과 메탄올 26%, 촉매 0.98%로 최적 조건이 도출되었으며 초기 산가 33mgKOH/g에서 0.98mgKOH/g으로 감소됨을 확인하였다. 전처리 정제한 오일의 물성분석 결과 고형물 0.1%, 수분 0.10%, 산가 1.0mgKOH/g, 인함량 20ppm 이하로 바람직한 원료유가 생산됨을 알 수 있었다. 제조된 원료유를 이용해 전이에스테르화 반응 최적화 실험을 RSM에 근거하여 진행한 결과 KOH 0.8%, 메탄올:오일 몰비 6.2:1, 반응온도 $60^{\circ}C$, 교반속도 200rpm, 반응시간 30분으로 나타났으며 증류 정제전 97.3%, 증류후 100.0%의 바이오디젤을 생산 할 수 있었다. 열대작물 오일의 전처리 공정은 메탄올을 과잉양으로 사용함으로 효과적인 알콜 회수 공정이 중요하다. 전처리 후 층분리를 통해 회수되는 메탄올 중의 수분함량은 2%~7%로서 이를 전처리 반응에 재사용하기 위해서는 0.3%이하의 수분함량으로 정제가 필요하다. 본 연구에서는 고가의 증류탑 형태가 아닌 단증류방식으로 2단계 내지 3단계로 0.3% 수분의 메탄올 회수 조건을 도출하였으며 파일롯 공정 설계를 진행하고 있다. 이로서 본 연구의 열대작물 오일은 저가로 충분한 물량의 확보가 가능하다면 바이오디젤 원료 자원으로서 큰 활용가치가 있는 것으로 판단된다.

• 청정기술
• /
• 제26권2호
• /
• pp.91-95
• /
• 2020

제약화학 및 정밀화학 산업에서 널리 사용되는 N-히드록시숙신이마이드(N-Hydroxysuccinimide, NHS)의 새로운 친환경적인 합성법을 개발하였다. 기존 합성법은 숙신산에 히드록시아민 반응 후 강산을 촉매로 약 70%의 수율로 NHS를 얻는다. 이 방법은 저가 숙신산을 사용하여 NHS를 얻을 수 있으나 NHS를 정제하는 데에 많은 용제가 필요하고 후처리 과정이 복잡하여 수율이 낮은 문제점이 있다. 그리고 대량생산하기에는 고온반응에 따른 안전상의 위험성이 있으며 산성 촉매를 사용함에 따른 많은 폐기물 발생과 다양한 용제를 사용함에 따라 고비용의 생산비로 인해 경제적이지 않다. 이런 단점을 보완하기 위해서 반응성이 우수한 무수 숙신산을 사용하였으며 용제의 단일화 그리고 결정화 방법을 통해 고순도 및 고수율의 NHS를 제조하는 경제적인 방법을 개발하였다. 특히 촉매를 사용하지 않는 무촉매 반응과 저온의 반응조건을 확보함으로써 80% 이상의 높은 수율로 NHS를 제조하는 새로운 친환경적인 공업적인 합성법이다. 향후에는 이 결과를 바탕으로 스케일 업 연구를 통해 상용화 생산기술을 확립하여 국외 기술이전을 추진할 예정이다.

• 공업화학
• /
• 제29권1호
• /
• pp.62-66
• /
• 2018

Styrenated phenol alkoxylate (SP-A)는 일반적으로 균일계 염기 촉매 하에서 styrenated phenol (SP)과 ethylene oxide (EO)로부터 제조되어진다. 그러나, 취급이 용이하지 않은 EO를 사용하려면 고압반응장치를 이용한 반응공정 제어가 필요하다. 또한, 균일계 염기 촉매를 사용하면 반응종결 후에 잔존하는 염기를 제거하기 위한 중화공정이 필요하고, 촉매와 생성물의 분리가 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 균일계 염기 촉매를 사용하지 않고 불균일계염기 촉매를 사용하여 SP와 ethylene carbonate (EC)의 반응으로부터 제조된 SP-A에 대하여 보고하고자 한다. SP-A의 제조에 사용된 불균일계 염기 촉매는 KOH를 $La_2O_3$에 담지시킨 후, 소성하여 얻었다. 또한, EO 대신 EC를 사용함으로써 고압반응이 아닌 상압반응 조건에서 SP-A제조가 가능하였다. 합성된 SP-A의 평균 분자량 크기는 반응조건에 따라서 매우 다양하게 나타났다. $KOH/La_2O_3$촉매 하에서 제조된 SP-A의 평균 분자량 크기는 반응온도, 촉매의 첨가량 및 EC의 첨가량을 조절함으로써 임의로 조절이 가능하였다.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제3권1호
• /
• pp.1-12
• /
• 1987

A series of supported sulfided Ni-W/$\gamma-Al_2O_3$ and Co-W/$\gamma-Al_2O_3$ catalysts with different nickel and cobalt contents were studied in the hydrodenitrogenation of pyridine dissolved in n-heptane. The ranges of experimental conditions were at the temperatures between 453 and 753 K, and the pressures between 30 and 50 Bar. The catalytic activities with different nickel and cobalt contents were shown to be maximum at Ni/Ni+W = 0.2 - 0.3, Co/Co+W = 0.3 - 0.4. Pyridine conversion increased with pressure and temperature and the step of piperidine formation was found to be irreversible. The reaction orders in Ni-W/$\gamma-Al_2O_3$ and Co-W/$\gamma-Al_2O_3$ catalysts were the first with respect to pyridine and reaction rate constants decreased with increase of initial pyridine concentration and their activation energies were 12.98 and 9.23 kcal/mol, respectively.

• 공업화학
• /
• 제20권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2009

바이오오일은 고부가가치 화학물질이나 차세대 탄화수소 연료 생산을 위한 석유정제시설의 연료로서 사용이 가능하기 때문에 전도유망한 신재생 에너지원 가운데 하나로 상당한 관심을 불러일으키고 있다. 바이오오일을 석유정제시설에 공급하기 위해서는 전처리 과정으로 안정화 공정이 필요하며, 이를 위한 방법 가운데 현재로서는 촉매 접촉 분해법이 잠재성이 가장 높은 것으로 인식되고 있다. 본 총설에서는 촉매 접촉 분해법을 활용한 바이오오일 개질에 관한 최근 연구 동향을 적용된 촉매의 성능과 개질 방법을 중심으로 소개하고자 한다.

• 생명과학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.32-42
• /
• 2002

합성된 hexanoylthiocholine을 기질로 하여 butyrylcholinesterase와의 반응을 연구하였다. 기질의 농도 변화에 따른 초기반응속도 관찰을 통해 아실기의 탄소수가 증가함에 따라 반응성은 감소하나 $K_{m}$ 값은 0.140(mM)으로 더 강한 ES 복합체를 형성함을 알 수 있었다. Hexanoylthio-choline의 촉매화된 acetylcholinesterase 가수분해에 대한 pH-V/K profile에서 p $K_{a}$ 값 4.974$\pm$0.02을 얻었다. 이는 최근 문헌의 보고와 상통하는 것으로 p $K_{a}$ =6.2~6.4를 갖는 잔류물의 기본형에 활성이 의존하는 것으로부터 하나의 잔류물 또는 p $K_{a}$ =4.7~5.0을 갖는 잔류물들의 촉매작용으로 계통적인 자리밀림을 보여준다. 이는 촉매화된 BChE의 활성영역 esteratic site 주변에 긴 사슬 아실기의 가수분해에 관여하는 새로운 활성영역이 존재함을 밝히는 증거이다. 분자 조형은 기질의 아실기의 탄소수에 따라 acetylcholinesterase에 의해 표현되어지는 반응과정의 변화의 합리성을 제공한다. 본 연구에서는 한국과학기술원 도핑컨트롤센터와 연계하여 acetylcholinesterase와 기질인 acylthiocholine과의 입체적으로 둘러싸인 acyl-binding site를 분자 조형하고자 노력 중에 있다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.115-119
• /
• 2002

고분자 전해질 연료전지는 전해질로 고체고분자막을 사용하는 연료전지로 고분자막은 수소 이온의 활발한 전달을 위해 일정량의 수분이 존재해야 한다. 따라서 연료전지의 운전 중에 고분자막은 항상 수화되어 있어야 하며 수분이 부족하게 되면 수소이온 전도도가 떨어지고, 막의 수축으로 인해 전극과 막 계면의 저항이 증가한다. 반대로 수분이 많이 존재하면 촉매 표면에 반응기체의 확산이 어려워져 전지 성능이 감소하게 된다.(중략)

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국대기환경학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.490-491
• /
• 2007