• 전기화학회지
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• 제10권4호
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• pp.265-269
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• 2007

일산화탄소탈수소화효소를 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원 반응의 최적화를 위해 pH와 온도의 영향을 살펴보았다. pH는 이산화탄소의 환원반응 용이성과 효소의 안정도 효과가 함께 반영되는 6.3에서 최적의 조건을 보였고, 온도는 이산화탄소의 용해도가 적어지더라도 효소의 활성이 가장 좋은 60도에서 최적 조건을 보였다. 일산화탄소탈수소화효소의 안정성 및 활성이 가장 중요한 조건임을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1008-1014
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• 2012

국내의 경우 배출되는 이산화탄소의 양은 연간 6억톤 이상으로 대기로의 방출을 막기 위해 이 중 일부를 포집하여 저장을 하여야 하나, 아직 적당한 저장소를 발견하지 못한 상태이다. 따라서 포집된 이산화탄소의 일부를 다시 유용한 탄소원으로 전환하여 사용하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 안정한 이산화탄소를 보다 적은 에너지원을 사용하여 유용한 탄소자원을 만드는데 있다. 이를 위해 환원가스와 금속계 산화물(활성화제)이 필요하다. 따라서 환원가스는 수소를 사용하였고, 활성화제로는 코발트계 페라이트를 사용하였다. 활성화제는 제법에 따라 물성에 대한 차이가 있을 것으로 판단하여 고상법과 수열합성법을 이용해 제조된 분말을 사용하여 각각 이산화탄소 분해 특성 연구를 수행하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 관찰하기 위해 TPR/TPO와 TGA 장치를 사용하였다. TPR/TPO를 이용한 $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적을 측정한 결과 고상법으로 제조된 활성화제 중 CoO의 함량이 5와 10 wt%일때 우수한 성능을 나타내었다. 마찬가지로 TGA를 이용한 실험결과에서도 고상법에 의해 제조된 시료가 수소에 의한 흡착환원이 29.0 wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량도 27.5 wt%로 가장 높게 나타났다. 그리고 $CO_2$의 분해효율이 95%로 우수한 이산화탄소 전환 특성을 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권10호
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• pp.894-900
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• 2001

이산화탄소 분해를 위한 촉매 $Li{Mn_2}{O_4}$는 졸-겔법에 의해서 망간아세테이트와 수산화리튬을 출발물질로 사용하여 $150^{\circ}C$의 공기분위기에서 12시간 동안의 건조과정과 $480^{\circ}C$에서 12시간 동안의 열처리과정을 통해서 합성하였다. 합성한 촉매를 수소환원시키기 위해서 다른 온도에서 수소($H_2$)로 3시간동안 환원하였고, 이 수소에 의해 환원된 촉매를 이용해 $300^{\circ}C$, $325^{\circ}C$, $350^{\circ}C$, $375^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서 이산화탄소($CO_2$) 분해율을 조사하였다. 실험결과 수소환원과 이산화탄소 분해의 온도최적조건은 $350^{\circ}C$임을 알 수 있었다. 합성촉매를 포함해 수소에 의한 환원과 이산화탄소분해 후 촉매에 대하여 XRD분석, SEM관찰, TGA 분석을 하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 임시총회 및 추계학술발표회
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• pp.455-457
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• 2004

환경동위원소 기법을 쓰레기 매립장의 침출수 및 주변 지하수에 적용해본 결과 미생물의 활동에 의한 유기물의 분해과정에 대한 정보를 얻을 수 있었다. 특히 유기물 분해로 생성된 이산화탄소는 일차적으로 침출수의 알칼리도를 높이고 이차적으로 일어나는 이산화탄소의 환원작용에 의하여 메탄가스가 형성되었다. 이러한 과정에서 침출수에 잔류하는 용존무기탄소(DIC)의 탄소 동위원소 조성이 크게 부화되었으며, 아울러 생성된 메탄과의 수소동위원소 교환반응에 의하여 물의 수소 동위원소 조성이 크게 부화되는 특징이 국내에서 처음 관찰되었다.

• 대한화학회지
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• 제32권1호
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• pp.22-29
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• 1988

알카리토류 금속-구리-산화아연계 촉매위에서 메탄올-물혼합물이 이산화탄소와 수소로가는 반응을 150$^{\circ}C$${\sim}\;300^{\circ}C$의 온도범위에서 연구하였다. 일반적으로 구리-아연계 촉매에 알카리토류 금속이 첨가되면 촉매의 활성도는 감소하고 이산화탄소 생성에 대한 선택성은 증가했다. 마그네슘-구리-산화아연 촉매에서는 200$^{\circ}C$부터, 바륨-구리-산화아연계 촉매에서는 250$^{\circ}C$부터 촉매활동을 관찰할 수 있었다. 그리고 250$^{\circ}C$에서 이산화탄소 형성에 대해 가장 높은 선택성을 나타낸 촉매는 바륨-구리-산화아연계 촉매이다. 알카리토류 금속과 산화아연이 반응성에 미치는 효과를 조사하기 위해 이들 촉매에 대해 각각 이산화탄소-승온탈착 실험과 수소-승온환원 실험을 실시하였다. 산화마크네슘, 산화칼슘, 산화바륨의 순서로 이산화탄소와의 상호작용이 증가하였으며, 산화아연은 산화구리의 환원온도를 감소시키는 작용을 했다. 이들 결과들로부터 산화아연은 구리의 산화환원과정에서 수소를 활성화시키는 역할을 하며, 알카리토류 금속은 이산화탄소를 흡착한다고 할 수 있겠다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.5357-5364
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• 2011

본 연구에서는 연소 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 다시 일산화탄소 또는 탄소로 전환하여 산업에 다시 활용하고자 하는 탄소순환형 기술개발이 목적이다. 그러나 이산화탄소는 안정한 화합물로 쉽게 분해되지 않기 때문에 적합한 금속계 산화물(활성화제)이 필요하며, 가능한 낮은 온도에서 분해되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 바륨페라이트 분말을 사용하여 $CO_2$를 CO나 C로 전환하고자 하였다. 바륨페라이트는 산업계에서 사용되고 있는 고상법을 이용하여 제조된 분말과 수열합성을 이용해 제조된 분말을 사용하여 각각 이산화탄소 분해특성 연구를 수행하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 관찰하기 위해 TPR/TPO와 TGA 장치를 사용하였다. TPR/TPO를 이용한 수소에 의한 환원곡선 면적과 $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적을 측정한 결과 수열합성을 이용해 제조된 바륨페라이트 분말이 우수한 성능을 나타내었다. 그러나 TGA를 이용한 실험결과에서는 $500^{\circ}C$에서 고상법에 의해 제조된 시료가 수소에 의한 흡착환원이 21.96wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량도 21.24wt%로 가장 높게 나타났다. 그리고 이산화탄소의 분해 효율이 96.72wt%로 우수한 산화 환원 특성을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.72.1-72.1
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• 2013

광촉매 활용 기술은 수질 및 대기 중의 난분해성 오염 물질 처리 등의 환경 분야에서부터 항균 및 초친수성 기능을 활용한 소재 분야, 그리고 태양광을 이용한 물분해 수소 제조 및 이산화탄소의 전환 등의 인공 광합성 연구 분야까지 그 응용분야가 대단히 넓은 기술이다. 본 강연에서는 이러한 광촉매의 반응 원리와 대표적인 응용분야인 환경 정화 분야 및 에너지 분야에서의 광촉매 기술의 활용, 그리고 현재 광촉매 관련 연구 분야의 주요 관심사 및 미래 성장을 위한 과제 등을 포괄적으로 다루고자 한다. 광촉매 반응은 반도체의 따간격 에너지 흡수에 따라 전자와 정공(+전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 입자)가 발생한 뒤에 일어나는 계면에서의 전자전달 반응을 기초한다. 발생한 정공과 전자는 각각 산화와 환원 반응을 유발하며 이러한 산화, 환원반응을 통해 다양한 분야로의 응용이 가능하다. 환경 정화 분야의 경우, 정공이 물 혹은 공기 속에 존재하는 수분과 반응하여 생성되는 OH 라디칼 ($OH{\cdot}$)의 강력한 산화력을 주로 이용하게 된다. OH 라디칼에 의한 다양한 난분해성 유기물질의 산화분해 반응을 활용하여 고도처리공정이 가능하게 되며, 수계 난분해성 유기오염물질의 제거뿐만 아니라 대기 중에 존재하는 VOCs, 악취물질 등의 분해도 가능하며, 아울러 바이러스나 박테리아와 같은 세균을 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 물 분해 수소제조 및 이산화탄소의 전환과 같은 에너지 분야 응용의 경우, 전도대의 전자를 활용한 환원반응에 기초한다. 앞서 언급한 다양한 응용분야에서 활용될 수 있는 광촉매의 종류 또한 매우 다양하며, 이사화티탄(TiO2)는 대표적인 고효율 상용 광촉매이다. 아울러, 원하는 응용 분야에서의 광활성이 높은 새로운 광촉매의 제조 및 평가가 꾸준히 진행되고 있으며, 그 가운데 태양광의 가장 많은 영역을 차지하고 있는 가시광 활성을 갖는 광촉매 개발에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 이에, 현재까지 개발된 다양한 가시광 광촉매 시스템에 대한 소개 및 각 광촉매 응용분야에서 최근 새롭게 대두되고 있는 이슈들에 대하여 중점적으로 고찰하고자 한다.

• 공업화학
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• 제4권2호
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• pp.365-372
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• 1993

양이온이 교환된 Y형 제올라이트에 담지된 니켈촉매상에서 이산화탄소의 메탄화반응을 상압과 $200{\sim}550^{\circ}C$의 온도범위, 수소와 이산화탄소의 몰비가 4인 조건에서 수행하였다. Y형 제올라이트에 이온교환된 양이온에 따라 이산화탄소와 니켈간의 결합력의 차이를 보였으며, TPD(Temperature-programmed desorption) 결과 Ni/NaY>Ni/MgY>Ni/HY 순으로 결합력이 작아지는 것으로 나타났고, TPSR(Temperature-programmed surface reaction)의 결과로부터 이산화탄소와 니켈의 결합력이 강할 때 반응의 활성이 좋음을 알 수 있었다. 니켈의 환원온도가 높을수록 반응활성이 증가하는 것으로 보아 이산화탄소의 메탄화반응은 환원된 니켈금속입자가 커질수록 유리한 것으로 나타났고, 니켈의 담지량이 3.3wt%일 때 최대의 활성을 나타내었다. 반응온도 조건의 전범위에서 일산화탄소가 부생성물로 생성되었으며, 반응물과 촉매의 접촉시간이 길어질수록 생성물질중의 일산화탄소가 감소하는 것으로 미루어 이산화탄소가 일산화탄소를 경유하여 메탄으로 전환됨을 알 수 있었다. $410{\sim}450^{\circ}C$의 온도범위에서 메탄의 생성속도는 이산화탄소의 분압에 대하여 3.3에서 -0.5 지수승에 비례하고 수소의 분압에 대하여 1.4에서 3.6 지수승에 비례하며, 이산화탄소와 수소가 경쟁적으로 니켈에 흡착함을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권3호
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• pp.267-274
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• 2009

온실가스 배출 규제에 따라 이산화탄소 배출 감축은 산업계에서 해결해야 할 가장 중요한 과제 중 하나가 되었다. 이산화탄소는 온실가스 발생원 중 대부분을 차지하며 본 논문에서는 실제 대규모 산업 현장에서의 이산화탄소 배출을 저감하는 직접적인 방안으로 메탄의 이산화탄소 개질 반응을 이용하는 방법을 고찰해 보았다. 강한 흡열 반응 형태인 이 반응에 대해 추가적인 이산화탄소 발생을 피하며 효율적으로 에너지를 공급하기 위해서는 자열 개질 반응을 이용하는 것이 적합한 방법으로 판단된다. 생산된 합성가스는 환원가스로 재활용하거나 화학제품 및 연료의 합성에 활용할 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제15권4호
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• pp.216-221
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• 2012

전기화학적 환원을 통한 이산화탄소의 활용을 위한 노력은 오래 전부터 계속되어 왔다. 최근에는 액체연료 중 가격이 비싸고 그 활용도가 높은 포름산의 생성을 위한 연구가 많이 진행되고 있지만 실제 포름산을 생성하고 분석하는 과정에서 효율의 개선과 분석에 어려움이 따른다. 따라서 이산화탄소 환원을 이용한 포름산 생성에 필요한 시스템의 제조, 반응 조건의 개발 및 분석 방법의 정량화가 필요하다. 본 연구에서는 이산화탄소의 전기화학적 환원을 통한 포름산의 생성을 진행하고 생성된 포름산의 양을 분석하였다. 실험에 이용된 셀은 양이온 교환막을 사용하는 대용량의 회분형 셀을 이용하였으며 전위차계를 통하여 삼전극에서 전기화학 실험을 진행하였다. 전기화학 실험은 다양한 촉매 금속을 이용하여 선형 전위 주사법과 chronoamperometry를 통해 진행했으며 이 때 기준전극은 염화은 전극을 이용하였고 상대전극은 백금 전극을 사용하였다. 실험을 통해 생성된 포름산의 농도를 high performance liquid chromatography(HPLC)를 통하여 분석하여 시스템의 적정성과 분석 방법의 유효성을 검증하였다.