• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.171-180
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• 2013

금속유기구조체(metal-organic frameworks, MOF)는 넓은 비표면적, 규칙적인 구조 및 높게 분산된 금속 성분 등 뛰어난 물리화학적 특성으로 인해 활발한 연구가 이뤄지고 있는 다공성 물질이며, 특히 가스의 흡착, 분리 매체로서 뛰어난 성능이 보고되고 있다. MOF를 이용한 온실가스 이산화탄소의 흡착 연구는 상온 고압 영역에서 이산화탄소 저장 공정과 상온 저압 영역에서 이산화탄소 흡착 공정의 두 범주로 나눌 수 있으며, MOF의 넓은 비표면적 외에도 (1) MOF의 빈 배위결합 자리, (2) MOF의 기능화, (3) MOF의 상호 침투 효과, 및 (4) 이온 교환 효과를 이용한 연구 결과가 보고되고 있다. MOF 물질들은 비교적 낮은 수분 및 열에 대한 안정성이 문제로 제기되고 있으며, 제올라이트 유사 구조체(zeolitic imidazolate frameworks, ZIF) 또는 유기 골격 구조체(covalent organic frameworks, COF) 물질의 이산화탄소 흡착 특성이 거론되고 있다. 본 소고에서는 MOF를 이용한 이산화탄소 흡착에 대한 최근의 연구 결과를 본 연구실의 실험 결과를 중심으로 간략히 소개하고자 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권1호
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• pp.55-63
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• 1998

조성이 각각 1.9 $SiO_2-1.5\;Na_2O-Al_2O_3-40\;H_2O$인 반응물과 10 $SiO_2-7\;Na_2O-Al_2O_3-280\;H_2O$인 반응물로부터 다공성 지지판에 성장된 A형 및 Y형 제올라이트 결정박막을 합성하였다. 합성된 제올라이트 막은 X선회절분석기와 주사전자현미경으로 특성을 검토하였다. 지지체 상에 붙어 성장한 A 및 Y형 제올라이트 결정은 치밀하게 서로 붙은 상태였으며 그 두께가 약 8-15$\mu$m 정도였다. 또한 반응물을 조제할 때, 물은 첨가하지 않은 채로 혼합하고 디스크형으로 가압성형하여 $100^{\circ}C$에서 결정화시켜도 치밀하게 성장된 제올라이트 결정박막을 합성할 수 있었다. 박막으로 결정화시킨 A형 제올라이트는 미세세공의 분자체기능을 통하여 물과 메탄올의 혼합수용액에서 물만을 선택적으로 투과시키는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제5권6호
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• pp.925-934
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• 1994

유지 수소화용 폐촉매로부터 니켈을 추출 분리하여 수소화 촉매로 재생하였다. 입수한 폐촉매로부터는 약 21.8% Ni, 0.7% Mg 및 소량의 Al, Fe와 Zn이 검출되었다. 폐촉매로부터 무기산을 이용하여 니켈 성분을 추출할 때는 염산>질산>황산의 순서로 추출률이 감소하였으며, 질산으로 추출할 경우 3N의 농도로 3시간 정도 추출하는 것이 적합하였다. 용해도차를 이용한 금속 불순물의 침전 분리 제거에 있어서 니켈 회수율을 최대화 하려면 pH 6.5~9.0의 조건이 좋으나 부분적으로 불순물 공침이 생긴다. 니켈의 회수율이 약간 떨어지더라도 pH 7.0~9.0에서 니켈을 분리하여 금속 불순물의 대부분을 제거하면 촉매 제조에 효과적이었다. 폐촉매로부터 추출 처리하여 얻은 nickel을 규조토에 담지시켜 습식환원법으로 제조한 촉매는 촉매 내 금속 불순물의 제거율이 높은 경우, 시약으로 실험실에서 제조한 촉매와 대동소이한 대두유 경화반응 특성을 나타내었다. 이 때 담체의 비표면적은 반응에 영향을 미치지 않았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.105-113
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• 2014

Performance tests on $Ni/Ce-ZrO_2/Al_2O_3$ catalysts with additives (MgO, $La_2O_3$) were investigated in the combined reforming processes (SCR, ATR, TRM) in order to produce hydrogen and carbon monoxide (it is called "syngas".). The catalyst characterization was conducted using the BET surface analyzer, X-ray diffraction (XRD), SEM, TPR and TGA. The combined reforming process was developed to adjust the syngas ratio depending on the synthetic fuel (methanol, DME and GTL) manufacturing processes. Ni-based catalysts supported on alumina has been generally recommended as a combined reforming reaction catalyst. It was found that both free NiO and complexed NiO species were responsible for the catalytic activity in the combined reforming of methane conversion, and the $Ce-ZrO_2$ binary support employed had improved the oxygen storage capacity and thermal stability. The additives, MgO and $La_2O_3$, also seemed to play an important role to prevent the formation of the carbon deposition over the catalysts. The experimental results were compared with the equilibrium data using a commercial simulation tool (PRO/II).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.417-423
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• 2006

실리카계 메조 물질 MCM-41 지지체 위에 여러 방법으로 aminopropyltrimethoxysilane(APMS)을 표면 기능화 시킨 염기촉매를 제조하였고 표준 염기반응인 Knoevenagel 축합반응을 수행하여 촉매적 활성을 측정하였다. Methyltrimethoxysilane으로 추가 표면처리하거나, APMS를 염소함유 유기실란과 축합하여 2차 아민 형성 후 고정화시킨 MCM-41 촉매(BAPM)를 제조한 결과, MCM-41 표면의 잔류 OH를 제거하고 물과의 수소결합으로 아민 활성점의 기능이 약화되는 것을 억제하여 높은 TON을 얻을 수 있었다. 코팅에 의해 표면에 많은 양의 아민이 고정화된 MCM-41은, 세공 내부의 반응 공간이 줄어들고, 인접한 아민 간의 수소결합으로 인하여 낮은 염기도가 예상되며 촉매 활성도 상대적으로 낮았다. 제조한 촉매 중에는 BAPM이 촉매 활성이 가장 우수하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.470-475
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• 2013

초음파-용매열 혼합방법으로 염화지르코늄과 1,4-benzenedicarboxylic acid를 사용하여 다공성 금속유기 구조체인 UiO-66을 1-L 규모로 제조하였다. 합성 개시 2시간 뒤 약 $0.2{\mu}m$의 작고 고른 형태와 $1,375m^2/g$의 높은 비표면적을 갖는 결정을 95%의 높은 수율로 얻을 수 있었다. 제조된 UiO-66 물질의 이산화탄소 흡착 거동을 조사한 결과, 1기압 273 K 및 298K에서 각각 198 및 84 mg/g의 흡착량과 32:1 이상의 높은 질소 대비 이산화탄소 흡착 선택성을 갖는 것을 확인하였다. 흡착이 진행됨에 따라 흡착열은 33에서 25 kJ/mol 로 감소하였다. 또한 UiO-66 물질을 사용하여 액상 회분식 조건에서 자일렌 이성체의 분리 연구를 수행하였으며, o-자일렌이 단일성분 최대 흡착능 및 경쟁흡착에서도 m-, p-자일렌 대비 약 2배 이상의 높은 흡착 선호도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.121-128
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• 2006

티타늄 함유 제올라이트 촉매 TS-1과 Ti-MCM-22를 이용하여 과산화수소를 산화제로 한 프로필렌 에폭시화반응을 수행하였으며, 반응에 미치는 촉매량, 한계 반응물인 과산화수소의 양, 교반 속도, 반응 온도, 압력, 용매 및 생성물 억제 효과를 조사하였다. TS-1은 우수한 부분 산화반응 촉매로 표준 반응조건($45^{\circ}C$, 7 atm, 0.5 g catalyst, 2.5 wt％ $H_2O_2$, 메탄올 용매, 1,000 rpm 교반)에서 95％ 이상의 $H_2O_2$ 전화율과 94％ 이상의 산화프로필렌(propylene oxide, PO) 선택도를 얻을 수 있었다. 한편 아세토나이트릴(acetonitrile) 용매 하에서 반응 실험을 한 결과 Ti-MCM-22는 99％의 $H_2O_2$ 전화율과 100％에 근접하는 산화프로필렌 선택도를 보이며, 양론비에 가까운 수율을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.215-221
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• 2005

실리카계 메조 물질인 MCM-41의 합성시 $Fe^{3+}$ 염을 합성 기질에 직접 도입하여 구조 내의 Si를 Fe로 일부 치환시킨 Fe-MCM-41(4 mol% Fe)을 합성하였다. XRD, $N_2$ 흡착법, TEM 등으로 합성한 메조 세공 물질의 구조적 특성을 조사하였으며, UV-Vis 및 FT-IR 등의 분광분석을 통하여 철의 상태를 확인하였다. 촉매적 활성 연구를 위하여 과산화수소를 산화제로 이용한 phenol hydroxylation을 수행하였으며, 물을용매로 반응 온도 $50^{\circ}C$, phenol:$H_2O_2$=1:1 조건에서 ca. 60%의 전화율을 얻었다. 또한, 구조 중 Fe 활성점을 이용한 탄소 나노 튜브의 성장 가능성을 확인하기 위하여, 아세틸렌가스를 탄소원으로 사용한 thermal-CVD 반응기를 이용하였으며, 다중벽 탄소 나노 튜브를 제조할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권1호
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• pp.142-146
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• 2008

Titanium silicalite-1 촉매를 $175^{\circ}C$에서 2일간 $SiO_2-TiO_2$ xerogel을 전구체로 사용하여 수열 합성하였고, 이를 이용하여 allylchloride(ALC) 에폭시화 반응의 속도론 인자를 도출하기 위해 반응온도 $25{\sim}55^{\circ}C$, ALC의 농도 0.2~3.0 M, 과산화수소의 농도 0.2~1.5 M 영역에서 촉매 반응실험을 수행하였다. 초기농도법을 이용하여 반응속도를 구한 후, power rate law, Eley-Rideal, 및 Langmuir-Hinshelwood 모델에 적용한 결과, 큰 차이는 없으나 power rate law에서 실험치와 예측치가 가장 우수하게 일치하였고, 이때 활성화 에너지는 29.7 kJ/mol, 과산화수소에 대한 반응차수는 0.41, ALC에 대한 반응차수는 0.52였다.

• Composites Research
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• 제21권1호
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• pp.40-45
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• 2008

자동차용 유압브레이크 고무호스 어셈블리 제품은 자동차에 장착되어 실제로 사용 중에 가압, 굽힘, 비틀림, 열하중 등의 복합적인 스트레스를 받는다. 고무호스의 재질은 EPDM(ethylene-propylene diene monomer)고무와 PVA(polyvinyl acetate)섬유 보강층 그리고 중간고무로 NR(natural rubber)고무가 사용되고 있다. 고무호스 어셈블리 제품의 내구성과 파괴 메커니즘을 조사하기 위해 굽힘과 비틀림의 반복하중 사이클 수가 10만, 20만, 30만, 40만, 최종파열 사이클 수까지 되도록 시험하였다. 유압브레이크 고무호스의 초기크랙 발생을 알아보기 위해 제품 시험편을 다이아몬드 휠커터를 이용하여 수직 절단하여 폴리싱한 후 광학현미경과 주사형 전자현미경(SEM)으로 단면을 관찰하였다. 40만 사이클의 피로하중을 받은 시험편을 보면 외면고무와 PVA섬유 사이의 계면을 따라 길이 1mm의 층간분리가 일어났으며, 이러한 손상은 외면고무의 표피층으로 균열을 진전시켜 고무호스를 최종적으로 찢어지게 하는 것이다.