• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.217-222
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• 2012

이산화탄소를 이용하여 디메틸카보네이트(DMC)를 제조하는 반응은 지구온난화 현상의 주요 원인으로 지적되는 이산화탄소의 효율적 전환 방법의 하나로 주목 받고 있다. DMC는 유독한 포스겐과 디메틸슬페이트를 대체하는 반응 매개체, 가솔린 연료 첨가제, 폴리카보네이트 수지의 전구체 등으로 다양하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 에틸렌카보네이트(EC)와 메탄올의 에스테르 교환반응에 의한 DMC의 제조 반응에 대하여 이온성 액체와 금속 촉매의 특성을 조사하였다. 촉매 스크리닝 실험 결과 [Choline][OH]와 [BMIm][OH]가 금속염인 MgO, ZnO, CaO보다 더 좋은 촉매 활성을 나타내었다. [Choline][OH] 촉매에 대해서 반응변수인 반응온도, MeOH/EC 몰비, 이산화탄소 압력이 반응에 미치는 영향을 고찰하였다. 반응온도가 높고 MeOH/EC 몰비가 클수록 EC의 전화율이 증가하였다. 그러나 이산화탄소 압력의 영향에서는 1.34 MPa에서 최고의 DMC 수율을 나타내었고 그 이상의 압력에서는 DMC 수율이 오히려 감소하였다. $ZnCl_2$를 조촉매로 사용한 경우 각각 촉매의 활성보다 더 높은 활성을 나타내어 시너지 효과가 관찰되었으며, 이것은 혼합촉매의 산-염기적 특성에 기인하는 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.426-431
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• 2013

비교적 낮은 온도와 상압에서 전구체 Titanium(IV) sulfate와 염기성 용액을 반응시키는 수열합성법을 이용하여 소성과정을 거치지 않고 $TiO_2$ 나노입자를 제조하였다. 염기성 용액의 종류(NaOH, $NH_4OH$, Monoethanolamine, Diethanolamine, Triethanolamine), 첨가되는 계면활성제의 종류(CTAB, Span 20, SDBS)와 농도, 제조 온도, pH 등을 변화시켜 $TiO_2$를 제조하였고, 생성되는 입자의 결정성, 입자크기 등과 같은 물리적 특성은 XRD, SEM, Zeta-potential 등을 사용하여 분석하였다. 또한, 광촉매적 특성을 확인하기 위하여 DRS를 통해 흡광면적을 측정, 비교하였다. 침전제로 사용된 염기성 물질 중 NaOH가 결정성이 우수하고 입자크기가 작은 $TiO_2$를 제조하는데 가장 효과적임을 확인할 수 있었다. 계면활성제는 양이온성 계면활성제인 CTAB를 첨가한 경우 다른 계면활성제보다 작은 크기의 $TiO_2$를 제조할 수 있었다. 그리고 동일한 조건에서 전구체인 $Ti(SO_4)_2$와 CTAB의 농도비를 10 : 1로 조절한 경우 CTAB를 첨가하지 않은 경우보다 제조되는 $TiO_2$ 입자의 크기는 약 1/10인 5.8 nm로 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.513-517
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• 2013

본 연구는 광 촉매로써 널리 사용되어 온 perovskite 결정인 $SrTiO_3$ 골격에 형광능력이 우수한 Nb을 일부 삽입한 $Nb_xSrTi_{1-x}O_3$를 합성하였고, Nb와 Ti의 몰 비율에 따른 물 분해로부터 수소제조 성능을 비교하고자 하였다. 제조한 $SrTiO_3$ 및 $Nb_xSrTi_{1-x}O_3$ 분말에 대한 물성평가는 X-선 회절분석법(XRD), 에너지 분산형 X-선 분광계(EDS), 자외선/가시선 분광계(UV/Vis-spectrometer)를 통해 분석하였다. 메탄올:물(1:1) 광분해 수소제조 실험 결과, $SrTiO_3$ 광 촉매보다 Nb이 0.05 mol% 첨가된 $Nb_{0.05}SrTi_{0.95}O_3$ 광 촉매에서 촉매활성이 가장 뛰어났으며, 특히 염기성 용액에서 더 많은 양의 수소가 발생하였으며 8시간 반응 후 수소의 발생 누적 량은 4.9 mL였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.443-454
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• 2013

콜로이드 실리카와 가용성 실리카를 이용하여 나트륨이 첨가되지 않은 다양한 금속이온 첨가 MCM-41 촉매를 제조하였다. 전이금속 이온인 $V^{5+}$, $Co^{2+}$ 및 $Ni^{2+}$이 MCM-41에 첨가되었을 경우 기공벽 내의 실리콘 이온과 등방치환을 하여 실리카 기공벽 내에서 독립된 단일 활성점을 형성하여 우수한 환원 및 활성 내구성을 보였다. 수소 승온 환원법을 이용하여 Co-MCM-41 촉매의 기공 곡률 반경효과에 대해 검토해 본 결과, 적절한 환원 처리와 기공 크기 및 pH 조절에 따라 코발트 금속입자의 크기를 1nm 이하의 범위에서 조절할 수 있었으며, 이 미세 금속 입자들은 표면 금속이온들과의 결합으로 인해 상당한 고온 안정성이 있음을 발견하였다. 완전 환원 후에도 비정형 실리카의 부분 덮힘으로 인해 금속 입자들의 표면 이동 및 뭉침 현상이 현저히 저하되는 것을 볼 수 있었다. 이들 촉매의 반응 예로 금속 입자 크기에 민감한 단일층 탄소 나노튜브의 합성을 Co-MCM-41을 이용하여 실시하였고, 금속 입자의 안정성 시험반응으로 Co 및 Ni-MCM-41을 이용한 CO 메탄화 반응, V-MCM-41을 이용한 메탄올 및 메탄의 부분 산화반응 및 기공곡률 반경이 촉매활성에 미치는 영향 등을 살펴보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.313-317
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• 2005

양이온성 고분자와 같은 합성 유전자 전달체들은 음이온성을 지닌 plasmid DNA와 쉽게 콤플렉스를 형성하는 경향이 있다. 이에 키토산은 유전자 전달체 시스템으로써 이용되어 질 수 있는 무한한 가능성을 지닌 polysaccharide이다. 저분자량 키토산이 DNA와 결합을 할 수 있는지 확인하기 위하여 전기영동장치를 이용하여 분석하였다. DLS(dynamic laser scattering)와 SEM(scanning electron microscopy)을 이용하여 키토산/DNA 콤플렉스의 크기와 모폴로지를 조사하였다. 또한, 키토산의 분자량과 전하밀도가 콤플렉스의 크기와 결합된 DNA의 양에 어떻게 영향을 주는지 연구를 수행하였다. 저분자량 키토산은 실험과정에서 사용되는 양을 늘려갈수록 84-108%의 세포 생존율을 보임에 따라 그 독성이 무시할 정도가 됨을 확인할 수 있었다. 키토산/DNA 콤플렉스를 이용한 유전자 발현 효율 실험에서는 lipofecamine에 비해서는 낮은 값을 보였지만, naked DNA를 이용한 경우보다는 상대적으로 높은 값을 나타내었다. 키토산의 분자량에 따른 유전자 발현 효율 연구에서는 평균 분자량이 8,517인 키토산을 사용한 경우가 4,078의 분자량을 이용한 실험 결과보다 높은 값을 보였고, 이는 키토산의 전하밀도가 유전자 발현 효율에 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권1호
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• pp.99-105
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• 2008

본 연구에서는 MLCC용 $BaTiO_3$에 첨가되는 $Cr_2O_3$와 $Mn_2O_3$의 나노코팅에 의한 core-shell 구조의 $BaTiO_3$ 분말을 제조하였다. 예비실험을 통해서 $KMnO_4$ 및 $K_2Cr_2O_4$ 그리고 sulfur를 사용하는 최적의 액상반응조건이 확립되었다. 본 연구에서는 두 첨가제 분말을 합성하였고 동일한 반응조건으로 두 첨가제를 $BaTiO_3$ 분말표면에 코팅하였다. 코팅은 one-step과 two-step의 두 방법으로 구분하여 시행하였고 그 결과를 분석 비교하였다. 결론적으로 말해서, $Cr_2O_3$와 $Mn_2O_3$의 두 첨가제는 용이한 반응조건에서 높은 수율로 우수한 품질의 코팅막을 형성하므로써, 첨가제 함량과 코팅막 특성의 정밀한 조절이 용이함을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.880-885
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• 2008

분무열분해 공정을 이용하여 규칙적인 메조기공을 가지는 실리카 분말을 제조하고 고표면적을 얻기 위한 합성조건을 최적화하였다. 주형제로 이용된 CTAB의 양과 액적들의 반응기 내에서 체류시간을 변화시켜주면서 입자를 제조하고 SEM, BET, SAXS, 그리고 DLS를 통해 분말특성을 조사하였다. 기체 유입속도를 고정하고 CTAB/TEOS 몰비를 0.05에서 0.30으로 변화시킴에 따라 비표면적은 200에서 $1,290m^2/g$으로 변화였다. CTAB/TEOS 몰비를 고정했을 때 입자의 비표면적은 기체의 유입속도에 따라 1,062에서 $1,305m^2/g$ 사이에서 변화되었다. 제조된 입자들의 BJH 탈착에 의한 평균 기공 크기는 $21{\sim}23{\AA}$를 가졌으며, CTAB/TEOS 몰비나 기체 유입속도에 크게 영향을 받지 않았다. 최대 표면적은 CTAB/TEOS 비를 0.2, 기체 유속을 20 l/min으로 했을 때 $1,305m^2/g$를 얻었다. 제조된 실리카 분말은 육방형구조의 규칙적인 기공에 기인한 $2{\theta}=2.6^{\circ}$ 강한 피크와 $2{\theta}=4.4$ 및 $5.1^{\circ}$ 약한 피크를 가지는 것을 SAXS 분석결과로 확인하였다. 제조된 실리카 분말은 구형의 형상을 가졌으며 $1.0{\mu}m$의 평균크기를 가졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.739-746
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• 2008

반응증류 공정은 전형적인 반응공정과 증류공정을 통합하여 증류탑에서 반응과 동시에 분리를 수행하는 공정이다. 반응증류 공정의 가장 큰 장점은 반응 전환율의 제약과 공비점으로 인한 제약을 효율적으로 극복할 수 있다는 데 있다. 본 연구에서는 에스테르화반응으로 얻어지는 대표적인 물질인 메틸 아세테이트를 합성, 생산하는 연속 반응증류 공정의 상세한 수학적 모델을 구성하여 동적 모사 및 동적 최적화를 수행하였다. 상평형을 가정한 평형단 모델에 반응속도 식을 적용하여 분리와 반응이 함께 일어나는 증류탑과 재비기 및 응축기를 수학적 모델로 구성하여 동적모사를 수행하여 실제 공정이 운전되는 시나리오대로 공정전체를 모사함으로써 공정 개시부터의 공정의 동적 특성을 살펴보았다. 이 동적 모델과 연계되어, 반응증류 공정으로 얻어지는 메틸 아세테이트의 순도를 목적함수로 하는 최적화 문제를 구성하여 그 결과로 최적의 원료주입 분율 및 재비기의 열량 및 환류비 등을 구할 수 있었다. 또한 여기서 얻어진 운전 변수의 값을 변화시킬 때 반응 전환율의 변화를 살펴봄으로써, 최적화 문제의 해로 구해진 운전 변수의 값의 타당성을 증명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.1002-1007
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• 2008

이 논문의 목적은 PEMFC 작동을 위한 플라즈마 개질 시스템의 최적 조건을 연구한 것이다. 플라즈마 개질 반응기는 니켈 촉매 반응기와 동시에 사용하여 수소 생성을 증대하였다. 또한 수성가스 전환 반응기 및 선택적 산화 반응기는 연료전지의 촉매 피독에 영향을 주는 일산화탄소의 농도를 10 ppm 이하로 줄이기 위하여 제작되었다. 플라즈마 개질기에서 최대 수소생산 조건은 S/C 비 3.2, 메탄 2.0 L/min, 촉매반응기 온도는 $700{\pm}5^{\circ}C$ 그리고 입력전력 900 W이다. 이때의 합성가스의 농도는 $H_2$ 70.2%, CO 7.5%, $CO_2$ 16.2%, $CH_4$ 1.8% 이다. 수소 수율, 수소 선택도 그리고 메탄 전환율는 각각 56.8%, 38.1%, 92.2%이다. 에너지 효율과 에너지 요구량은 37.0%, 183.6 kJ/mol 이다. 추가적으로 $CO_2/CH_4$ 비 실험을 진행하였다. 또한 수성가스 전환 반응기는 플라즈마 개질 반응기의 최적조건으로 실험을 진행하였으며, 출구 농도는 $H_2$ 68.0%, CO 337 ppm, $CO_2$ 24.0%, $CH_4$ 2.2%, $C_2H_4$ 0.4%, $C_2H_6$ 4.1% 이다. 이때의 선택적 산화 반응기의 실험결과는 $H_2$ 51.9%, CO 0%, $CO_2$ 17.3%를 나타냈다.

• 한국광학회지
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• 제20권6호
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• pp.346-353
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• 2009

요당과 요단백은 소변검사의 중요한 항목으로 스트립을 사용하는 화학적 방법에 의하여 측정되어왔다. 본 연구에서는 중적외선 분광학을 이용하여 이 두 성분의 농도를 측정하였다. 샘플은 상용 합성뇨를 사용하였으며 여기에 추가적으로 글루코즈와 알부민, 그리고 가장 큰 영향의 간섭물질인 적혈구의 세 성분의 농도를 서로 상관관계 없이 조절하여 만들었다. 부분최소자승회귀법을 바탕으로 각 성분의 농도 예측을 위한 최적 파장대역을 구하였다 (글루코즈 980 - 1150/cm, 알부민 1400 - 1570/cm). 다른 성분에의한 간섭은 예측오차를 증가시켰으며, 특히 알부민의 경우에는 글루코즈와 적혈구에 의한 영향이 크게 나타났다. 타 성분의 유무에 따라서 글루코즈 농도가 0 ${\sim}$ 1000 mg/dl인 범위에서의 예측오차는 29.85 ${\sim}$ 45.19 mg/dl 이며 알부민 경우에는 0 ${\sim}$ 500 mg/dl 범위에서 예측오차는 14.0 ${\sim}$ 93.11 mg/dl 이였다. 본 연구는 몇 단계의 범위만을 제시하는 스트립을 이용한 기존의 요검사 보다 더욱 정량적 평가가 가능한 대안으로 사료되었다.