• Journal of the Korean Electrochemical Society
• /
• v.22 no.1
• /
• pp.1-12
• /
• 2019

The reduction of nitrogen to produce ammonia has been attracting much attention as a renewable energy technology. Ammonia is the basis for many fertilizers and is also considered an energy carrier that can power internal combustion engines, diesel engines, gas turbines, and fuel cells. Traditionally, ammonia has been produced through the Haber-Bosch process, in which atmospheric nitrogen combines with hydrogen at high temperature ($350-550^{\circ}C$) and high pressure (150-300 bar). This process consumes 1-2% of current global energy production and relies on fossil fuels as an energy source. Reducing the energy input required for this process will reduce $CO_2$ emissions and the corresponding environmental impact. For this reason, developing electrochemical ammonia-production methods under ambient temperature and pressure conditions should significantly reduce the energy input required to produce ammonia. In this review, we introduce the electrochemical nitrogen reduction reaction at ambient condition. Numerical studies on the electrochemical nitrogen reduction mechanism have been carried out through the computation of density function theory. Electrodes such as nanowires and porous electrodes have been also actively studied for further participation in electrochemical reactions.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2006.11a
• /
• pp.399-402
• /
• 2006

현재까지 연료전지 전해질 막으로는 Nafion으로 잘 알려져 있는 perfluorosulfonic acid(PFSA)막이 주를 이루고 있다. 이 막들은 $80^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도의 연료전지에서 가장 좋은 성능을 보인다. PFSA 막들은 탄소-불소로 이루어진 사슬의 특성상 산화, 환원의 조건에서도 뛰어난 안정성을 보이며 이온 전도도가 0.1S/cm 이상으로 기존에 알려진 전해질 막들 중 가장 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 연료전지의 작동온도가 $100^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 는 막에 존재하던 수분이 제거되면서 수소이온 전도도가 떨어지며 기계적 물성도 떨어지는 문제점을나타낸다. $100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 연료전지를 작동시키면 양쪽의 전극에서 일어나는 촉매반응의 속도가 향상되며, 물의 끓는점 이상에서 작동되므로, 전지 내에서 다양한 상을 고려하지 않고 기화된 물만을 고려하여 설계를 할 수가 있다. 따라서 최근 이러한 고온/저가습 운전을 위 한 전해질 막의 개발을 위해 기존의 Nafion 막에 전도성 무기 입자를 도입하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전도성 무기 입자로서 $ZrO_2$나노입자를 합성하고, 이를 상용 10 wt.% Nafion 용액에 분산하여 solution casting 방법을 통해 $61{\mu}m$ 두께의 유기-무기 복합막을 제조하였다. 제조한 유기-무기 복합막의 성능 평가를 위하여 함수율, 이온 전도도, 당량무게 및 단위 전지를 이용한 전류-전압 곡선을 측정하여 상용 Nafion 112 막과 비교해 보았다. $ZrO_2$ 입자는 전도성이며 동시에 친수성을 나타내기 때문에 상용 막에 비하여 함수율 및 수소이온 전도도가 우수하게 나타났다. 복합막의 이러한 물성은 $100^{\circ}C$이상의 고온에서 전해질 막 내의 물 관리를 용이하게 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
• /
• v.10 no.4
• /
• pp.65-74
• /
• 2002

This Study was investigated operating condition of pyrolysis processing for sludge disposal in sewage treatment plant. Important parameters studied include running time of pyrolysis, run time of dry and pyrolysis processing, water content of sewage sludge, solids amount of sewage sludge(TS%), condition of pyrolysis temperature. Most degradation reaction of sewage sludge are first order, it assumed first order and elucidated the kinetics. This was the basis of characteristics analysis of sludge degradation mechanism. Also, with the increasing of temperature, how the yield of oil and char product change was observed, and the distribution of gas product components was observed. Main components of gas and carbon product are a little difference with pyrolysis temperature, but it consist of $CH_4$, $C_2H_4$, $C_3H_8$, $C_4H_{10}$, toluene, $C_6H_6$, $SO_2$, CO etc. The gas of $C_1-C_4$ yield increased along with degradation temperature of $670^{\circ}C$ and oil yield decreased of $C_6H_6$ and $C_6H_5OH$ with temperature of $600^{\circ}C$. Particularly, low value added char yield 134kg/t at $670^{\circ}C$, but increased to 194kg/t at pyrolysis temperature of $600^{\circ}C$. In the result of elementary analysis on it, it is mainly composed of carbon. From this fact, in pyrolysis of sludge, it comfirmed that carbonization reaction occur at high temperature well.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
• /
• v.14 no.7
• /
• pp.19-29
• /
• 2013

Analysis via classical soil mechanics theory is either ineffective or inappropriate for fully describing stress distribution or failure conditions in cold regions, since mechanical properties of soils in cold regions are different from those reported in the classical soil mechanics theory. Therefore, collecting and analyzing technical data, and systematic and specialized research for cold regions are required for design and construction of the structure in cold regions. Freezing and thawing repeat in active layer of permafrost region, and a loading condition affecting the structure changes. Therefore, the reliable analysis of mechanical properties of frozen soils according to various conditions is prerequisite for design and construction of the structure in cold regions, since mechanical properties of frozen soils are sensitive to temperature condition, water content, grain size, relative density, and loading rate. In this research, the direct shear apparatus which operates at 30 degrees below zero and large-scaled low temperature chamber are used for evaluating shear strength characteristics of frozen soils. Weathered granite soil is used to analyzed the shear strength characteristics with varying freezing temperature condition, vertical confining pressure, relative density, and water content. This research shows that the shear strength of weathered granite soil is sensitively affected by various conditions such as freezing temperature conditions, normal stresses, relative densities, and water contents.

• Clean Technology
• /
• v.18 no.2
• /
• pp.162-169
• /
• 2012

Pt-Sn/${\theta}-Al_2O_3$ catalyst for n-butane dehydrogenation reaction was prepared by incipient wetness method. To confirm the physicochemical properties of Pt-Sn/${\theta}-Al_2O_3$ catalyst, the characterization was performed using X-ray diffraction (XRD), $N_2$ sorption analysis, temperature programmed desorption of $NH_3$ ($NH_3$-TPD), temperature programmed reduction of $H_2$ ($H_2$-TPR) techniques. Also, the catalytic activities of Pt-Sn/${\theta}-Al_2O_3$ for n-butane dehydrogenation was tested as a function of pretreatment temperature, pretreatment time, reaction temperature, and the partial pressure of n-butane and hydrogen. The sum of selectivities to n-butenes consisting of 1-butene, cis-2-butene, and trans-2-butene was almost constant 95% in the range of conversion of n-butane 5-55%. The activation energy calculated from Arrhenius equation was $82.4kJ\;mol^{-1}$ and the reaction orders of n-butane and hydrogen from Power's law were 0.70 and -0.20, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.163.1-163.1
• /
• 2013

플라즈마 시뮬레이션을 수행하기 전에 현 컴퓨터의 계산 능력범위 내에서 물리적으로 타당하게 설명할 수 있는 수치 해석 방법을 먼저 정한다. 예를 들면, 가스 반응이 많고 각 가스 반응 중에 중요가스 반응을 빠르고 선택적으로 선별하고자 할 때, 혹은 외부 입력 변화에 따른 플라즈마 종의 온도 또는 밀도를 대략적으로 파악하고자 할 때는 공간적인 분포를 고려하지 않는 0차원 global 모델링을 이용한다. 압력이 높고 충돌이 빈번한 경우에는 플라즈마를 유체적인 관점에서 기술이 가능하므로, 볼츠만 방정식에서 속도에 관한 0차, 1차, 2차 모멘텀을 이용하여 유도된 유체 방정식을 이용한다. 반대로 압력이 낮고 충돌이 거의 없는 경우에는 플라즈마 입자를 개별적으로 추적하는 입자 전산 모사 방법을 이용한다. 지금까지는 앞에서 언급한 예와 같이, 개별 플라즈마 상태에 맞는 시뮬레이션 코드를 각각 만들어야 했고, 각 코드를 개별적으로 유지 보수해야 했다. 하지만, 개별적으로 코드를 유지 보수를 해야 할 경우에는, 동일한 기능을 하는 함수를 반복적으로 각 코드에 입력해야 하는 불편함이 따르고, 각 수치해석 방법의 장점을 모은 하이브리드 방법과 같은 전사모사를 개발할 때 각 기능을 통합해야 하는 어려움이 따른다. 또한 지금까지 개발된 대부분의 플라즈마 코드는 외부 입력에 대해 유연하지 못한 대처로 새로운 가스 반응을 추가하거나 새로운 수치해석 방법을 추가할 경우에는 코드를 전체적으로 수정해야 하는 어려움이 있었다. 따라서 코드를 통합적으로 관리할 수 있고, 외부 입력에 대해 유연하게 대처할 수 있는 시뮬레이터가 필요했다. 여기에서는 객체 지향 언어인 C++ 언어를 이용하여, 사용자 입력에 대해 유연하게 대처할 수 있고, 복잡한 화학 반응을 특정 수치 해석 방법에 상관없이 통합적으로 관리할 수 있는 코드를 개발하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.45 no.5
• /
• pp.448-454
• /
• 2007

Hydrothermal synthesis was conducted with starting material as Barium hydroxide and hydrous titania ($TiO_2{\cdot}xH_2O$) to obtain barium titanate fine Powder. The conversion, crystal structure and properties of as-prepared powder were investigated according to reaction temperature, time and concentration. The effect of variables on conversion was in order of time < temperature < concentration and the maximum conversion reached to 99.5% in the case of hydrothermal synthesis at $180^{\circ}C$ for 2 h with 2.0 M reactant concentration. At low concentration such as 0.25 M, formation of unreacted $BaCO_3$ and $TiO_2$ was not inevitable at even high reaction temperature and these components converted into $BaTi_2O_5$ at high temperature and remained as impurity. As concentration of reactant increased, the size of as-synthesized $BaTiO_3$ powder deceased and Ba/Ti molar ratio approached into 1, showing Ba/Ti ratio of $1{\pm}0.005$ for reaction at $180^{\circ}C$ for 2 h with 2.0 M concentration.

• Proceedings of The Korean Society of Agricultural and Forest Meteorology Conference
• /
• 2001.06a
• /
• pp.101-104
• /
• 2001

작물 발육단계의 정확한 진단은 그 시기의 생리적 반응을 이해하고 정확하고 정밀한 생육관리를 위해서 절대적으로 필요한 요소이다. 지금까지 벼의 발육단계 예측을 위한 모델에는 GDD를 이용하는 방법(이, 1972), 한 단계의 발육을 완료하는데 걸리는 기간(t)과 이 기간중의 평균기온, 평균일장의 단순회귀 또는 중회귀를 구하는 방법(Gao et al, 1989; Yin et al, 1995; 임, 1982), 평균발육속도(1/t)를 이 기간중의 평균온도와 평균일장의 함수로 표현해서 이를 적산하여 1이 되었을 때를 발육완료일로 나타내는 방법(이, 1987; 신 등, 2000), 발육기간이 시계열자료를 모두 고려하여 함수를 이용하지 않는 non-parametric 방법(이, 1991) 등이 있다.(중략)

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
• /
• v.8 no.4
• /
• pp.138-146
• /
• 2000

This study was performed to determine the best fermentation soil in vanishing composting of individual residence garbage. At the result, temperature, weight, water content, volatile solid were reduced gradually by reaction of microorganism in the reactors after food was inserted for 9 days. The vanishing possibility was observed in all reactors. The best reactor was F and 4 that seeded microorganisms which were provided at S University. In addition it was possible to shorten cycle of putting in food waste. Inactivated reactors will be bad because of increased water content for long reaction time. Sodium chloride was accumulated and not vanished as time passed. But reactor was not insulated, the activities of microorganism in the reactor were affected highly by cold weather(about less than $12^{\circ}C$). When the study was extended to find out the feasibility of application, the retention time could be shortened to 3days form 9 days, when the microorganism reactor that used the fermentation soil seeded microorganisms which were provided at S University was maintained about $20^{\circ}C$.

• The Korean Journal of Rheology
• /
• v.3 no.2
• /
• pp.135-147
• /
• 1991

압출공정 중에 화학반응이 수반되는 경우에 화확반응은 온도와 체류시간분포 (Residence Time Distribution (RTD))에 의해 결정되므로 압출기의 설계 및 공정조건의 확 립에 있어서 RTD를 정확히 측정하거나 예측하는 것은 매우 중요하다. RTD를 예측하기 위 해 제안된 종래의 방법은 압출기내에서의 유동을 2차원으로 단순화하여 RTD와 체류시간분 포함수 f(T)와 누적 체류시간 분포함수 F(T)를 해석적으로 구하였다. 그러나 이러한 종래의 RTD에 관한 해석방법은 실제압출기 내부에서 일어나는 3차원적 순환유동(Circulatory Flow)을 정확하게 고려하지 못하는 문제점을 갖고 있다. 본논문에서는 RTD를 정확하게 예 측하기 위하여 3차원 순환유동을 고려한 RTD를 구하는 방식을 제시하고 f(T)에 관한 새로 운 공식을 유도하였다. 새로운 방식을 적용하기 위해서 유사 3차원(Quasi-3-Dimensional) 유한요소 해석법을 이용하여 속도분포를 구한 후에 순환유동을 고려한 RTD 및 f(T), F(T) 를 계산하였다. 순환유동이 고려안된 종래의 방법에 따른 계산 결과와 비교한 결과로서 종 래의 방식은 순환유동이 고려안되었기 때문에 RTD를 과소평가하는 경향이 있음을 알수 있 었다.