• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.596-601
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• 2020

SiC는 큰 밴드 갭 에너지를 갖고, 불순물 도핑에 의해 p형 및 n형 전도의 제어가 용이해서 고온용 전자부품소재로 활용이 가능한 재료이다. 따라서 국내 부존 규조토의 고부가가치 활용을 위해 정제 규조토로부터 합성한 β-SiC 분말의 열전물성에 대해 조사하였다. 정제한 규조토 중의 SiO₂ 성분을 카본블랙으로 환원 탄화 반응시켜 β-SiC 분말을 합성하고, 잔존하는 불순물(Fe, Ca 등)을 제거하기 위해서 산처리 공정을 행하였다. 분말의 성형체를 질소 분위기 2000℃에서 1~5시간 소결시켜 n형 SiC 반도체를 제작하였다. 소결시간이 길어짐에 따라 캐리어 농도의 증가 및 입자간의 연결성 향상에 의해 도전율이 향상되었다. 합성 및 산처리한 β-SiC 분말에 내재하는 억셉터형 불순물(Al 등)로 인한 캐리어 보상효과가 도전율 향상에 저해하는 요인으로 나타났다. 소결시간이 증가함에 따라 입자 및 결정 성장과 함께 적층 결함 밀도의 감소에 의해 Seebeck 계수의 절대값이 증가하였다. 본 연구에서의 열전 변환 효율을 반영하는 power factor는 상용 고순도 β-SiC 분말로 제작한 다공질 SiC 반도체에 비해 다소 작게 나타났지만, 산처리 공정을 정밀하게 제어하면 열전물성은 보다 향상될 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제39권3호
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• pp.171-177
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• 2020

BACKGROUND: Recently, biomass conversion from agricultural wastes to carbon-rich materials such as biochar has been recognized as a promising option to maintain or increase soil productivity, reduce nutrient losses, and mitigate greenhouse gas emissions from the agro-ecosystem. This experiment was conducted to select an optimum conditions for enhancing the NH₄-N adsorption capacity of rice hull activated biochar. METHODS AND RESULTS: For deciding the proper molarity of KOH for enhancing its porosity, biochars treated with different molarity of KOH (0, 1, 2, 4, 6, 8) were carbonized at 600℃ in the reactor. The maximum adsorption capacity was 1.464 mg g^-1, and an optimum molarity was selected to be 6 M KOH. For the effect of adsorption capacity to different carbonized temperatures, 6 M KOH-treated biochar was carbonized at 600℃ and 800℃ under the pyrolysis system. The result has shown that the maximum adsorption capacity was 1.76 mg g^-1 in the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ of pyrolysis temperature, while its non-treated biochar was 1.17 mg g^-1. The adsorption rate in the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ was increased at 62.18% compared to that of the control. Adsorption of NH₄-N in the rice hull activated biochar was well suited for the Langmuir model because it was observed that dimensionless constant (R_L) was 0.97 and 0.66 at 600℃ and 800℃ of pyrolysis temperatures, respectively. The maximum adsorption amount (q_m) and the bond strength constants (b) were 0.092 mg g^-1 and 0.001 mg L^-1, respectively, for the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ of pyrolysis. CONCLUSION: Optimum condition of rice hull activated biochar was 6M KOH at 600℃ of pyrolysis temperature.

• 기술혁신연구
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• 제22권2호
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• pp.51-75
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• 2014

네덜란드 등 많은 유럽 국가들은 다양한 영역에서 지속가능한 사회 기술시스템으로의 전환을 시도하고 있다. 우리나라에서도 2000년대 들어 "저탄소 녹색성장", "창조경제" 등을 새로운 국가발전 패러다임으로 제시하고, 경제 사회 혁신 전반과 관련된 시스템 전환을 강조하고 있다. 우리나라를 비롯해 시스템 전환을 시도하는 많은 국가들은 공통적으로 다양한 소규모의 전환 실험을 통해 성공의 가능성을 탐색하고 이를 확산시켜 나가는 전략적 니치 전략을 취하고 있으며, 전환 실험의 공간으로서 도시 지역 마을의 역할을 강조하고 있다. 본 연구는 지속가능한 사회 기술시스템을 위한 국내외 전환 실험 사례를 비교 분석하였다. 국외 사례로는 MUSIC 프로젝트를, 국내 사례로는 저탄소 녹색마을과 서울시 햇빛발전을 살펴보았다. 이들 3개 사업의 내용과 전환 과정, 그 의의와 평가를 살펴보고 지속가능한 시스템으로의 전환을 위한 정책적 시사점을 도출하였다. 분석 결과 국내외 전환 실험 사례는 지향 가치 비전 목표는 유사하나 실제 전환 내용 및 과정은 차이를 보였다. 이는 각 국가 및 도시가 가진 제도적 특성과 사회적 경제적 맥락의 차이가 반영된 것으로 볼 수 있다. MUSIC 프로젝트의 경우 정부와 민간 간의 협력뿐만 아니라 사회주체들의 활발한 연계 협력을 통해 전환의 추동성을 확보하고자 했다는 점에서 주목할 필요가 있다. 국내 외 사례 모두 시스템 전환이 성공하기 위해서는 위로부터의 적극적인 관심과 지원, 아래로부터의 인식 전환과 신뢰 구축뿐만 아니라 실험 학습을 이끌어낼 수 있는 관련 주체 간의 개방적 협력적 거버넌스 구축이 중요하다는 것을 보여주고 있다.

• 공업화학
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• 제20권2호
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• pp.159-164
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• 2009

제5류 위험물에 속하며 폭발성기를 가진 azido기$(-CH_2N_3)$, nitrato기$(-CH_2ONO_2)$ 그리고 hydrazino기$(-CH_2N_2H_3)$로 치환된 옥세탄 고폭 화약류의 단량체들을 산 촉매하의 중합반응에 관하여 반응성, 반응메카니즘, 반응과정에 대하여 알아보고자 형식전하, 생성열, 에너지 준위를 반경험적인 MINDO/3, MNDO, AM1 방법 등을 사용하여 이론적으로 고찰하였다. 옥세탄 고폭 화약류의 친핵성 및 염기성은 옥세탄 산소원자의 음전하크기로 설명할 수 있고, 산 촉매하의 중합반응은 성장단계에서 옥세탄의 반응성은 중심 탄소원자의 양전하크기와 친전자체의 낮은 LUMO 에너지에 좌우됨을 알 수 있었다. 옥세탄 고폭 화약류의 전환되는 과정은 oxonium 이온과 carbenium이온의 안정화 에너지(13.90~31.02 Kcal/mole)를 비교하여 보면 carbenium 이온이 더 유리함을 예측 할 수 있었다. 또한, 평형상태에서 oxonium 이온과 carbenium 이온의 농도가 반응 메카니즘을 좌우하며, 산 촉매하의 중합반응 형태와 계산을 기초로 하여 빠른 평형을 예상하여 볼 때 선폴리머(prepolymer) 성장단계에서 $S_N1$ 메카니즘이 $S_N2$ 메카니즘보다 빠르게 반응 할 것으로 예측되었다.

• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.568-573
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• 2008

열중량 분석기(TGA)를 이용하여 승온속도를 0.5, 1.0 및 $2.0^{\circ}C/min$으로 변화시키면서 nylon-6 재질 폐어망과 선박용 폐윤활유 혼합물에 대한 열분해반응 특성 연구를 수행하였다. 폐어망은 $300^{\circ}C$부터 열분해반응이 시작되었으며, 각각의 승온속도에서 열분해반응은 $360{\sim}440^{\circ}C$ 구간에서 급격하게 진행되었다. 폐어망과 폐윤활유를 혼합하여 열분해할 경우 각각을 열분해할 때보다 낮은 온도에서 열분해 반응이 진행되었으며 열중량 변화곡선의 형태도 각각을 열분해 했을 때와 구분되었다. 열중량 분석을 통해서 얻은 데이터는 미분법으로 열분해반응 활성화에너지 및 빈도인자를 구하였다. 혼합물의 열분해반응 전환율이 5~95%일 때 활성화에너지는 98~427 kJ/mol 내에 분포하였다. 미분반응기를 이용하여 반응온도 $440^{\circ}C$에서 반응시간 80 min 동안 열분해반응 실험을 수행한 결과 폐어망, 폐윤활유 및 혼합물은 특정한 탄화수소화합물에 대한 선택성은 나타나지 않았으며, 생성된 오일의 탄소수 분포는 대부분 $C_{22}$ 이하였다.

• 공업화학
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• 제18권6호
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• pp.618-624
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• 2007

Cu/Fe/Zr 혼합 산화물 매체 상에서의 2단계 열화학 메탄 개질 반응을 고정층 적외선 반응로를 이용하여 수행했다. 첫 번째 단계에서 금속 산화물은 CO, $H_2$ 및 환원된 금속 산화물을 생성하기 위하여 1173 K의 온도에서 메탄으로 환원되었다. 두번째 단계에서 환원된 금속 산화물은 $H_2$와 금속 산화물을 생성하기 위하여 973 K의 온도에서 재산화되었다. 본 연구에서는 Cu/Fe/Zr 혼합 산화물 내 Cu 첨가량에 따른 반응 특성과 사이클 반응을 평가하였다. Cu/Fe/Zr 혼합 산화물 매체 내 Cu 첨가량 증가에 따라 첫 번째 단계에서 $CH_4$ 전환율, $CO_2$로의 선택성 및 $H_2/CO$ 몰 비는 증가하였으며, CO로의 선택성은 감소하는 경향을 나타냈다. 한편, 두 번째 단계에서 $H_2$ 생성량은 Cu 첨가량 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났다. Cu의 첨가량이 x = 0.7인 $Cu_xFe_{3-x}O_4/ZrO_2$ 매체는 내구성이 우수한 매체임을 지시하듯이 10회의 사이클 순환 반응에서 우수한 재생 성능을 나타냈다. 더 나아가 물 분해 단계에서 침적된 탄소의 가스화 반응은 매체 내 Cu 첨가에 의해 촉진되었다.

• 청정기술
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• 제23권2호
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• pp.121-132
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• 2017

온실가스 배출과 지구온난화 문제로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 개발 및 확산의 필요성이 증가하고 있는데, 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다. 수소는 지구상에서 가장 많이 존재하는 원소이며, 화석연료, 바이오매스 및 물 등 다양한 형태로 존재한다. 수소를 연료로 사용하기 위해서는 경제적인 방법뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법으로 생산하는 것이 중요하다. 수소생산방법에는 전통적 방법인 화석연료 개질반응을 통한 생산과 재생가능한 방법인 바이오매스 및 물을 이용한 생산으로 나뉜다. 화석연료를 이용한 수소생산은 습윤개질반응, 자열개질반응, 부분산화반응 및 가스화반응 등 열화학적 방법으로 가능한데, 이를 청정에너지원으로서 사용하기 위해서는 수소생산과 더불어 이산화탄소 포집이 필요하다. 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효과적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다. 물분해를 통한 수소생산이 가장 청정한 수소생산기술이지만 태양광, 태양열, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로부터 충분한 에너지공급이 가능해야 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.156-162
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• 2017

CuO의 함량이 반응활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CuO(x)/0.3Al-0.7Ce (x = 2~20 wt%) 촉매를 함침법으로 제조하고 저온 CO 산화반응을 수행하였다. CuO(10)/0.3Al-0.7Ce 촉매가 반응물 중 수분의 존재 유무에 관계없이 가장 우수한 반응활성을 나타내었다. 수분의 존재는 활성점에 CO와의 경쟁흡착으로 활성점이 감소하여 50% CO 전환율 온도인 $T_{50%}$가 약 $50^{\circ}C$ 고온으로 이동되어 관찰되었다. $N_2O$-적정실험으로 구한 구리 표면적과 CO-펄스 실험으로 계산된 격자산소의 양은 CuO의 함량 증가에 따라 증가하였고, CuO(10)/0.3Al-0.7Ce 촉매에서 최대화되었다. 이러한 특성 분석결과는 사용된 촉매의 CO 산화반응에 대한 $T_{50%}$의 경향과 잘 일치하였다. 위의 특성분석 결과로부터, CuO(x)/0.3Al-0.7Ce 촉매의 CO 산화반응에 대한 반응성은 구리 표면적과 격자산소의 양과 밀접하게 관련된다고 결론지을 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.394-402
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• 2013

티타늄화합물과 티타늄부톡사이드를 각각 디아민과 결합시켜 새로운 구조의 중합촉매를 개발하였으며, 이들은 부타디엔의 삼중고리화를 통한 싸이클로도데카트리엔(CDT)의 합성반응에 대해 높은 촉매활성을 나타내었다. CDT합성반응은 고압식 액상반응기를 사용한 배취형 반응계에서 수행하였으며, 반응온도, 촉매의 종류, 촉매량, Al/Ti의 몰비 및 고정화방법 등이 생성물 CDT의 생성수율에 미치는 영향을 관찰하였다. 디아민과 4염화티타늄을 1:1로 결합시킨 촉매는 생성물 CDT에 대하여 90% 이상의 높은 선택성을 보였다. 생성된 CDT 중의 TTT/TTC 입체이성체비는 티타늄에 결합된 디아민의 종류와 Ti/디아민의 비율 등에 따라 달라졌다. 이들 균일계 착체는 담체상에 고정화시켜 사용할 수 있었으며, 티타늄 주촉매는 반응 중 추출되지 않고 활성을 유지하면서 여러 번 사용이 가능하였다. 실리카 담체보다는 탄소담체를 사용하여 티타늄화합물을 고정한 촉매가 보다 높은 활성을 보였으며, 특히 아미노실란 만을 중합시켜 제조한 담체에 티타늄을 결합시키면 BD의 전환율도 높고 CDT에 대한 선택도도 높게 나타났다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.1-13
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• 2014

리튬이온 배터리는 전기화학 에너지 저장 및 변환 기기에서 가장 높은 수준의 기술력을 기반으로 개발된 셀이며, 여전히 높은 에너지 밀도와 충방전 안정성이 높아서 가장 매력적인 배터리의 부류로서 평가받고 있다. 최근 급속한 대형 에너지 저장 응용시스템의 개발이 이루어지면서 기존의 그래파이트 전극을 대체하기 위한 새로운 음극물질의 개발이 요구되고 있다. 게르마늄과 실리콘은 이론적 에너지 용량이 높아서 다음 세대 리튬 배터리의 적합한 물질로 평가받고 있으며, 특히 게르마늄은 실리콘에 비해 충방전에 따른 부피변화가 상대적으로 적고, 리튬이온의 동력학 거동이 용이하며, 높은 전기전도도 특성이 있다. 본 총설에서는 우선 리튬이온 배터리의 기본 원리를 소개하고, 배터리 특성을 최대한 발휘할 수 있는 이상적인 음극 물질의 구조와 특성을 살펴보고자 한다. 다음 세대 음극물질로 고려되고 있는 게르마늄 복합체가 어떻게 현재의 리튬 배터리를 개선할 수 있을지를 논의하려고 한다. 그리고 최근 시도되고 있는 연구동향에 대한 소개를 끝으로 리튬이온 배터리의 고에너지 밀도화에 대한 참고문헌이 될 수 있기를 바란다.