• 자원리싸이클링
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• 제25권1호
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• pp.48-59
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• 2016

화석연료를 사용하는 선박이나 자동차는 $CO_2$가스를 과대하게 발생하므로 지구 온난화에 영향을 주기 때문에 화석연료 대신 수소를 사용하는 수소연료전지자동차(FCV)가 크게 각광을 받고 있다. 우리나라는 현대자동차가 FCV자동차를 미국, 일본, 독일 등의 선진국들의 자동차회사와 경쟁적으로 개발하고 있다. 수소는 제철소의 코크스 공장, 서유화학공장의 부산물로 얻으며, 석탄, 메탄가스 등을 고온에서 증기와 반응시켜서 메탄 수증기개질법과 압력스윙흡착법 또는 막분리형멤브레인개질 법을 이용한 수소분리형개질방법으로 고순도 수소를 제조하거나 물을 전기분해하여 제조한다. 수소는 전자공업, 금속 및 화학공업, 로켓 연료 및 공장, 병원, 가정용 등의 연료전지시스템이나 FCV의 연료로 사용하고 있다. 수소의 저장은 수소용기에 수소를 압축하는 방법과 액화수소로 저장하는 방법이 일반적이고, 최근 수소화물이나 유기화학하이드라이드법으로 저장하여 수소스테이션에 운반해서 사용한다. 우리나라는 현재 13개소의 수소스테이션이 가동 중에 있으며, 향후 43개소를 설치할 계획이다.

• 암석학회지
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• 제17권3호
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• pp.179-190
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• 2008

부산 금정구일대의 암석, 토양 및 토양가스 내 주요 환경방사성 핵종들($^{40}K$, $^{228}Ac$, $^{226}Ra$, $^{222}Rn$) 및 U의 분포 특성에 대하여 연구하였다. 연구지역의 화강암질 암석들에서 환경방사성 핵종들의 방사능은 $^{40}K$>토륨붕괴계열>우라늄붕괴계열 순으로 낮게 나타나 화강암질 암석에서 U에 비해 Th이 상대적으로 많이 부화됨을 잘 나타내고 있다. 그러나 암석 내 U 농도 및 $^{226}Ra$ and $^{228}Ac$ 방사능은 암석의 분화단계를 잘 반영하지 못하고 있다. 잔류토양 내 환경방사성 이 핵종들의 방사능과 U의 농도는 모암에 비해 높게 나타나며. 토양가스, 토양 및 암석에서 환경방사성 핵종들의 분포는 낮은 정의 상관관계를 보인다. 이러한 사실들은, 토양가스 및 토양에서 환경방사성 핵종들의 방사능은 모암에 의한 영향보다, 암석의 풍화작용과 토양형성작용 동안 이들 핵종들과 모핵종들의 용탈 및 흡착 등의 거동 특성에 의한 영향을 더 크게 받음을 시사한다.

• 미생물학회지
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• 제42권4호
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• pp.326-331
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• 2006

본 연구에서는 경기도 안양에 있는 하천에서 분리한 홍색 비황 광합성 세균Rhodopseudomonas sp. KH4에서 생성된 extracellular polysaccharide (EPS)의 중금속 흡착특성에 대해 연구하였다. 100 mg/L의 Cd과 Cu의 최적 흡착조건(온도$40^{\circ}C$ Cd; pH 8, Cu; pH 5)에서 1.0 g/L의 EPS를 첨가하였을 때, Cd의 경우 30분 동안 842 mg/L, Cu의 경우 10분 동안 70.0 mg/L가 흡착되었다. 또한 Cd과 Cu가 각각 100 mg/L씩 공존되어 있는 경우, pH 5, $25^{\circ}C$에서 EPS 1.0 g/L 첨가하였을 때 Cd과 Cu가 각각 16.8 mg/L, 48.7 mg/L가 흡착되었다. 또한 Langmuir 등은 흡착식으로 부터 EPS 1.0 g/L, pH 5, $25^{\circ}C$에서 Cd과 Cu의 흡착량은 각각 76.9 mg/L, 67.1 mg/L로 실제 경험치와 큰 차이를 보이지 않았다. 에탄올 침전법으로 정제된 KH4 strain으로부터 생성된 EPS는 gas-liquid chromatography (GLC) 분석에 의한 중성당 분석 결과, arabinose, glucose, mannose가 각각 2.4%, 7.1%, 90.5%로 mannose가 대부분을 구성하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.609-614
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• 2013

본 연구에서는 유기용매를 이용하여 표면처리한 저등급 석탄의 물성과 자연발화성 변화를 알아보았다. 석탄은 인도네시아 갈탄인 KBB탄과 SM탄 그리고 아역청탄인 Roto탄을 사용하였으며, 비극성 유기용매인 1-methyl naphthalene (1 MN)과 혼합한 후 단순 회전 임펠러 또는 초음파를 이용하여 일정 시간동안 교반하였다. 1MN 처리탄의 물성 변화는 공업 분석, 발열량 분석, FT-IR 분석, XPS 분석, 그리고 수분 재흡착 실험을 통해 알아보았으며, 자연 발화성 변화는 Crossing-Point Temperature 분석과, 산화에 의해 발생되는 CO, $CO_2$ 가스 분석을 통해 확인하였다. FT-IR 분석 결과 처리탄들의 수소와 산소를 포함한 결합기들이 줄었다. XPS분석 결과 원탄들에 비해 처리탄들의 C-O, C=O 그리고 COO- 피크는 감소하고 C-C 피크는 상대적으로 증가하였다. 그리고 수분 재흡착성 측정 결과 처리탄들 표면의 소수성이 증가함을 확인하였다. CPT 측정 결과 원탄들에 비해 처리탄들의 CPT 값이 $20^{\circ}C$ 이상 증가하였는데, 단순 기계적 교반보다 초음파 교반 방식으로 처리한 석탄의 CPT 값이 높았다. 이때 배출되는 가스의 분석에서도 처리탄들이 원탄들에 비해 CO와 $CO_2$ 가스 발생량이 적고 발생 시점이 늦어져 자연발화성이 억제되는 것으로 나타났다. 이는 석탄을 유기용매로 처리함으로써 미리 산화반응에 참여하는 표면의 기능기들이 제거되어 자연발화성이 억제되는 것이며, 이에 단순 기계적 교반 방식보다는 초음파 교반 방식이 보다 효과적임을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.971-976
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• 2008

현재 암모늄과 질산이온에 의한 수질 오염은 생태계에 있어 심각한 문제로 떠오르고 있다. 미생물에 의한 생물학적인 제거 공정은 질화 과정과 탈질 과정으로 구분되는데 암모늄이온은 질화 과정에 의해 질산염 이온으로 산화되고 질산염 이온은 다음 단계인 탈질 과정에서 질소 기체로 되어 제거 된다. 천연 제올라이트는 양이온 교환능이 뛰어나 암모늄이온($NH_4{^+}$)의 제거에 우수한 것으로 알려져 있지만 흡착만으로 암모늄과 질산이온($NO_3{^-}$)을 충분히 제거할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제올라이트와 미생물을 이용해 생물학적인 방법으로 암모늄과 질산이온을 동시에 제거하기 위한 실험을 수행하였다. 암모늄이온의 제거는 분말형 Beneficial bacteria(Savio, USA)의 종배양 단계를 거쳐 제올라이트가 충진된 컬럼과 진탕배양을 동시에 하였을 경우에 14시간 후에 완전히 제거되었고 질산이온은 제올라이트에 미생물을 자연 흡착시켜 컬럼 처리시 4시간 후에 100% 제거됨을 확인하였다.

• Carbon letters
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• 제4권1호
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• pp.1-9
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• 2003

Recently, the control of pore-characteristics of nano-porous materials has been studied extensively because of their unique applications, which includes size-selective separation, gas adsorption/storage, heterogeneous catalysis, etc. The most widely adopted techniques for controlling pore characteristics include the utilization of pillar effect by metal oxide and of templates such as zeolites. More recently, coordination polymers constructed by transition metal ions and bridging organic ligands have afforded new types of nano-porous materials, porous metal-organic framework(porous MOF), with high degree and uniformity of porosity. The pore characteristics of these porous MOFs can be designed by controlling the coordination number and geometry of selected metal, e.g transition metal and rare-earth metal, and the size, rigidity, and coordination site of ligand. The synthesis of porous MOF by the assembly of metal ions with di-, tri-, and poly-topic N-bound organic linkers such as 4,4'-bipyridine(BPY) or multidentate linkers such as carboxylates, which allow for the formation of more rigid frameworks due to their ability to aggregate metal ions into M-O-C cluster, have been reported. Other porous MOF from co-ligand system or the ligand with both C-O and C-N type linkage can afford to control the shape and size of pores. Furthermore, for the rigidity and thermal stability of porous MOF, ring-type ligand such as porphyrin derivatives and ligands with ability of secondary bonding such as hydrogen and ionic bonding have been studied.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.168-180
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• 2023

본 총설은 탄소중립 및 에너지순환을 실현하기 위한 재생에너지로부터 그린수소 생산 전략 중 하나인 바이오수소 생산 및 정제법에 관해 소개하고자 한다. 바이오수소는 생물질과 미생물과 같은 재생에너지원을 이용하며, 상온 및 상압 등의 마일드한 실험조건에서 작동하여 에너지소비 및 공정비용이 적게 드는 친환경 공정으로 알려져 있다. 하지만, 이러한 바이오수소를 상업적으로 이용하기 위해서는 해결해야 할 중요한 도전적인 과제가 존재한다. 특히, 바이오수소는 생물반응기내의 복합한 화학반응으로 합성되어, 낮은 수소생산 속도 및 반응기내 다양한 혼합물이 존재하여, 바이오수소 고순도화를 위해서 연속공정 형태의 분리 및 정제 기술이 반드시 필요하다. 이를 위해, 저온 증류법, 압력 흡착법, 분리막법 등을 비롯한 다양한 분리 및 정제 기술이 고순도 바이오수소를 얻기 위해 제안되었다. 본 총설에서는 바이오수소 생산 및 정제 연계화를 위한 비다공성 고분자 분리막의 가능성에 대해 소개하고자 한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권2호
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• pp.320-328
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• 2014

국내 자동차용 경유에 혼합하여 유통 중인 바이오디젤은 물리적인 관점에서 기존 석유계 경유와 동점도, 밀도 등의 물성값이 유사하고 세탄가가 높은 장점이 있다. 또한 환경적인 측면에서는 기존의 석유유통 인프라 개조 및 변경없이 사용가능하다는 점과 함산소 연료로서 디젤기관에서의 연소성이 좋고 유해 배출가스 저감효과가 있으며 생분해성도 높아 환경오염이 적어 자동차용 경유 대체연료로 각광받고 있다. 그러나, 기존 식용계 작물을 원료로 하고 있다는 점에서 단점으로 지적되는 바이오디젤 대신 단위면적당 $CO_2$ 흡수율이 높고 빠른 성장 속도가 장점으로 거론되는 미세조류의 활용에 대한 연구가 대두되고 있다. 본 연구에서는 미세조류 중 Dunaliella tertiolecta 종을 이용하여 생산한 바이오디젤의 전환율을 연구하기위해 기존에 사용되고 있는 GC-FID분석방법의 문제점에 대해 조사하고 TOF-MS 장비를 통한 개별 지방산 메틸에스테르의 성분을 검토하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.436-442
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• 2017

Fischer-Tropsch 합성(F-T 합성)은 석탄, 바이오매스, 천연가스 등을 개질하여 얻은 합성 가스(CO, $H_2$)를 촉매를 이용하여 탄화수소로 전환 하는 기술이다. Fischer-Tropsch 합성에 이용되는 촉매는 활성 금속, 조촉매, 지지체로 구성되는데 이들의 종류와 조성은 반응의 활성 및 생성물 선택도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 ${\gamma}-Al_2O_3$와 $SiO_2$ 혼합 지지체의 조성이 Fiscsher-Tropsch 반응의 활성과 생성물 선택도에 미치는 영향을 알아 보기위해, ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ 혼합 지지체를(100/0 wt%, 75/25 wt%, 50/50 wt%, 25/75 wt%, 0/100 wt%) 이용하여 함침(impregnation)법으로 철 촉매를 제조하였다. 촉매의 물리적 특성은 질소 물리 흡착 법과 X-선 회절 분석법을 통해 분석 하였고, 고정층 반응기에서 Fischer-Trosch 반응을 $300^{\circ}C$, 20bar에서, 60시간 동안 수행 하였다. 촉매의 물리적 특성 분석 결과 촉매의 BET 표면적은 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 감소하였으며, 촉매 기공의 부피 및 평균 크기는 지지체 조성이 ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ (50/50 wt%)인 경우를 제외 하고 증가하는 경향을 보였다. 또한, X-선 회절 분석법을 통해 ${\alpha}-Fe_2O_3$의 입자 크기를 계산한 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 입자 크기가 감소 하였다. Fischer-Tropsch 합성 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 CO 전환율은 감소 하였으며, C1-C4의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 감소하였으며 이와 반대로, C5+의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 증가 하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권7호
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• pp.432-440
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• 2015

유기물의 열분해로 생성되는 바이오차는 토양 탄소 저장량을 증가시킴으로써 기후변화를 완화할 수 있는 전략으로 소개되고 있다. 또한 바이오차는 토양의 흡착능을 증대시켜 중금속으로 오염된 토양을 정화할 수 있다고 보고된다. 본 연구는 두 종류 바이오차의 토양 중금속 제거 효과와 함께 기후변화 완화효과를 동시에 알아보기 위해 수행되었다. 두 종류의 바이오차는 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스를 열분해 하여 준비했다. 납으로 오염된 농경지 토양은 바이오차 및 바이오매스와 혼합되어 60일 동안 배양하였다. $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$는 배양 기간 동안 주기적으로 측정되었고 토양 분석은 배양 종료 후 아세트산을 이용한 납 추출량을 비롯한 생화학적 요소에 대해 수행하였다. 그 결과, 배양 후 납의 양은 BC_Ch에서 71% 만큼 감소했다. 배양 중 $CO_2$와 $N_2O$ 발생은 BC_Ch, TW_Ch에서 각각 BC_Bm, TW_Bm 대비 약 24%, 34% 감소하였다. $CH_4$ 발생은 바이오차 처리에 의한 유의한 차이를 나타내지 않았다. GWP 계산 과정에서 온실가스($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$), 토양에 처리한 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스와 바이오차, 토양 내 총 탄소량을 고려하였으며, 바이오차 투입으로 토양 내 납의 농도가 감소한 BC_Ch를 제외한 나머지 처리구와 대조구에 제올라이트를 투입하였다고 가정하여 GWP 계산을 수행하였다. BC_Ch가 GWP 측면에서 가장 유리한 것을 보였는데, 이는 가시박 바이오차가 높은 납 흡착과 토양 내 탄소 격리 효과를 나타냈기 때문으로 사료된다. 결론적으로, 가시박으로부터 생성한 바이오차를 투입하는 것이 토양 오염 저감과 기후변화 완화 효과를 동시에 기대할 수 있는 전략임을 시사한다.