• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.62-67
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• 2024

본 연구에서는 이산화탄소를 기반으로한 피셔-트롭시 반응에 사용되는 철계 촉매에 알칼리 금속인 Na를 함침 및 물리적 혼합 방식으로 도입하여 각각의 성능을 비교하였다. 제조된 촉매는 3.5 MPa, 330 ℃, H₂/CO₂ = 3의 가스 조성비에서 공간속도 4,000 mL h^-1 g_cat^-1 조건으로 반응성을 평가하였다. 두 가지 촉매를 비교한 결과 Na를 함침한 경우 Na가 촉매 전체에 균일하게 분산되어 있지만 물리적 방법으로 혼합한 촉매는 상대적으로 표면에 위치하였다. 또한 Na를 함침한 촉매가 더 높은 액체 탄화수소(C₅₊) 수율과 낮은 CO 선택도를 보였다. 결론적으로 촉매 내의 Na 분포가 반응에 미치는 영향을 파악하였으며 도입 방식을 통해 이를 조절할 수 있음을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제19권1호
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• pp.38-43
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• 2013

저등급 석탄의 건조 후 안정화하기 위한 방법으로 탄화수소의 기상흡착에 대한 연구를 수행하였다. 밀폐된 5 L의 데시케이터 용기에 건조 석탄과 안정화제를 넣고 주어진 온도에서 일정 시간 동안 유지시킨 후 석탄의 표면 특성과 자연발화 경향을 살펴보았다. 기상흡착 후 건조 석탄의 표면적은 미세기공을 중심으로 감소하였다. 흡착시간과 온도가 증가할수록 안정화 석탄의 자연발화 경향은 감소하는 것으로 나타났다. 안정화제의 종류에 따른 자연발화 경향은 큰 차이를 보이지 않았다. 분석 결과에 의하면 석탄의 0.5 wt% 이하인 소량 흡착으로 안정화 효과를 나타내는 것이 확인되었으며, 저온에서 기상흡착에 의한 안정화 현상은 저분자량의 탄화수소 흡착에 의한 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제18권2호
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• pp.162-169
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• 2012

n-부탄의 탈수소화 촉매로 Pt와 Sn을 알루미나 지지체에 담지하기 위하여 함침법을 이용하여 Pt-Sn/${\theta}-Al_2O_3$ 촉매를 제조하였다. 물리적화학적 특성을 알아보기 위해 XRD, $N_2$ 흡탈착, $NH_3$-TPD, $H_2$-TPR 분석을 실시하였다. 또한 Pt-Sn/${\theta}-Al_2O_3$ 촉매상에서 탈수소반응에 대한 활성에 대한 영향을 관찰하기 위해서 전처리 온도, 전처리 시간, 반응온도, 공간속도에 따른 촉매의 활성에 대한 영향과 더불어 탈수소 반응에 대한 온도 조건에 따른 반응속도의 변화를 관찰하였다. 5~55% 부탄의 전환율 변화에 따른 부텐의 선택도 합은 95% 정도로 일정하게 유지되었다. 아레니우스식을 이용하여 얻은 활성화 에너지 $82.4kJ\;mol^{-1}$이었고, 멱함수를 이용하여 얻은 n-부탄 및 수소의 반응차수는 각각 0.70과 -0.20차로 나타났다.

• 청정기술
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• 제14권3호
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• pp.176-183
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• 2008

본 연구의 목적은 노르말부텐을 이용하여 혼합옥텐을 합성하는 촉매와, 혼합옥텐을 합성가스와 함께 수소 포르밀 반응을 통해서 $C_9$-알데히드를 제조하기 위한 촉매를 개선하고자 하는 것이다. 노르말부텐의 이량화 반응을 위한 $Ni/A1_{2}O_3$ 촉매를 in-line 상태로 활성화 용액을 순환시키는 방법이 효과적이었다. 촉매의 비활성화의 원인을 분석한 결과, 이량화 반응실험에서 oligomer에 의한 촉매의 비활성화는 단순한 물리흡착 상태 또는 촉매의 세공 입구를 올리고머가 막는 현상 등에 의하여 반응활성점들이 반응에 참여하지 못하는 현상에 기인한 것으로 추정된다. 이량화 반응생성물 중에서 혼합옥텐을 분리하기 위하여 연속식 증류 장치를 사용하였는데, 환류비가 3 : 1 이상일 때 혼합옥텐의 순도가 99.57% 이상인 유분을 얻을 수 있었다. 혼합옥텐의 수소포르밀 반응에 의한 $C_9$-알데히드 제조 실험에서 Co 촉매계의 활성을 저하시키지 않으면서 촉매의 안정성을 높일 수 있는 배위자들의 성능을 조사한 결과, TPPO, NMP, NDMA, succinonitrile등이 초기 활성을 증가시키며, 촉매의 회수과정에서 Co의 손실을 줄일 수 있는 리간드로 적합한 것으로 나타났다.

• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.45-52
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• 2008

천연가스로부터 청정연료인 합성유를 제조하는 GTL기술은 1920년대 군수의 목적으로 독일의 Fisher와 Tropsch에 의해서 석탄으로부터 합성유를 제조하는 기술의 필요에 의해 처음으로 개발되었다. 이후, 1960년대 인종차별로 인한 정치적 고립으로 석유수급이 어려웠던 남아프리카공화국의 수송용 연료의 필요에 의해 Sasol사에서 본격적으로 FT(Fisher-Tropsch) 합성기술을 상용화하기 시작했다. 최근까지도 저렴한 석유자원으로 인해 GTL기술이 원유 정제기술로부터 얻어지는 석유제품에 비해 경제성을 확보하지 못하여 본격적인 상업화가 지연되어 왔으나, 에너지 자원의 수급 및 기타 경제적, 환경적 변화로 인해 GTL사업에 대한 관심이 고조되고 있으며 보유 석유자원이 한계에 다다라 상대적으로 풍부한 천연가스의 석유화를 목표로 하고 있는 카타르를 중심으로 GTL플랜트 건설이 추진되고 있다. 천연가스를 원료로 석유제품(디젤 및 나프타, 윤활기유 등)을 만드는 GTL기술은 크게 3가지 공정으로 구분되는데, 천연가스에서 수소와 일산화탄소를 제조하는 합성가스 제조공정(Synthesis Gas Generation), 합성가스를 FT합성반응에 의해 고분자 선형탄화수소로 전환시키는 FT합성공정(FT Synthesis)과 FT합성유로부터 석유제품을 만드는 개질공정(Product Upgrading)으로 구성된다. 생산된 제품은 유황 및 질소화합물 등을 적게 함유하고 있고, 정유플랜트 연료보다 방향족성분이 적어, 연소 시 인체에 해로운 물질을 적게 생산하는 청정연료이며, 천연가스를 저온 액화하는 LNG사업에 비하여 운송이 용이하고 안정성이 높다는 장점을 가지고 있다.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.1-8
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• 2022

미활용 저급자원인 석유코크스를 대상으로 고순도의 수소 생산을 위한 수성가스전이반응에 적용가능성을 확인하기 위하여 Cu/ZnO/MgO/Al₂O₃ (CZMA) 촉매를 공침법을 사용하여 제조하였다. 제조된 촉매는 BET, H₂-TPR을 사용하여 분석되었다. 촉매의 반응성 테스트는 고농도의 CO를 포함하는 합성가스로부터 단일 Low Temperature Shift 반응을 거치는 경우와 High Temperature Shift 반응을 거친 후 스팀의 응축 없이 즉시 LTS 반응을 거치는 두 가지의 경우를 비교 및 분석하였다. 두 조건에서 steam/CO 비, 유량 및 유속, 온도에 따른 반응특성을 확인하였다. 전환된 저농도의 CO와 스팀이 응축 없이 LTS로 즉시 주입되는 경우 많은 양의 스팀이 존재함에도 불구하고 대부분의 조건에서 다소 낮은 CO 전환율을 나타냈다. 또한 steam/CO비, 온도 및 유속에 대한 영향이 크게 나타나 최적의 조업조건을 결정하기에 추가적인 분석이 요구되었다. 반면, 고농도의 CO 기체를 포함하는 조건에서는 탄소침적 또는 촉매의 활성 저하가 나타나지 않았으며 대부분의 조건에서 높은 CO 전환율을 나타내었다. 결론적으로 Cu/ZnO/MgO/Al₂O₃ 촉매를 적용하여 고농도의 CO를 포함하는 합성가스 조성에서 적절한 조업조건을 적용시키면 단일 LTS 반응을 적용해도 고농도의 CO를 CO₂로 충분히 전환 가능함을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.95-104
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• 2022

Micro hydropower is a readily available renewable energy source that can be harvested utilizing hydrokinetic turbines from shallow water canals, irrigation and industrial channel flows, and run-off river stream flows. These sources generally have low head (<1 m) and low velocity which makes it difficult to harvest energy using conventional turbines. A horizontal-axis screw turbine was designed and numerically tested to extract power from such low-head water sources. The 3-bladed screw-type turbine is placed horizontally perpendicular to the incoming flow, partially submerged in a narrow water channel at no-head condition. The turbine hydraulic performances were studied using Computational Fluid Dynamics models. Turbine design parameters such as the shroud diameter, the hub-to-shroud ratios, and the submerged depths were obtained through a steady-state parametric study. The resulting turbine configuration was then tested by solving the unsteady multiphase free-surface equations mimicking an actual open channel flow scenario. The turbine performance in the shallow channel were studied for various Tip Speed Ratios (TSR). The highest power coefficient was obtained at a TSR of 0.3. The turbine was then scaled-up to test its performance on a real site condition at a head of 0.3 m. The highest power coefficient obtained was 0.18. Several losses were observed in the 3-bladed turbine design and to minimize losses, the number of blades were increased to five. The power coefficient improved by 236% for a 5-bladed screw turbine. The fluid losses were minimized by increasing the blade surface area submerged in water. The turbine performance was increased by 74.4% after dipping the turbine to a bottom wall clearance of 30 cm from 60 cm. The final output of the novel horizontal-axis screw turbine showed a 2.83 kW power output at a power coefficient of 0.63. The turbine is expected to produce 18,744 kWh/year of electricity. The design feasibility test of the turbine showed promising results to harvest energy from small hydropower sources.

• 공업화학
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• 제27권3호
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• pp.265-269
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• 2016

수소가 청정 에너지 원으로서의 중요성이 증가하면서 수소의 생산원인 암모니아 기체가 큰 주목을 받고 있다. 그러나 암모니아가 금속을 잘 부식시키고 유독성을 가지고 있기 때문에 암모니아의 저장과 운반을 가능하게 하는 흡착제의 연구가 다각도로 진행되고 있다. 이 중 공유결합 유기구조 물질(covalent organic framework)의 하나인 COF-10은 붕소를 포함한 큰 기공을 가진 물질이다. 암모니아 흡착과정에서 COF-10의 구조 안에 있는 붕소는 루이스 산으로 작용하여 암모니아와 강한 결합을 한다. 본 논문에서는 이러한 COF-10을 합성하여 BET, XRD, FT-IR을 통해 구조를 확인한다. 또한 TPD와 등온 흡착 실험을 통해 실제 암모니아의 흡착능력에 대한 분석을 진행하였다. COF-10는 9.79 mmol/g으로 우수한 암모니아 흡착 능력을 보였으며 암모니아 흡착제로서 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.148-148
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• 2013

스퍼터 이온펌프(Sputter Ion Pump)는 주로 화학흡착으로 동작하며 기계적 진동이 없고, 기름 등의 오염 물질을 배출하지 않으며, 수명이 길어 초고청정 진공이 요구되는 표면실험장치, 표면분석계, 입자가속기 등에서 널리 사용 되고 있다. 일정한 지름을 갖는 다수의 원통 양극과 그 양단에 두개의 음극판을 배치시킨 후, 양극과 음극 사이에 수 kV의 전압을 걸고 원통의 축방향으로 자장을 인가하면 페닝 방전이 발생한다. 냉음극에서 방출된 전자는 양극으로 비행하면서 가스를 이온화한다. 이온분자는 가스흡수성 게터재료로 된 음극에 충돌하여 스퍼터링을 일으키며 게터막를 주변에 증착시킨다. 이온 및 중성 가스는 게터 고체막 속에 주입 포획되는 형태로 배기된다. 스퍼터 이온펌프는 $10^{-5}$ Pa 부근에서 최대 배기속도를 가지며, 압력이 낮아질 수록, 특히 $10^{-10}$ Pa영역 이하에서는 그 배기속도가 급격히 저하되며, $10^{-10}$ Pa영역에서는 배기능력을 거의 상실한다. 따라서 스퍼터 이온펌프 단독으로 진공시스템을 배기할 때 도달압력은 $10^{-9}$ Pa 영역에 머무르게 되며, $10^{-10}$ Pa 이하의 극고진공을 얻기 위해서는, $10^{-8}$ Pa 이하의 압력에서 배기 속도가 압력과 무관한 흡착펌프(getter pump)와 이온펌프를 조합하여 사용한다. 본 실험에서는 $600^{\circ}C$ 이상의 온도로 진공로에서 탈개스시킨 진공용기를 배기속도 450, 60, 30, 20, 5, 3 l/s의 6종류의 이온펌프와 배기속도 400 l/s, 100 l/s의 non-evaporable getter (NEG) 펌프를 조합시켜 배기하여 그 배기 특성을 비교하였다. 도달 압력은 이온펌프의 배기속도가 클수록 낮아지는 경향을 보여주었다. 450 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG를 조합하여 배기시킬 때 도달 압력은 ~$2{\times}10^{-10}$ Pa을 기록하여 가장 낮았으며, 3 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG를 조합하였을 때는 $ 2{\sim}3{\times}10^{-8}$ Pa을 기록하였다. 450 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG를 조합한 경우 잔류가스의 대부분이 수소였으나, 3 l/s 이온펌프와 400 l/s NEG의 조합한 경우에는 메탄의 잔류량이 수소 보다 많았다. 이 결과는 메탄을 배기하지 못하는 NEG의 배기 특성을 보완하기 위해서는 일정 배기속도 이상의 이온 펌프가 필요함을 보여준다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.559-571
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• 2012

Dimethyl ether (DME) is a new clean fuel as an environmentally-benign energy resource. DME can be manufactured from various energy sources including natural gas, coal, and biomass. In addition to its environmentally friendly properties, DME has similar characteristics to those of LPG. The aim of this article is to represent the development of new DME process with KOGAS's own technologies. KOGAS has investigated and developed new innovative DME synthesis process from synthesis gas in gaseous phase fixed bed reactor. DME has been traditionally produced by the dehydration of methanol which is produced from syngas, a product of natural gas reforming. This traditional process is thus called the two-step method of preparing DME. However, DME can also be manufactured directly from syngas (single-step). The single-step method needs only one reactor for the synthesis of DME, instead of two for the two-step process. It can also alleviate the thermodynamic limitations associated with the synthesis of methanol, by converting the produced methanol into DME, thereby potentially enhancing the overall conversion of syngas into DME. KOGAS had launched the 10 ton/day DME demonstration plant project in 2004 at Incheon KOGAS LNG terminal. In the mid of 2008, KOGAS had finished the construction of this plant and has successively finished the demonstration plant operation. And since 2008, we have established the basic design of commercial plant which can produce 3,000 ton/day DME.