• 멤브레인
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• 제33권5호
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• pp.257-268
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• 2023

막 축전식 탈염 공정(membrane capacitive deionization, MCDI)은 이온교환막을 다공성 전극과 함께 사용하여 탈염 효율을 향상시킬 수 있는 CDI 공정의 변형이다. 이온교환막은 MCDI의 성능에 큰 영향을 미치는 핵심 구성요소이다. 본 연구에서는 MCDI의 탈염 효율을 크게 향상시킬 수 있는 이온교환막의 최적 제조 인자를 도출하고자 하였다. 이를 위해 PE 다공성 필름의 세공에 단량체를 충진하고 in-situ 광중합을 진행하여 세공충진 이온교환막(pore-filled ion-exchange membranes, PFIEMs)을 제조하였다. 실험 결과, 제조된 PFIEMs은 다양한 탈염 및 에너지 변환 공정에 적용할 수 있는 수준의 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 또한, MCDI 성능과 막 특성 인자와의 상관성 분석을 통해 막의 가교도를 제어하여 막의 전기적 저항이 충분히 낮은 범위에서 이온 선택 투과성을 최대화하는 것이 MCDI의 성능 향상을 위해 가장 바람직한 막제조 조건이라는 결론을 얻었다.

• 산업진흥연구
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• 제9권1호
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• pp.47-55
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• 2024

교통분야에서 탄소중립 달성을 위한 전략으로 자동차 총 주행거리 감축과 승용차 교통량 감축을 제시하고 있다. 이를 위해서는 대중교통 활성화를 목표로 MaaS 서비스를 적극적으로 추진하여야 한다. MaaS를 추진하기 위해서는 개인의 이동에 대한 이용수단, 경로뿐만 아니라, 개인의 이용 수단의 전환 등 개인별 누적 이동 데이터가 필요하다. 하지만 국내에서는 개인의 이동에 대한 데이터를 수집하고 이를 활용하는데 있어서 법적인 한계가 존재한다. 2023년 개정된 개인정보보호법에 개인정보 전송요구권이 신설됨에 따라 개인의 이동에 대한 데이터를 수집하고 활용하기 위한 법률이 마련되었지만, 시행령, 세부 규칙, 지침, 가이드라인 등이 마련되어야 하며, 마이데이터수집을 위한 데이터 형식 및 전송체계의 표준화가 선행될 필요가 있다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권1호
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• pp.96-110
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• 2024

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) are green energy conversion devices, for which commercial markets have been established, owing to their application in fuel cell vehicles (FCVs). Development of cathode electrocatalysts, replacing commercial Pt/C, plays a crucial role in factors such as cost reduction, high performance, and durability in FCVs. PtNi octahedral catalysts are promising for oxygen reduction reactions owing to their significantly higher mass activity (10-15 times) than that of Pt/C; however, their application in membrane electrode assemblies (MEAs) is challenged by their low stability. To overcome this durability issue, various approaches, such as third-metal doping, composition control, halide treatment, formation of a Pt layer, annealing treatment, and size control, have been explored and have shown promising improvements in stability in rotating disk electrode (RDE) testing. In this review, we aimed to compare the features of each strategy in terms of enhancing stability by introducing a stability improvement factor for a direct and reasonable comparison. The limitations of each strategy for enhancing stability of PtNi octahedral are also described. This review can serve as a valuable guide for the development of strategies to enhance the durability of octahedral PtNi.

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.62-67
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• 2024

본 연구에서는 이산화탄소를 기반으로한 피셔-트롭시 반응에 사용되는 철계 촉매에 알칼리 금속인 Na를 함침 및 물리적 혼합 방식으로 도입하여 각각의 성능을 비교하였다. 제조된 촉매는 3.5 MPa, 330 ℃, H₂/CO₂ = 3의 가스 조성비에서 공간속도 4,000 mL h^-1 g_cat^-1 조건으로 반응성을 평가하였다. 두 가지 촉매를 비교한 결과 Na를 함침한 경우 Na가 촉매 전체에 균일하게 분산되어 있지만 물리적 방법으로 혼합한 촉매는 상대적으로 표면에 위치하였다. 또한 Na를 함침한 촉매가 더 높은 액체 탄화수소(C₅₊) 수율과 낮은 CO 선택도를 보였다. 결론적으로 촉매 내의 Na 분포가 반응에 미치는 영향을 파악하였으며 도입 방식을 통해 이를 조절할 수 있음을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제17권1호
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• pp.73-79
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• 2002

본 연구에서는 C. ljungdahlii를 이용하여 일산화탄소로부터 에탄올 생성 방법을 최적화하였다. 먼저 Clostridium ljungdahlii ATCC 55383을 이용하여 일산화탄소 소비속도에 대한 kinetic model과 그에 따른 여러 가지 상수값을 계산하기 위한 실험을 수행하였다. 이 결과 일 산화탄소 소비속도 data에 Michaelis Menten식이 잘 적용됨을 알수 있었고 기울기 값 $K_m/V_{max}$ max 및 y-절편값 $1/V_{max}$로부터 구한 $V_{max}$는 37.14 mmol/L-hr-O.D. 그리고 $K_{m}$은 0.9516 atm임을 알 수 있었다. C. ljungdahlii에서의 ethanol의 생성에 미치는 pH와 질소원의 영향을 실험한 결과 세포성장에는 pH 5.5와 YE첨가가 에탄올 생성에는 pH 4~4.5, ammonium solution $(NH_4Cl+(NH_4)_2SO_4$)첨가가 필요한 것으로 확인되었다. 따라서 pH 5.5와 YE 0.5%에서 C. ljungdahlii를 배양한 후 pH 4.5로 shift하고 ammonium solution을 계속 첨가한 경우 세포농도 0.D. 0.25에서 약 3.6 g/L의 에탄올 생성을 얻었으며 이것은 pH 및 질소원 shift가 없는 경우에 비하여 약 20배 이상 에탄을 생성양이 증가된 수치이다. 이를 바탕으로 pH shift 후 N source로서 ammonium solution을 지속적으로 공급하여 주면서 fermenter를 이용한 일산화탄소로부터 에탄을 최적화를 수행하였고 이 결과 최대 specific ethanol production rate 0.49 g ethanol/L.hr.O.D.를 얻을 수 있었으며 생성된 최종 에탄을 농도는 25 g ethanol/L에 달하였다. 이 결과를 이용하여 높은 세포농도를 얻기 위하여 세포성장에 도움을 주는 탄소원 실험을 수행하였고 이 결과 glucose를 이용한 세포성장후 일산화탄소로 전환하는 방법을 fermenter에 적용하여 pH 5.5, 400 rpm 조건에서 glucose를 feeding하여 O.D. 3.4가지 자라게 한 후 ammonium solution을 첨가하여 주면서 일산화탄소를 소비하는 시점가지 약 10시간 동안 CO adaptation을 실시하여 일산화탄소의 소비속도가 충분한 속도에 달했을 때 pH를 5.5에서 4.5로 낮추어 주었고 그 후 간헐적으로 ammonium solution을 feeding한 결과 얻어진 최종 에탄을 생성량은 45 g/L 이었다. 특히 약60시간 이내에 45 g/L 정도의 ethanol을 생성 함으로써 0.75 g ethanol/L.hr의 ethanol 생산성을 확보 할 수 있었다. 또한 C. ljungdahlii이 에탄을 내성을 실험한 결과 약 50 g/L 정도의 에탄올에는 큰 성장 장애를 받지 않는 것으로 나타나 이 균주를 이용한 산업체 부생가스로부터의 에탄을 생산 가능성을 더하여 주고 있다. 현재 본 연구진에 의하여 C. ljungdahlii를 이용하여 long term operation시의 cell viability 유지를 위한 세포성장과 에탄을 생성을 완전히 분리시킨 2 bioreactor system의 연구 및 일산화탄소로부터 높은 농도의 에탄올을 생성하는 독창적인 새로운 균주가 분리되어 현재 실험 진행 중이다.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제1권1호
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• pp.33-41
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• 1967

The metabolic patterns of C-1 and C-6-carbon atoms of glucose were observed in the tissue homogenates of the Ehrlich ascites tumor tissue which was incubated for 3 hours in the Dubnuff metabolic shaking incubator. $C^{14}-1-and\;C^{14}-6-glucose$ were used as tracers. The glucose media in which tissue homogenate was incubated was kept at a concentration of 200mg% glucose of carrier and appropriate amount of $C^{14}-1-or\;C^{14}-6-tracer$. At the end of 3 hour incubation, respiratory $CO_2$ samples trapped by alkaline which is placed in the tenter well of incubation flask were analyzed for the total $CO_2$ production rates and their radioactivities. The tissue homogenate samples after incubation were analyzed for their concentrations of glucose, lactate, pyruvate and glycogen and calculations were made on the glucose consumption rate, pyruvate and lactate accumulation rates. The following results were obtained. Data obtained in each group are as follows: 1. In the tissue homogenate, which was incubated with $C^{14}-1-glucose as a substrate, total $CO_2$ production rate averaged $19.0{\pm}5.0{\mu}M/hr/gm$ and the mean specific activity of respiratory $CO_2$ was $840{\pm}296\;cpm/mgC.$ Relative specific activity (RSA) which means the fraction of $CO_2$ derived from medium $C^{14}-1-glucose$ to total $CO_2$ production rate was calculated by ratio of SA of respiratory $CO_2$ and medium $C^{14}-1-glucose.$ RSA was $14.3{\pm}5.0%,$ Accordingly actual $CO_2$ production rate from medium $C^{14}-1-glucose$ showed a mean value of $2.79{\pm}1.35\;{\mu}m$ of which amount was equivalent to the mean value of total glucose consumption rate $(RGDco_2)$, namely, $5.1{\pm}1.3%.$ Lactate and pyruvate appearance rates averaged $7.13{\pm}1.26\;and\;0.21{\pm}0.02{\mu}M/hr/gm,$ respectively. Assuming that these 3 carbon compounds appeared in the medium were derived from glucose, calculations were made that relative glucose disappearance rate into lactate $(RGD_L)$ was $38.0{\pm}5.4%\;and\;RGD_P$ was $1.23{\pm}0.03%.$ Therefore, about 43.3% of the total glucose consumed were accounted for by conversion into the respiratory $CO_2$, lactate and pyruvate. 2. In the second group, which was incubated with $C^{14}-1-glucose$ as a substrate, glucose consumption rate, lactate and pyruvate appearance rates showed almost the same order as the values of the $C^{14}-1-glucose$ substrate group. However, RSA was remarkably decreased showing a mean value of $1.02{\pm}0.13%.$ This fact means that the C-6 carbon of glucose take the minor part in the oxidative metabolism of glucose. The glycogen level in both substrate tissue homogenate showed less than 0.3% of tissue weight. These low value suggested that there was an inhibition of carbohydrate synthesis in the Ehrlich ascites tumor tissue. 3. The catabolic pathway of glucose in the tumor tissue were analyzed on the basis of Bloom's principle from the values of RSA. It was found that in the tumor tissue more than 90% of $CO_2$ derived from glucose were oxidized via the alternate pathway other than principal EMP-TCA cycle such as hexose monophosphate pathway (HMP). From the data described above, it was assumed that in the Ehrlich tumor tissue anaerobic glycolysis proceeds normally although, the oxidation of products of anaerobic glycolysis via the TCA cycle is inhibited resulting in the accumulation of lactate and almost all of oxidative energy from glucose is released by oxidative pathway such as HMP.

• 전기화학회지
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• 제23권4호
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• pp.105-112
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• 2020

리튬이온 이차전지용 음극 활물질 중 전환반응을 거치는 전이금속 산화물은 높은 용량을 지니고 있으나, 아직 해결되어야 하는 여러 문제점을 지니고 있다. 본 연구에서는 새로운 음극 활물질로써 망간 피로인산화물(Mn₂P₂O₇) 및 니켈 피로인산화물(Ni₂P₂O₇)과 이를 포함하는 탄소 복합물질을 고상법으로 간단하게 합성하였다. 망간 피로인산화물 및 니켈 피로인산화물의 초기 가역용량은 각각 333 및 340 mAh g^-1의 용량을 나타내었으며, 탄소와 복합재료를 구성하면 각각 433 및 387 mAh g^-1로 가역용량이 증가하였을 뿐만 아니라 초기효율도 약 10% 정도 향상되었다. 망간 피로인산화물과 탄소와의 복합재료로 구성된 활물질이 가장 높은 초기용량과 효율을 지니며, 사이클 성능도 가장 우수하였다. 다중 음이온을 포함하는 망간 피로인산화물은 망간 산화물인 MnO와 비교하였을 때, 음이온의 질량이 크기 때문에 무게당 용량은 낮았지만, 전압곡선이 기울기를 지니는 형태를 나타내면서 충전(lithiation)전압은 0.51에서 0.57 V (vs. Li/Li⁺)로 높아지고, 방전(delithiation)전압은 1.15에서 1.01 V (vs. Li/Li⁺)로 낮아졌다. 따라서, 충전과 방전에서의 전압차이가 0.64 에서 0.44 V로 크게 감소하므로 전지의 전압효율이 개선되며, 방전과정에서 음극전위가 낮아지게 되어 완전지의 작동전압을 높일 수 있다.

• 한국산림과학회지
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• 제100권4호
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• pp.630-638
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• 2011

본 연구의 목적은 북한지역의 REDD 탄소배출권 잠재량과 그 사업비용을 추정하여 REDD 사업의 경제적 타당성을 가늠해 보는 데에 있다. 북한지역의 REDD 잠재량은 국제통계의 1990년부터 2010년까지의 산림면적과 인구수를 활용하여 산정하였으며, REDD 사업비용은 북한에서 단위면적 당 생산할 수 있는 식량을 남한이 지원해준다고 가정하고, 농업 부문의 토지기회비용을 활용하여 간접 추정하였다. 북한지역의 산림전용을 참조수준 대비 25% 감소시키는 시나리오를 적용했을 때의 REDD 탄소배출권 잠재량은 20년간 4,232만~5,290만$tCO_2eq.$으로 추정되었다. 이는 우리나라 중기 온실가스 감축 목표의 28~35%에 해당하는 양이다. 한편, 북한지역에서 산림 농지로 전용한 곳에서 농사를 지을 때 얻을 수 있는 수익과 같은 수준의 REDD 사업의 수익이 보장되는 REDD 크레딧 가격, 즉 REDD 사업의 손익분기가격은 산림의 비영속성에 대한 위험율을 20%로 가정할 경우 19.19$/$tCO_2eq.$으로 추정되었다. 이 가격은 2010년 자발적 시장에서 거래된 REDD 탄소배출권 가격인 5$/$tCO_2eq.$보다 높아 경제적 타당성이 없는 것으로 나타났다. 하지만 REDD 사업이 탄소 흡수 이외에 공편익을 제공한다는 점에서는 선행연구에서 제시한 산림소실에 의한 온실가스 배출의 사회적 한계비용인 20$/$tCO_2eq.$보다 낮다는 점에서 그 타당성을 인정할 수 있다. 북한에서의 REDD 사업의 타당성은 위험율에 의해 결정된다고 할 것이다. 따라서 북한지역 REDD 사업의 경제적 타당성을 담보하기 위해서는 북한 정부와 주민들의 사업에 대한 확고한 보장과 참여가 필요하다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제61권4호
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• pp.605-614
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• 2022

인류는 기후변화와 인구 구성 비율의 급격한 노령화 라는 두 가지 커다란 생존을 위협하는 문제점에 직면해 있다. 기후변화는 경제 발전과 운송 수단의 발달로 화석 연료 사용 증가에 따른 대기 중 온실가스 농도가 증가한 결과이고, 인구 구성 비율의 노령화는 선진국의 의 생명과학 기술 발전과 개인 위생의 증진으로 기대 수명이 증가한 결과이다. 돌이킬 수 없는 전 지구적인 기후변화를 피하기 위해서는 빠른 기간 내에 온실 가스의 배출이 없는 탄소 제로 경제로 전환을 해야 한다. 이 목표를 달성하기 위해서는 농업 중 온실가스의 발생이 가장 많은 낙농축산업을 저탄소 경영방식으로 전환하고 동시에 소비자들의 저탄소 식품들에 대한 인식의 변화가 필요하다. 현재 지구상 이용 가능 초지 중 77%가 가축용 사료 재배에 활용되지만, 인간이 섭취하는 전체 단백질의 37%와 총 열량의 18%만이 낙농축산업에서 얻어질 뿐이다. 그러므로, 가축보다 온실가스 배출량, 물의 사용량이 적고, 사육 공간이 작아도 되며 사료전환율이 높은 식용 곤충을 단백질원으로 활용해야 할 필요성이 있다. 이와 더불어 건강기능 증진 효과가 있다고 과학적으로 밝혀진 누에와 같은 곤충들의 기능성을 활용하여 현재 치료 방법이나 예방법이 확립되지 않은 퇴행성 질환들을 예방하고 치료를 촉진시킬 수 있는 기능성 식품 개발이 필요하다. 곤충은 동물 중 가장 오래 전에 지구상에 나타났고, 인간의 생존 유무와 상관없이 앞으로도 빠르게 진화를 하여 지구의 환경 변화에 적응하고 번성할 것이다. 그러므로, 다양한 식용 곤충과 누에를 포함한 약용 곤충을 이용한 산업은 현재 인류가 직면한 문제를 해결하여 미래에 인간이 지구에서 생존하고 번영할 수 있는 중요한 받침돌이 될 것이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권2호
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• pp.181-191
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• 2024

석회석은 시멘트의 주원료로써 90% 이상을 사용하고 있으며, 고온 소성 과정에서 및 석회석의 탈탄산 반응으로 많은 양의 CO₂를 배출한다. 이에 석회석 사용량 저감을 위해 원료를 대체할 수 있는 부산물에 관한 연구들이 진행 중이다. 또한 광물 탄산화는 기체인 CO₂를 탄산염 광물로 전환하는 기술로 산업시설에서 배출되는 CO₂를 포집하여 광물로 저장 및 자원화할 수 있다. 한편, 건설폐기물은 계속적으로 증가하는 추세로, 폐콘크리트는 많은 부분을 차지하고 있다. 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄를 통해 순환골재로써 활용되고 있으나 이때 발생하는 폐콘크리트 미분말은 유효하게 재이용 되지 못하고 대부분 폐기 또는 매립되는 실정이다. 이에 본 연구에서는 폐콘크리트를 석회석 대체재로써 활용하여 광물 탄산화 기술을 적용할 수 있는 이산화탄소 반응경화 시멘트 제조 가능성을 확인하고자 한다. 폐콘크리트 미분말 치환율 및 이산화탄소 반응 경화 시멘트의 주요 광물이 생성되는 조건인 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에 따른 광물 분석 결과, 폐콘크리트 미분말 치환율과 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비가 높을수록 주요 광물인 Pseudowollastonite와 Rankinite 생성량이 증가하였다. 또한 세 가지 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에서 공통적으로 폐콘크리트 미분말을 50% 치환한 경우 Gehlenite가 생성되었으며, 생성량 또한 유사하였다. 이는 콘크리트 미분말에 함유하고 있는 Al₂O₃ 성분이 CaO와 SiO₂와 반응하여 Gehlenite가 합성된 것으로 판단된다. Gehlenite의 경우 Pseudowollastonite와 Rankinite와 같이 광물 탄산화를 통해 탄산염 광물인 CaCO₃를 생성하는 산화물로써 이는 Al₂O₃가 함유된 산업부산물을 원료로 사용하는 경우 이산화탄소 반응경화 시멘트의 광물로써 활용이 가능할 것으로 기대한다.