• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2003.12a
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• pp.99-104
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• 2003

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지의 촉매 슬러리 함침 도구와 전극 촉매층 형성 방법이 전극 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 촉매 슬러리 함침 도구는 브러쉬, 스프레이 건, 스크린 프린터를 이용하였으며, 전극 촉매층 형성 방법은 스크린 프린터를 이용하여 고분자 전해질 막 위에 전극 촉매층을 형성하는 방법, 카본 페이퍼 위에 전극 촉매층을 형성하는 방법과 위의 두 방법을 결합하여 전극 촉매층을 형성하는 방법으로 구분하였다. 스크린 프린터로 제조된 전극은 브러쉬와 스프레이 건으로 제조된 전극들과 비교하여 백금 함침량을 50% 이상 줄일 수 있었으며, 고분자 전해질 막 위에 전극 촉매층을 형성하는 방법과 카본 페이퍼에 전극 촉매층을 형성하는 방법을 결합한 전극이 $1A/\textrm{cm}^2$에서 0.6V로 가장 좋은 I-V 특성을 나타내었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.8
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• pp.1200-1209
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• 1999

Prediction model was composed by optimal parameter estimation from best fitting on reactant temperature profile, inlet and outlet temperature of coolant and yield of dual fixed-bed catalytic reactor(FBCR) which was measured in the industrial field. In order to design the FBCR which could obtain maximum conversion and yield, we investigated the effect of catalyst bed length and reactor radius changes. An uniform activity FBCR showed the best performance at z = 2.8 m of total catalysst bed length in case of reactor radius r = 0.01241 m and z =2.80 m(upper layer: 1.88 m, lower layer: 0.92 m) under reactor radius r = 0.01254 m for a dual activities FCBR. In case of reactor radius changes, the axial temperature profile and maximum radial temperature was rapidly risen for radius increase. The reactor radius decrease showed the opposite result.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.455-455
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• 2011

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 전기적, 화학적, 기계적 특성으로 인해 전자기술 분야에 있어서 많은 응용이 가능한 나노소재로 각광을 받고 있으며, 실질적으로 CNT를 이용하여 트렌지스터, 전계방출원, 이차 전지 등으로의 응용연구가 진행되고 있다. 일반적으로 CNT 합성을 위해 전이금속의 촉매가 필요하며 또한 촉매가 나노입자로 형성이 되어야 CNT 합성이 가능하다. 기존에는 CNT 합성기판으로 실리콘 웨이퍼 위에 완충층(buffer layer)과 촉매층을 증착하여 사용하였다. 완충층은 촉매가 기판의 내부로 확산하는 것을 막아주며, 촉매의 나노입자 형성을 원활히 함으로 고효율 합성과 구조제어를 가능하게 한다. 그러나 사용되는 완충층은 알루미나 또는 실리콘 산화막과 같은 절연막이기 때문에 CNT 고유의 우수한 전기전도도를 그대로 이용할 수 없다는 문제가 있다. 그러므로 보다 폭넓은 응용을 위해서는, 완충층의 사용없이 전기전도도가 좋은 금속기판에서 CNT를 직접 합성시키는 것이 중요하며, 이때 적절한 크기의 촉매 나노입자를 형성시키기 위한 각종 표면처리법 등이 현재까지 연구되어 왔다. 본 연구에서는 Inconel 600 합금을 합성기판으로 하여 CNT의 고효율 합성에 대하여 연구하였다. 촉매의 나노입자 형성을 위하여 고온 산화처리 및 플라즈마 이온조사처리 등을 실시하였으며, CNT의 고효율 합성에 미치는 영향을 조사하였다. 결과로서, 두 종류의 전처리를 혼합하여 처리한 Inconel 600 기판에서 높은 밀도의 미세한 나노입자가 형성되었고, CNT의 고효율 합성까지 얻을 수 있었다. 이는 Inconel 600 고유의 표면산화특성 및 플라즈마 이온조사에 따른 표면구조 변화가 그 원인으로 사료된다. 발표에서는 고효율 합성결과 및 합성기전에 대하여 보다 자세히 토의하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.186-189
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• 2008

Solar simulator를 이용한 메탄의 수증기 개질은 집광된 태양에너지를 이용하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이와 같은 태양열에너지의 화학적 축열을 실시하기 위해 Solar Simulator를 이용한 메탄의 수증기 개질을 연구하였다. 태양열 모사 램프로 1.2kW급 Xenon-arc lamp를 사용하였다. 반응기는 앞면의 Quartz Window와 촉매지지층으로 구성되어 있다. 램프의 빛은 Quartz Window를 통하여 촉매층에 직접적으로 방사되고, 방사된 빛으로 촉매지지층에서 흡열반응이 일어난다.메탄의 수증기개질 반응은 고온에서 일어나기 때문에 촉매지지체를 열에 강한 SiC로 만들어진 Ceramic foam을 사용하였다. 이 촉매지지체에 촉매를 Wash-coat하여 사용하였으며, 담지된 촉매는 Ni을 활성성분으로 하는 ICI 46-6을 사용하였다. 반응기는 318 SUS 재질로 제작되었으며, 반응기 외부는 Insulation을 하여 열손실을 감소시켰다. 실험은 온도와 공간속도에 따른 Solar Steam reforming의 반응특성을 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.86.2-86.2
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• 2011

저온형 연료전지인 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cells, DMFC)는 친환경적인 발전 시스템, 높은 에너지 효율의 장점 때문에 주목을 받고 있으나 연료극의 촉매로 사용되는 금속은 고가의 귀금속인 Pt와 Ru가 요구되어 제조비용이 비싸기 때문에 촉매의 양을 줄이고, 반응 도중 생성되는 CO에 의한 촉매의 피독 문제 등 해결하여야 할 점이 산적해 있어 연료전지 중 촉매의 활성을 높이는 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 종래의 MEA의 촉매층 제조공정은 우선 환원석출법에 의해 Pt-Ru/C를 합성하고 Nafion 용액에 혼합하여 Pt-Ru/C 슬러리를 제조한다. 이 방법에서는 carbon sheet에 spray 방법으로 Pt-Ru/C 촉매층이 만들어지기 때문에, Pt-Ru 촉매가 Nafion에 의해 부분적으로 매몰되어 촉매의 전기화학적 활성이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 해결하는 방안으로 펄스전류를 이용하여 Pt-Ru 합금입자를 carbon sheet에 전기화학적으로 담지 시켜 Nafion에 매몰되는 것을 방지하는 펄스전해법 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매의 입자크기가 일반적으로 50~70 nm 이상으 크기 때문에 촉매의 낮은 활성이 문제점으로 야기되고 있다. 본 연구에서는 Pt-Ru/C 촉매층 제조 문제점을 해결하고, 촉매의 전기화학적 활성을 증가시키기 위해서 2~4 nm Pt-Ru 콜로이드를 전해액으로 사용하고, 전기영동법을 이용하여 Pt-Ru 나노 입자를 carbon sheet($1{\times}1cm^2$) 에 담지 시켰다. 전기영동법에서 균일한 Pt-Ru 촉매층의 제조를 위해 전류인가 방법으로는 펄스전류를 사용하였고, 실험변수로는 전해액 pH, duty cycle, 담지시간을 선정하였다. 합성된 Pt-Ru 콜로이드를 TEM분석으로 나노입자의 크기와 분산성 분석하였고, 콜로이드 나노입자의 표면전하 상태를 분석하기 위해 zeta-potential을 분석하였다. Pt-Ru/C의 촉매의 전기화학적 활성을 분석하기 위하여 0.5 M H_2SO_4$ 와 1 M $CH_3OH$ 혼합용액에 CV(Cyclic Voltammetry)실시하였고, carbon sheet 전극 상 Pt-Ru의 분산성 확인을 위하여 FE-SEM분석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.05b
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• pp.379-383
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• 1997

삼중수소화 중수로부터 삼중수소를 가스상의 중수소로 이동시키기 위한 촉매교환 공정에는 친수성 촉매를 사용한 기상촉매교환공정과 소수성 촉매를 사용한 액상촉매교환공정이 있다. 소수성 촉매를 이용한 기상촉매교환공정은 기존의 두 가지 공정과는 설계 개념이 달라서 방사선 안전성과 설비의 규모면에서 독특한 특성을 가질 수 있으므로 촉매교환공정의 개발을 위한 첫 단계로 공정해석을 시도하였다. 소수성 촉매를 사용한 기상촉매교환공정은 액상촉매교환공정과 유사하게 1atm, 80~10$0^{\circ}C$에서 운전이 가능하므로 2.7atm, 20$0^{\circ}C$에서 운전되는 기존의 그것에 비해 방사선 안전성이 뛰어나나, 촉매층의 단수가 35%정도 증가됨을 알 수 있었다. 반면에 액상촉매교환공정에 필요한 촉매층의 단수보다는 훨씬 적음을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.2
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• pp.128-133
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• 2007

In this study, we observed the shapes of CNTs formed with the thinckness of catalyst. Catalyst layer was grown by magnetron sputtering method and the thickness of Ni catalyst is the range from 20 to 80 nm. Also, the synthesis of CNT with Ni catalyst thickness was grown by hot-filament PECVD method. And, we investigated the composition of CNTs by using EDS measurement, also observed the shapes of CNTs by using HRTEM and FESEM measurements. In the result, through the TEM analysis, we observed the empty inside of CNTs and the multiwall CNTs, also confirmed the tip of CNT containing Ni. The composition of CNTs are consisted of an element of C, Ti, and Ni. As you shown the growth shapes of CNTs, the pretreatment of the catalyst before te growth of CNTs changed the particle size of the catalysts and grown the CNTs of the different shapes. Consequently, the best vertically alined and well-arranged CNTs exhibited from the substrate deposited at the catalyst thickness of 40 nm.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.84.2-84.2
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• 2018

최근 사람의 후각으로는 감지하기 어려운 유해, 폭발성 가스로 인한 안전사고 발생이 많아짐에 따라 높은 감도를 지닌 가스 센서의 필요성이 커지고 있다. 특히 가스 검지층으로 감도 및 안정성이 뛰어난 $SnO_2$를 이용한 가스 센서 연구와 더불어 촉매 효과에 대한 연구도 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 물리기상증착 공정의 증착압력 등 조건들을 변화시켜 형성한 다공성 나노 구조의 $SnO_2$ 가스 검지층 위에 촉매물질을 Sputtering 방식을 이용하여 증착하였다. SEM 분석을 통해 $SnO_2$ 검지층 내 촉매물질의 분포를 확인하였다. IDT 전극 기판 위에 먼저 나노 구조의 $SnO_2$ 가스 검지층을 형성하였고 그 후에 촉매물질을 증착하였다. 제작된 샘플은 $700^{\circ}C$에서 1시간동안 튜브 퍼니스로 열처리를 진행한 뒤 챔버 내에서 측정을 진행하였다. 측정은 $300^{\circ}C$에서 CO 농도, 습도를 변화시키며 감도, 반응시간, 회복시간에 대하여 분석하였다.

• Clean Technology
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• v.24 no.1
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• pp.27-34
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• 2018

Catalytic filter has many advantages for the industrial application owing to its bi-functional ability to treat nitrogen oxides and particulate simultaneously. The technical feasibility of using the catalytic filter in the flue gas treatment process will be more promoted if the high porous ceramic sheet filter is utilized. However, it is not easy to prepare the effective catalytic filter using sheet filter as it has less room for catalyst support due to its thin layer. In this study, catalytic filter using a domestic ceramic sheet filter element has been prepared and conducted the experimental evaluation for NO reduction performance. The current sheet filter element shows the low catalytic activity less than 92% conversion for NO concentration 700 ppm at the face velocity $0.02m\;s^{-1}$. This unexpected low catalytic activity seems to be caused by the present of extraordinary large pores from the lack of uniformity in the pore size distribution of the sheet filter. The large pore size of the sheet filter is reduced by composing the smaller powder as its raw material, which presents improvement in NO conversion more than 96%. More improvement is observed showing 98% NO conversion which is applicable to a commercial plant when the catalyst coating layer is expanded by adding the large $TiO_2$ particles during the catalyst preparation. Both of above two methods is regarded as that the broad gates of the larger pores in the coating layer are effectively filled with the proper catalyst. So these results encourage the utilization of sheet filter as a good catalytic filter material with its potential merit of high permeability.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.