• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.218-226
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• 2022

최근 선진국들은 수소경제 및 탄소중립 사회로의 전환을 위해 수소에너지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이산화탄소(CO₂)를 배출이 없는 친환경적인 수소(H₂) 생산 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 암모니아(NH₃) 분해 수소 제조를 위해 루테늄 알루미나(Ru/Al₂O₃) 분말 촉매와 함께 알루미나 졸(alumina sol)의 무기바인더(inorganic binder)와 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose)의 유기바인더(organic binder)를 사용하여 딥 코팅(dip coating) 방법으로 루테늄 알루미나 메탈 모노리스 코팅 촉매를 제조하였다. 딥 코팅을 위한 촉매 슬러리의 최적 비율로 촉매와 무기바인더의 중량 비율을 1:1로 고정하여 유기바인더 0.1일 때 1회 딥 코팅 시 촉매 코팅양은 61.6 g L^-1이다. 이때 메탈모노리스 표면에 코팅된 촉매 층의 균일한 두께 (약 42 ㎛)와 결정상을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 X-ray 회절분석(X ray diffraction, XRD)을 통해 확인하였다. 또한, 암모니아 분해 수소 제조의 최적 공정조건을 찾고자 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 이용하여 반응온도와 공간속도의 독립변수에 따른 암모니아 전환율에 대한 수치 최적화 회귀식 모델을 계산하였다. 이러한 결과로부터 암모니아 분해 수소생산을 위한 상업적 규모의 공정운전 기본설계 자료로 활용이 가능하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.672-677
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• 2012

Chlorella sp. KR-1 바이오매스에 대한 열분해를 통하여 세포 내 지질을 회수하였다. 중성지질 함량이 10.8%와 36.5%인 두 종류의 KR-1 샘플에 대하여 $600^{\circ}C$에서 열분해를 수행함으로써 지질 함량이 열분해 오일 수율 및 품질 등 반응 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 열분해 결과, 중성지질 함량이 높아 C/H 비가 낮은 샘플이 열분해 전환율 및 오일 수율이 높았다. 저분자량의 유기산, 케톤, 알데히드, 알콜은 두 시료의 열분해에서 모두 발생하였으나 중성지질 함량이 높은 미세조류의 경우 palmitic acid와 oleic acid를 비롯한 유리 지방산의 함량이 높은 대신 질소 함유 유기화합물의 함량은 상대적으로 적었다. 미세조류 열분해 오일은 두 개의 층으로 분리되는데 상부의 경질 분획은 지질 분해에 의하여, 하부의 중질 분획은 당류나 단백질의 분해에 의하여 생성된 것으로 판단되었다. 상부의 경질 분획에는 중성지질의 분해 산물인 유리지방산 이외에 직쇄형 알칸도 상당 부분 포함되어 있었으며 이는 미세조류 열분해시 열분해와 함께 탈카르복실 반응을 비롯한 탈산소 반응이 동시에 일어났기 때문이다. GC 분석을 통하여 생성된 열분해 오일의 품질을 조사하고 지질 추출 방법으로서의 열분해 공정을 평가하였다. 중성지질 함량이 36.5%인 KR-1 샘플의 경우 열분해 수율이 56.9%이며 이 중 경질분획은 68.2%로서 경질분획 만의 수율은 38.8%였다. 또한, 경질분획의 80% 이상이 유리지방산과 순수 탄화수소로 구성되어있어 열분해를 통하여 대부분의 지질을 회수할 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권12호
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• pp.2197-2204
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• 2000

리그닌은 펄프나 제지공장에서 나무의 화학적 처리를 하는 과정에서 생성되는 주요한 부산물이다. 이런 리그닌은 난분해성 물질로서 제지폐수의 생물학적 처리에 어려움을 초래하며, 특히 함량이 높을 경우 혐기성 소화에서 억제(inhibition) 물질로 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 회분실험을 통하여 혐기성 소화에서 온도와 혐기성 소화 슬러지의 양에 따른 고분자 활엽수 리그닌(lignosulfonate, MW $\geq$ 20,000)의 영향을 관찰하였다. 고분자 활엽수 리그닌은 혐기성 소화 초기에는 메탄생성에 강한 억제작용을 하였으나 일정한 시간이 지난 후에는 이런 억제작용은 사라지고 메탄생성이 정상적으로 이루어졌다. 즉, 고분자 활엽수 리그닌은 aceticlastic methanogen에 대해 bacteriocidal 작용보다는 bacteriostatic 물질로서 작용하였다. 리그닌이 첨가되지 않은 대조군의 경우에는 메탄생성이 10일간 이루어지는데 반하여 1.3%, 2.6%와 3.9%의 리그닌이 첨가된 경우에는 같은 양의 메탄올 생성하는데 각각 14.5일, 17.8일 과 21.1일이 소요되었다. 2.6%의 리그닌을 첨가한 경우 초기 8일간은 $30^{\circ}C$ 조건에서의 메탄생성속도가 가장 컸으나 12일째부터 $40^{\circ}C$에서의 메탄생성속도가 급속히 증가하여 14일 후에는 총 메탄생성량이 $30^{\circ}C$를 초과하였다. 그러나 $50^{\circ}C$에서는 줄곧 메탄생성이 거의 이루어지지 않았다. 즉, aceticlastic methanogen에 대한 리그닌의 억제작용을 중온 (mesophilic)보다 고온(thermophilic)에서 더 컸다. 리그닌에 의한 이런 억제작용은 또 리그닌의 양(L)과 초기 혐기성 소화슬러지의 농도(AnS)의 비와 중요한 관계가 있었다. L/AnS의 비가 작으면 작을수록 이런 억제작용은 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 본 실험에서 고분자 활엽수 리그닌의 분해와 탈색은 이루어지지 않았다.