• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.259-260
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• 2012

산업화가 발달됨에 따라 대기 오염 물질은 점차 증가하고 있는 추세에 있고 특히 기름 및 석탄 연소 보일러, 자동차, 제철, 시멘트 플렌트, 소각로 등은 미세 분진을 발생시키는 주원인이 되어 왔다. 최근 대기환경법은 오염 분진의 중량 규제로부터 $10{\mu}m$ 미만의 PM10에서 $2.5{\mu}m$ 미만의 PM2.5의 미세 분진에 대한 규제로 점차 심화되고 있으나, 이러한 미세분진은 고전적인 제거 방법으로는 매우 어려우며 고가의 HEPA 필터를 사용하여야 한다. 한편 코로나 방전을 이용하는 전기 집진은 미세 먼지 제거에 매우 효율적이어서 $1{\mu}m$ 미만의 미세 분지도 99%까지 제거가 가능하다는 장점이 있지만 입자크기가 클 경우에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 사이클론 집진기는 매우 오래전부터 개발되어 사용되어 왔는데 가격이 저렴하고 운영비가 적게 들며 $10{\mu}m$ 이상의 먼지는 99% 이상 제거가 가능하여 산업현장에서 오랜 기간 사용되어 왔지만 입자크기가 $10{\mu}m$ 미만으로 가면 집진율이 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존의 사이클론 집진기의 구조를 기본으로하여 사이클론 집진기 내부에 플라즈마 방전을 설치하여 원심력에 의한 집진과 코로나 방전에 의한 전기 집진을 동시에 수행할 수 있도록 하이브리드 사이클론 집진기를 제작하였다. 제작된 사이클론 집진기는 직경 30 cm 높이 120 cm의 사이클론 구조를 가지고 있으며 1 hp의 터보송풍기를 장착하여 $20m^3$/min 이상의 유량을 처리할 수 있도록 설계 제작되었다. 제작된 하이브리드 사이클론 집진기의 성능을 평가하기 위하여 $10m^3$의 체적을 가지는 테스트 챔버 내부에 사이클론 집진기를 설치하고 향을 태워 미세 먼지를 발생시킨 후 다양한 조건에서 집진 성능을 측정하여 보았다. 미세 먼지의 경우 사이클론을 작동시키지 않아도 테스트 챔버 벽면에 흡착되어 초기에는 급격히 감소하는 경향을 보여주나 일정 시간이 경과한 후에는 매우 느리게 감소하는 현상이 관찰 되었다. 코로나 방전을 하지 않고 오존 파괴기에 활성탄만 충진한 상태에서 사이크론을 작동시킬 경우 지속적으로 천천히 감소하는 경향을 보여주었으며, 코로나 플라즈마를 방전시킨 경우 미세 먼지는 HEPA filter를 장착한 것보다도 조금 빠르게 미세먼지를 제거하였다. 챔버 내부의 미세먼지가 초기 값의 1/10에 도달하는 시간은 코로나 방전 전류가 증가할수록 짧아지는 경향을 보여주었으며 최적 조건에서 100초 이내에 90% 이상 제거가 가능하였다. 하이브리드 사이클론 집진기는 집진 뿐 만 아리라 VOC 성분도 분해가 가능하여 유해물질을 제거하는 능력이 있다. 유해 가스 제거 능력을 실험하기 위하여 분진제거 실험에 사용된 챔버 안에 아세톤을 증발시켜 50 ppm이 되도록 한 후 다양한 조건에서 유해물질 제거 실험을 수행하였다. 미세먼지와는 달리 장비를 작동하지 않을 경우 매우 느리게 아세톤 농도가 감소하였다. 이는 미세 먼지와는 달리 흡착이 발생하지 않고, 측정 챔버 자체가 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 자연적으로 조금씩 외부로 누출되기 때문으로 판단된다. 코로나 플라즈마만 방전시켰을 경우 초기 농도의 80%가 제거되는데 걸리는 시간은 약 28분 정도로 코로나 플라즈마가 VOC 제거에 효과가 있음은 확인하였으나 제거율이 그리 높지 않음을 알 수 있었다. 한편 오존 파괴를 위해 활성탄으로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우는 약 12분 경과 후 80%가 제거됨을 확인할 수 있었으나 그 이후에는 VOC의 감소가 매우 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 한편 활성탄 대신 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과한 경우 약 3분 정도 경과 후 80%의 아세톤이 제거됨을 관찰할 수 있었으며 코로나 플라즈마를 작동시키면서 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우 약 2분 정도 경과 80% 이상의 아세톤이 제거되어 코로나 플라즈마와 복합촉매를 사용할 경우 VOC 성분이 효과적으로 제거됨을 알 수 있었다.

• Polymer(Korea)
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• v.35 no.1
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• pp.35-39
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• 2011

In this work, mesoporous carbons (CMK-3) were prepared by a conventional templating method using mesoporous silica (SBA-15) for using catalyst supports in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). The CMK-3 were chemically activated to obtain high surface area and small pore diameter with different potassium hydroxide (KOH) amounts, i.e., 0, 1, 3, and 4 g as an activating agent. And then Pt-Ru was deposited onto activated CMK-3 (K-CMK-3) by a chemical reduction method. The characteristics of Pt-Ru catalysts deposited onto K-CMK-3 were determined by surface area and pore size analysis, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and inductive coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). The electrochemical properties of Pt-Ru/K-CMK-3 catalysts were also analyzed by cyclic voltammetry (CV). From the results, the K3g-CMK-3 carbon supports activated with 3 g KOH showed the highest specific surface areas. In addition, the K3g-CMK-3 led to uniform dispersion of Pt-Ru onto K-CMK-3, resulted in the enhancement of elelctro-catalystic activity of Pt-Ru catalysts.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.2
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• pp.167-172
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• 2011

In this work, the effect of surface treatment on mesoporous carbons (MCs) supports was investigated by analyzing surface functional groups. MCs were prepared by a conventional templating method using mesoporous silica (SBA-15) for using catalyst supports in direct methanol fuel cells (DMFCs). The MCs were treated with different phosphoric acid ($H_3PO_4$) concentrations i.e., 0, 1, 3, 4, and 5 M at 343 K for 6 h. And then Pt-Ru was deposited onto surface treated MCs (H-MCs) by chemical reduction method. The characteristics of Pt-Ru catalysts deposited onto H-MCs were determined by specific surface area and pore size analyzer, X-ray diffraction, X-ray photoelectron, transmission electron microscopy, and inductive coupled plasma-mass spectrometer. The electrochemical properties of Pt-Ru/H-MCs catalysts were also analyzed by cyclic voltammetry experiments. From the results of surface analysis, an oxygen functional group was introduced to the surface of carbon supports. From the results, the H4M-MCs carbon supports surface treated with 4 M $H_3PO_4$ led to uniform dispersion of Pt-Ru onto H4M-MCs, resulting in enhancing the electro-catalytic activity of Pt-Ru catalysts.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.18 no.5
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• pp.124-129
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• 2010

The direct injection (DI) diesel engine has become a prime candidate for future transportation needs because of its high thermal efficiency. However, nitrogen oxides (NOx) increase in the local high temperature regions and particulate matter (PM) increases in the diffusion flame region within diesel combustion. Therefore, the demand for developing hybrid system consist of exhaust gas recirculation (EGR) and aftertreatment system as well as diesel particulate filter (DPF) or lean NOx trap (LNT) should be applied. The variation of EGR rate due to the malfunction of EGR valve can affect not only the combustion stability of engine but also the performance of aftertreatment system. In this research, 2.0 liter 4-cylinder turbocharged diesel engine was used to investigate the combustion and emission characteristics for various operating conditions with EGR. While the fuel consumption was increased with increase of EGR rate, NOx emission was improved by maximum 90% at low speed, low load operating condition. To achieve combustion stability and reliability of aftertrearment system with minimum penalty in fuel consumption and emissions, the fault diagnosis of EGR malfunction must be employed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.76-83
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• 2005

화석연료의 점진적인 고갈과 그 사용에 따라 발생하는 환경오염 문제의 해결 및 에너지 안보 차원에서 세계 각국은 수소경제로의 이동을 준비 중이며 현재 기술개발을 통해 상업화의 시기를 앞당기는 노력을 하고 있다. 국내에서는 2003년부터 본격적으로 정부 주도의 기술개발 및 실용화 사업을 추진하고 있으며 민간 부문에서는 국내 대기업들을 위주로 해외 전문업체와의 제휴를 통해 차세대 수종 사업으로 수소 연료전치 기술개발을 추진 중이나, 아직까지 기술력이 세계수준에는 이르지 못하고 있는 실정이다. SK는 산업자원부와 에너지관리공단에서 주관하는 대체에너지 기술개발 사업 중 수소연료전지 분야의 '수소스테이션(Hydrogen Station) 국산화 기술개발' 사업의 주관 기관으로서, 독자 기술로 개발한 수소 발생 장치를 중심으로 하여 2007년 수소스테이션 건설을 목표로 연구를 수행하고 있다. 수소스테이션 국산화 기술 개발은 2004년부터 2009년까지 총 5년간에 걸쳐 진행되며, 주관 연구기관인 SK는 수소 발생 장치의 개발과 이를 중심으로 한 수소스테이션의 건설을 총괄하고 있으며, 3개 국책 연구 기관 및 4개 대학이 위탁연구 기관으로 참여하여, 수소 생산 신공정 개발, 촉매 개발, PSA개발 및 탈항 기술 개발 등에 대한 요소 기술의 국산화를 목표로 연구를 진행하고 있다. 본 고에는 2004년부터 현재까지의 주요 연구 결과 및 수소스테이션 건설 추진 현황을 소개하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.21 no.6
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• pp.117-122
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• 2013

This study is aimed to develop LNT(Lean NOx Trap) aftertreatment system for DME engine. Modified DME engine, which was changed from diesel to current DME engine, is used for this research and is equipped with common rail type injector and fuel supplying system. LNT system has reductant injector. DME is also used as reduction agent. For this research, reduction agent injection time width and interval were varied. And also, swirler was used to improve homogeneity of reducing agent in exhaust pipe. The reduction rate of NOx by LNT was increased by longer injection width, short interval and swirler. The maximum diminution of NOx by LNT was over 85%.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.293.1-293.1
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• 2013

탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNTs)는 우수한 물성으로 인하여 전자소자, 에너지 저장매체, 투명전도막, 복합재료 등 매우 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예측되고 있으며, 더욱이 이러한 특성은 구조변형, 화학적 도핑뿐만 아니라 표면처리를 통해서 제어가 가능하다고 알려져 있다. 이를 위해 기존에는 열처리를 통하여 CNTs를 표면처리한 결과들이 보고되었으나, 고온에서 장시간의 공정이 요구되는 열처리 공정의 단점을 보완하기 위하여 플라즈마 처리를 통해 상온에서 단시간의 공정으로 CNTs를 표면처리하는 방법이 제시되었다. 특히 최근에는, 향후 산업적 응용을 목적으로 종래의 진공 환경에서 벗어나 대기압 연속공정 개발을 위한 대기압 플라즈마 기반의 표면처리 공정에 대하여 관심이 집중되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 대기압에서 플라즈마를 안정적으로 방전 및 유지 할 수 있는 플라즈마 토치 시스템을 구축하였고, 이를 이용하여 수직배향 CNTs를 표면 처리함으로써 그 영향을 살펴보았다. CNTs는 $SiO_2$ 웨이퍼 위에 증착한 철 촉매를 이용하여 $750^{\circ}C$에서 수직배향 합성하였으며, 원료가스로는 아세틸렌을 사용하였다. 대기압 플라즈마 장치의 경우 고전압 교류 전원장치를 이용하여 토치타입으로 제작하였다. 플라즈마는 아르곤과 질소가스를 시용하여 방전하고, 기판과의 거리 및 처리시간을 변수로 CNTs를 표면처리하였다. 플라즈마 처리 전후 접촉각 측정을 통하여 소수성이었던 CNTs 표면이 친수성으로 변화하는 것을 확인하였다. 또한 Raman 분석을 통하여 대기압 플라즈마의 처리조건에 따른 CNTs 의 구조적 결함 발생 정도를 정량화 시킬 수 있었다. 이를 통하여 대기압 플라즈마를 이용할 경우, CNTs의 구조적 손상을 최소화 하면서 효율적으로 표면특성을 변화시킬 수 있는 처리조건을 도출하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.6
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• pp.1092-1099
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• 2022

Research on exhaust aftertreatment devices to reduce air pollutants and greenhouse gas emissions is being actively conducted. However, in the case of the particulate matters/nitrogen oxides (PM/NOx) simultaneous reduction device for ships, the problem of back pressure on the diesel engine and replacement of the filter carrier is occurring. In this study, for the optimal design of the integrated device that can simultaneously reduce PM/NOx, an appropriate standard was presented by studying the flow inside the device and change in back pressure through the inlet/outlet pressure. Ansys Fluent was used to apply porous media conditions to a diesel particulate filter (DPF) and selective catalytic reduction (SCR) by setting porosity to 30%, 40%, 50%, 60%, and 70%. In addition, the ef ect on back pressure was analyzed by applying the inlet velocity according to the engine load to 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s, and 26.2 m/s as boundary conditions. As a result of a computational fluid dynamics analysis, the rate of change for back pressure by changing the inlet velocity was greater than when inlet temperature was changed, and the maximum rate of change was 27.4 mbar. This was evaluated as a suitable device for ships of 1800kW because the back pressure in all boundary conditions did not exceed the classification standard of 68mbar.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.26 no.3
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• pp.445-451
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• 2002

The refractory-lined pipe is used to protect the system from high-temperature of the internal flow. The property of the refractory has an effect upon the stress analysis for fluid catalytic cracking(FCC) unit piping design. The equivalent elastic modulus and density considering steel and refractory must be applied in the stress analysis of the system. In the research, the theoretical method to obtain the value of the equivalent property is introduced and then the parametric analysis is carried out to understand the characteristic of the material properties, and the stress analysis is performed with reactor, the part of FCC unit.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.167-167
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• 2013

유체 플라즈마 공정(SPP)은 고에너지를 가지는 플라즈마를 유체 내에 발생시키는 공정으로서 나노유체 및 촉매 물질 제조 등 여러 가지 응용분야에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 SPP를 이용하여 구리 나노입자를 합성하였고 방전시간과 전원공급장치의 변화에 따른 구리 나노입자의 특성과 구리 나노유체의 열전도도을 분석하였다.