• Clean Technology
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• v.21 no.2
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• pp.96-101
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• 2015

Hematite reduction using hydrogen was conducted and the various process parameters were closely observed. A lab scale fluidized bed unit was designed especially for this study. The optimal values of the gas velocity, reduction time and temperature were evaluated. The values which indicated the highest reduction rate were set as fixed parameters for the following tests starting with the reduction time of 30 minutes and 750 ℃ of temperature. Among these variables the one with the highest interest was the gas specific consumption. It will tell the amount of the gas which is required to achieve a reduction rate of over 90% at the optimal conditions. This parameter is important for the scale up of the lab scale unit. 1,500 Nm³/ton-ore was found to be the optimal specific gas consumption rate at which the reduction rates exhibit the highest values for hematite.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.602-607
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• 2009

논에서 수질변화특성에 관한 메카니즘은 매우 복잡하다. 영양물질의 농도특성을 정확히 파악하기 위해서는 영농활동에 따른 체계적인 모니터링을 통한 다양한 측정 자료가 필요하다. 그러나 현재 논에서 토양의 산화환원에 관한 연구 자료는 많지 않기 때문에 그의 특성을 파악하기에는 어려운 실정에 있다. 본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장 필지논에서 2008년 영농기간을 중심으로 논에서의 영양물질인 총인(TP), 인산성 인($PO_4-P$) 및 산화환원전위(Eh)의 변화특성을 파악함으로써, 논으로부터의 영양물질 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2008년 6월부터 10월까지 필지논에서 논 표면수의 TP 와 $PO_4-P$의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 분얼비 직후와 분얼비 1주일 후에 TP농도가 높게 나타났는데 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 산화환원전위(Eh)는 높아지면 산화경향을, 낮아지면 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 산화환원전위(Eh) 값은 비 관개기에 $201^{\sim}405$ mV로 높게 나타났고, 관개기에는 $93^{\sim}195$ mV로 낮게 나타났다. 필지논 표면수의 인농도는 분얼비 직후 1주일후까지 TP 와 $PO_4-P$ 농도는 같이 상승하다가 TP농도는 약 2주일까지 더 상승하여 2008년 최대값을 나타냈고 $PO_4-P$농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에 담수가 끝나는 시점까지 농도는 낮아졌다. 강우량이 적은 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만 강우량이 많은 여름에는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인농도가 낮게 나타나 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 인의 유출특성 및 산화환원전위(Eh)의 변화에 따른 논에서의 유출부하 특성이 규명된다면, 환경부하가 적은 효과적인 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.477-477
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• 2012

미생물 연료전지는 정부가 추진하고 있는 신성장 동력사업의 녹색성장 정책에 부합하는 환경융합 신기술로써 일상생활에서 배출되는 하 폐수와 같은 유기물질을 전자공여체로 이용하여 전기에너지를 생산 할 수 있다는 점에서 각광받고 있다. 미생물 연료전지는 산화전극부의 미생물이 공급된 유기물질 을 분해하여 전자와 수소이온을 생성시키며 이들은 산소가 존재하는 환원전극부로 이동하여 물로 환원 됨 으로써 전기를 생성한다. 전기 화학적 성능의 향상을 위해 미생물 연료전지에서는 환원전극부에 서의 산소와 전자 및 수소이온의 빠른 환원반응을 유도해 주는 Pt촉매를 이용한다. 하지만 고가의 Pt 촉매는 미생물 연료전지의 현장적용을 위한 규모확장 시 초기비용이 증가되는 문제점을 초래한다. 이에 미생물 연료전지의 대체촉매 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 화학적 연료전지에 관한 논문에서 연료전지의 촉매로 산소 환원반응에 높은 성능을 보이는 Co-N/C 형태의 Cobalt poly-pyrrole carbon가 제시 되었다. 이는 가격적인 측면에서는 Pt촉매의 약1/10배 정도 수준이지만 셀 성능은 Pt촉매의 95%정도의 효율을 보인다는 측면에서 향후 Pt 대체촉매로 가능성을 보여주는 새로운 비금속 촉매물질이다. Cobalt poly-pyrrole carbon이 Pt-catalsyt 셀 전압 성능 대비 약 66 %의 효율을 보였고 내부저항과 최대전력 밀도에 있어서도 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매의 성능보다 높음을 알 수 있었다. 본 연구는 Pt-catalsyt를 대체할 수 있는 저가의 산소환원 촉매물질 발굴을 위해 미생물연료전지에서 사용된 전례가 없으며 현재 화학전지의 촉매로 널리 쓰이고 있는 Cobalt poly-pyrrole carbon의 산소환원 촉매로써의 이용가능성을 평가하기 위해 실시되었으며, 평가한 결과는 첫 번째로 Cobalt poly-pyrrole carbon을 사용한 경우가 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매보다 환원 전극부에서의 원활한 환원작용이 진행되고 있음을 추측할 수 있으며 Pt-catalyst와 비교하였을 때 성능 대비 저렴한 가격으로 가격 경쟁력에 있어서 우월하다고 판단되었고 두 번째로 전기화학적 성능평가 및 EIS를 이용한 환원전극부의 내부저항 평가를 실시한 결과 셀 전압에 있어서 가장 많은 도말량 ($2.0mg/cm^2$)이 높은 성능을 보이고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.2
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• pp.123-129
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• 2005

In situ permeable reactive barrier (PRB) technologies have been proposed to reductively remove organic contaminants from the subsurface environment. The major reactive material, zero valent iron ($Fe^0$), is oxidized to ferrous iron or ferric iron in the barriers, resulting in the decreased reactivity. Iron-reducing bacteria can reduce ferric iron to ferrous iron and iron reduced by these bacteria can be applied to dechlorinate chlorinated organic contaminants. Iron reduction by iron reducing bacteria, Shewanella algae BrY, was observed both in aqueous and solid phase and the enhancement of TCE removal by reduced iron was examined in this study. S. algae BrY preferentially reduced Fe(III) in ferric citrate medium and secondly used Fe(III) on the surface of iron oxides as an electron acceptor. Reduced iron formed reactive materials such as green rust ferrihydrite, and biochemical precipitation. These reactive materials formed by the bacteria can enhance TCE removal rate and removal capacity of the reactive barrier in the field.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.37-43
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• 1994

Mononitrotoluenes were reduced to aminotoluenes using porphyrin as a catalyst in the presence of several types of reductants including hydrogen sulfide and 1, 4-dithiothreitol(DTT). Intermediates and final products of porphyrin-catalyzed reduction of mononitrotoluenes were identified and a pathway for the reduction of the nitro group to the corresponding amino group was proposed. The optimum pH for the reduction was determined. The catalytic activity of the porphyrin was confirmed by UV/VIS absorption spectra and basic kinetics of porphyrin-catalyzed reduction were studied. Of several types of reductants tested, DTT sodium hydrosulfite, and hydrogen sulfide were seen to give significant reduction of nitrobodies. When hydrogen sulfide was used as a reductant hydrogen sulfide and nitrotoluenes were removed simultaneously.

• Economic and Environmental Geology
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• v.47 no.4
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• pp.431-439
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• 2014

The purposes of this research were to investigate the enrichment of metal-reducing bacteria from KURT groundwater and the identification of the microbial diversity by 16S rRNA as well as to examine microbial Fe(III)/Mn(IV) reduction and to analyze morphological features of interactions between microbes and precipitates and their mineralogical composition. To cultivate metal-reducing bacteria from groundwater sampled at the KURT in S. Korea, different electron donors such as glucose, acetate, lactate, formate, pyruvate and Fe(III)-citrate as an electron accepter were added into growth media. The enriched culture was identified by 16S rRNA gene sequence analysis for the diversity of microbial species. The effect of electron donors (i.e., glucose, acetate, lactate, formate, pyruvate) and electron acceptors (i.e., akaganeite, manganese oxide) on microbial iron/manganese reduction and biomineralization were examined using the 1st enriched culture, respectively. SEM, EDX, and XRD analyses were used to determine morphological features, chemical composition of microbes and mineralogical characteristics of the iron and manganese minerals. Based on 16S rRNA gene analysis, the four species, Fusibacter, Desulfuromonas, Actinobacteria, Pseudomonas sp., from KURT groundwater were identified as anaerobic metal reducers and these microbes precipitated metals outside of cells in common. XRD and EDX analyses showed that Fe(III)-containing mineral, akaganeite (${\beta}$-FeOOH), reduced into Fe(II)/Fe(III)-containing magnetite ($Fe_3O_4$) and Mn(IV)-containing manganese oxide (${\lambda}-MnO_2$) into Mn(II)-containing rhodochrosite ($MnCO_3$) by the microbes. These results implicate that microbial metabolism and respiratory activities under anaerobic condition result in reduction and biomineralization of iron and manganese minerals. Therefore, the microbes cultivated from groundwater in KURT might play a major role to reduce various metals from highly toxic, mobile to less toxic, immobile.

• Clean Technology
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• v.20 no.3
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• pp.269-276
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• 2014

This study was aimed to develop catalytic system for the dry-based reduction of oxidized mercury ($Hg^{2+}$) to elemental mercury ($Hg^0$) which is one of the most important components comprising mercury continuous emission monitoring system (Hg-CEMS). Based on the standard potential in oxidation-reduction reaction, transition metals including Fe, Cu, Ni and Co were selected as possible candidates for catalyst proceeding spontaneous reduction of $Hg^{2+}$ into $Hg^0$. These transition metal catalysts revealed high activity for reduction of $Hg^{2+}$ into $Hg^0$ in the absence of oxygen in reactant gases. However, their activities were greatly decreased in the presence of oxygen, which was attributed to the transformation of transition metals by oxygen to the corresponding transition metal oxides with less catalytic activity for the reduction of oxidized mercury. Hydrogen supplied to the reactant gases significantly enhanced $Hg^{2+}$ reduction activity even in the presence of oxygen. It might be due to occurrence of combustion reaction between $H_2$ and $O_2$ causing the consumption of $O_2$ at such high reaction temperature at which oxidized mercury reduction reaction took place. Because the system showed high activity for $Hg^{2+}$ reduction to $Hg^0$, which was compatible to that of wet-chemistry technology using $SnCl_2$ solution, the catalytic reduction system of Fe catalyst with the supply of $H_2$ could be employed as a commercial system for the reduction of oxidized mercury to elemental mercury.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.35 no.1
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• pp.36-40
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• 2007

Redox signaling is one of way to regulate growth and death of cell in response to change of redox of proteins. To search whether translation is regulated by redox, we attempted in vitro translation assay under condition with or without DTT. Interestingly in vitro translation activity was increased up to 40% In the presence of dithiothreitol (DTT). Then we checked whether this positive effect by DTT was further accelerated by addition of thioredoxin (Trx). When a Trx purified from Saccharomyces cerevisiae was added to the in vitro translation extract, we observed a dose-dependent increase in translational activity. These results suggest the possibility of translation factors being redox-regulated via Trx in vivo.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2009.06a
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• pp.296-296
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• 2009

산화물 사용후핵연료를 대상으로 하는 파이로 공정은 고온 용융염 매질에서 산화물을 금속으로 전환시키는 전해환원 공정으로부터 시작된다. 이후, 전해정련 공정이 도입되어 전해환원 공정에서 금속으로 환원된 생성물을 처리하게 된다. 전기화학적 공정인 이 두 공정에는 전류전달 매질인 전해질로 용융염이 사용된다. 그러나 전해환원 공정은 LiCl 염을 기반으로 하는 반면 전해정련은 LiCl-KCl 공융염 조건에서 운전하여 두 공정의 연계성 향상 및 공정 안정성 확보를 위해서는 전해환원 공정에서 생성되는 금속전환체에 존재하는 잔류염을 제거하는 공정의 도입이 두 공정사이에 고려되고 있다. 전해환원 공정에서 산화물이 금속으로 환원되는 동안 고체입자의 외형이 유지되며 따라서 제거된 산소에 의해 금속전환체에는 공극이 발생하게 된다. 또한, 전해환원에 도입되는 산화물의 물리적 형태가 분말 또는 펠렛 등 다양한 형태로 도입 가능하여 단위 입자들 사이에 많은 공극이 발생하게 된다. 이렇게 기존재하거나 또는 공정 운전에 의해 새롭게 생성된 공극에는 전해환원 매질인 LiCl 염이 침투하여 금속전환체는 염에 의해 젖게 되며 공정 종료시 고화되어 금속전환체에 포함된다. LiCl을 제거하기 위해서는 가열에 의한 증류가 연구되고 있다. 그러나 LiCl의 낮은 증기압에 의해 비교적 낮은 온도에서 증발시키기 위해서는 감압조건이 필수적으로 고려되어야 한다. 한국원자력연구원에서는 다공성 모의 금속전환체를 사용하여 LiCl에 의한 Wetting 후 적절한 증발 조건 결정을 목적으로 온도 및 압력 조건 설정을 위한 기초실험에 결과를 수행하였다. 본 연구의 기초 실험 결과 $700^{\circ}C$온도 조건과 감압조건이 잔류염 제거를 위한 공정조건임을 밝혔다. 또한 모의 금속전환체를 담고 있는 미세 다공성 Basket은 고온조건에서 공극의 변형에 의해 증발에 대한 저항으로 작용하여 증발 효율을 저하시키는 것으로 나타났다. 따라서 잔류염 제거를 위해서는 전해환원 Basket이 비교적 큰 공극을 지녀야 할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.17 no.4
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• pp.275-285
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• 1973

The addition of one mole of aluminum chloride to three moles of sodium borohydride in tetrahydrofuran gives a turbid solution with enormously more powerful reducing properties than those of sodium borohydride itself. The reducing properties of this reagent were tested with 49 organic compounds which have representative functional groups. Alcohols liberated hydrogen immediately but showed no sign of hydrogenolysis of alkoxy group. Aldehydes and ketones were reduced rapidly within one hr. Acyl derivatives were reduced moderately, however, carboxylic acids were reduced much more slowly. Esters, lactones and epoxides were reduced readily than sodium borohydride or borane. Tertiary amide was reduced slowly, however, primary amide consumed one hydride for hydrogen evolution but reduction was sluggish. Aromatic nitrile was reduced much more readily than aliphatic nitrile. Nitro compounds were inert to this reagent but azo and azoxy groups were slowly attacked. Oxime was reduced slowly but isocyanate was only partially reduced. Disulfide and sulfoxide were attacked slowly but sulfide and sulfone were inert. Olefin was hydroborated rapidly.