• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.258-263
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• 2017

본 연구에서는 글루코스 산화효소(glucose oxidase, GOx), 고분자인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI), 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 벤조퀴논(benzoquinone, BQ)을 이용하여 글루코스 바이오연료전지를 위한 바이오 촉매를 합성하였다. 이를 위해, 지지체인 PEI/CNT 복합체에 BQ를 정전기적 인력을 통해 물리적으로 포집한 뒤, GOx를 담지시켜 합성하였다. 이는 기존에 전자 매개체로서 전해질에 풀어서 사용했던 BQ를 전해질이 아닌 촉매 내에 포집하여 촉매를 구성하였다는 개선점이 크며, 그 결과, BQ가 포집되지 않은 촉매 대비, 1.9배 상승한 $34.16{\mu}A/cm^2$의 최대전류밀도를 얻음을 통해 촉매활성이 개선되었음을 증명하였고, 바이오연료전지의 산화극 촉매로 이용 시, BQ가 포집되지 않은 촉매를 이용한 바이오연료전지에 비해 1.2배 상승한 $0.91mW/cm^2$의 최대출력밀도를 얻었다. 이를 통해 바이오연료전지의 산화극을 위한 촉매로서 GOx와 함께 담지된 매개체 BQ를 포함한 촉매 제조 가능성을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제11권6호
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• pp.3-11
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• 2002

최근 전자산업의 발달로 인하여 폐 인쇄회로기판(PCB) 발생량이 증대되고 있으며 이는 유해물질 및 유가금속을 함유하고 있어 환경오염의 방지 측면 및 유용자원의 회수 측면에 있어서 재활용이 시급하다. 또한, 자동차의 배출가스 내의 대기오염 물질의 저감을 위하여 장착된 자동차 촉매에 백금족 금속이 함유되어 있어 폐기되는 자동차 촉매에서의 유가금속 회수 또한 필요하다. 이러한 유가금속을 회수하기 위하여 본 연구에서는 건식방법의 일종으로 고온처리에 의하여 발생하는 유해물질이 적으며 공정이 매우 안정적이라고 알려진 아크 전기로를 이용한 회수 방안을 고찰하였다. 생석회, 전로슬래그, 동슬래그를 사용하여 용제의 종류에 따른 유가 금속의 회수율을 관찰하였으며 직류 및 교류에 의한 영향 그리고 전류의 방향에 따른 유가 금속의 회수율을 살펴보았다. 용제의 종류에 따른 회수율에 있어서 전로슬래그나 동슬래그를 용제로 사용하는 것이 생석회에 비해 용융회수에 더 유리함을 파악하였다. 폐 PCB에 존재하는 유가 금속의 회수에 있어서 직류 및 교류의 영향에 대한 결과는 전체적으로 직류 기저 消 경우가 높은 회수율을 나타내었으며 이는 자동차 폐촉매의 경우에도 같은 양상이 관찰되었다. 폐기되는 PCB 및 자동차 촉매에서의 유가 금속 회수에 관한 본 연구에서 아크로처리에 의한 유가금속의 회수율은 평균적으로 95～97%정도로 상당히 높은 것으로 관찰되었다.

• KSBB Journal
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• 제10권4호
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• pp.449-454
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• 1995

대두유 및 미강유의 찌꺼기유내에 존재하는 고부가가치의 토코페롤을 농축하기 위하여, 찌꺼기유중의 불포화 유라지방산의 제거에 에타서l시스반응을 적용하고 그에 따른 농축효과에 관하여 연구하였다. 함유된 스테롤은 흔합용매법에 의해 제거하였고, 메타세시스반응은 헬륨분위기의 회분삭반응기를 사용하였다. 대두유 및 미강유의 찌꺼기유에 함유되어 있는 토코페롤은 헥산용매중에서 또는 공기존재하에서 가열하면 쉽게 소실되었다. 스테롤을 제거한 여액의 에타세시스반응에 있어서, 사용한 $Re_2O_7/Al2O_3$ 촉매는 12.8% (w/w)의 담지율이 가장 좋았는데, 이는 고담지율에서의 [$Re_2O_7$]과 테트라에틸주석이 반응하여 메타세시스에 유효한 활생종을 생성하기 때문으로 생각되었다. 촉매량은 원액 109당 O.5g의 경우가 최적이었으며, 반응온도는 $25^{\circ}C$가 가장 좋았다. 이 사살들로부터 찌꺼기유중의 토코페롤을 새로운 메타세시스반응에 의해 고농도로 항축할 수 있음을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.813-818
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• 2008

고체 산화물 연료전지(SOFC)에서 Ni/YSZ 음극 촉매를 이용한 내부 개질 반응 시 코크 형성에 의한 촉매 비활성화 문제점을 개선하기 위해 음극에 여러가지 조촉매(Ce, Co, Cu, Cr, Mn, Pd, K, $K_2Ti_2O_5$)들을 첨가하여 그 영향을 조사하였다. $H_2O/CH_4=1.5$ 몰비, 800의 반응 조건하에서 수증기 개질 반응을 행한 결과 전이금속산화물들은 코크형성을 억제하는 효과가 없었고 메탄전환율도 오히려 감소하였다. Potassium을 담지한 Ni/YSZ의 경우는 초기에는 뚜렷한 코크형성 억제 효과가 있었으나 반응 후 42시간이 지나면 휘발에 의한 Potassium함량 감소로 급격한 촉매활성의 저하가 일어났다. 격자 구조에 Potassium이 내장된 $K_2Ti_2O_5$를 5% 혼합한 Ni/YSZ의 경우에는 장기간 운전에도 반응 활성이 줄어들지 않아서 음극 촉매의 코크 억제용 첨가제로 적용될 수 있음을 알았다. 반응시간에 따른 촉매의 비활성화는 촉매 표면에서의 graphidic carbon의 생성 때문으로 밝혀졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권1호
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• pp.118-123
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• 2008

본 연구에서는 multi-walled nanotubes(MWNTs)를 산소-불소 혼합가스로 처리하여, 표면 관능기를 분석하고, 그 처리효과를 조사하였다. 산소-불소 처리된 MWNTs의 표면특성은 FT-IR 그리고 XPS로 분석하였다. 처리된 탄소지지체에 백금 나노입자를 담지시킨 후, 입자 결정성크기와 담지함량을 조사하였다. 위 탄소지지체에 담지된 촉매의 전기화학적 특성은 전류-전압 곡선을 측정하여 분석하였다. 표면분석의 결과로부터, 산소 및 불소를 포함한 화학관능기가 탄소지지체에 도입된 사실을 알 수 있었다. 산소-불소 함량은 처리온도가 $100^{\circ}C$ 일때 최고값을 나타냈다. Pt/100-MWNTs 샘플의 경우, 3.5 nm의 최소의 결정성 크기를 보였고, 9.4%의 가장 높은 담지율을 나타냈다. 그러나, 이보다 높은 온도에서 처리된 샘플의 경우, 결정성 크기가 증가하였고, 담지율은 감소하였다. 이러한 결과를 통해, 결정성 크기와 담지율을 산소-불소 처리온도를 변화시켜 제어할 수 있었음을 제시하였다. 이와 연관되어, 촉매의 전기화학적 활성이 $100^{\circ}C$ 처리까지는 증가하다가, $200^{\circ}C$와 $300^{\circ}C$의 경우에는 감소하였다. Pt/100-MWNTs 샘플은 비교샘플 중에서 최고의 비전류밀도(specific current density)인 120 mA/mg 수치를 나타냈다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.547-553
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• 2007

FER, MFI, MOR, BEA 제올라이트 촉매에서 n-옥탄의 분해반응을 양성자 분해반응(protolytic cracking mechanism) 기구로 해석하여 제올라이트의 세공구조가 생성물 분포와 활성저하에 미치는 영향을 고찰하였다. 세공이 작으면 분해반응이 많이 진행되어 $C_3$와 $C_3{^=}$가 주로 생성되나, 세공이 큰 제올라이트에서는 초기 생성물인 $C_4$와 $C_4{^=}$가 주로 생성된다. MFI 제올라이트에서는 탄소 침적이 억제되어 활성저하가 느리나, FER 제올라이트에서는 탄소가 많이 침적되어 촉매 활성이 빠르게 저하되었다. BEA 제올라이트에서는 탄소가 많이 침적되어도 활성저하가 느리나, MOR 제올라이트에서는 탄소가 조금만 침적되어도 활성저하가 빨랐다. n-옥탄 분해반응의 기구를 단순화하고 탄소 침적에 의한 세공 차폐 정도를 활성저하와 연관지어 반응시간에 따른 전환율 저하 과정을 모사하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.554-559
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• 2007

본 연구에서는 메탄올과 이산화탄소를 이용한 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, 이하 DMC) 의 직접 합성에서 수율 증대를 위하여 주입된 다양한 첨가제의 영향을 살펴보았다. 그리고 첨가제의 주입과 동시에 반응조건을 달리하여 얻어진 반응특성을 살펴봄으로써 필요한 반응조건의 최적화를 살펴보았다. Citric complexation method에 의해 제조된 복합금속산화물 $Ce_{1-x}Zr_xO_2$ 촉매들 가운데, 가장 높은 성능을 지니고 있는 $Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ 촉매가 DMC 합성에서 사용되었다. 황산염(sulfate) 계열, 질산염(nitrate) 계열, 인산염(phosphate) 계열 및 제올라이트 등의 다양한 첨가제가 사용된 가운데 DMC 생성량의 변화가 관찰되었다. 그 결과, $-SO_4$를 지니는 황산염 계열의 $K_2SO_4$ 및 $Na_2SO_4$ 등의 첨가제가 $Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ 촉매와 함께 사용됨으로써 가장 높은 DMC 생성량을 얻었다. 기존의 첨가제 없이 $Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ 촉매가 사용된 경우, 약 0.6 mmol의 DMC 생성량을 얻을 수 있었으며, $K_2SO_4$ 첨가제가 동시에 주입된 경우 가장 높은 0.91 mmol의 향상된 DMC 생성량을 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권1호
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• pp.194-199
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• 2008

본 연구에서는 자트로파 오일로부터 바이오디젤을 생산하는데 적합한 유리지방산의 에스테르화 조건을 검토하였다. 자트로파 오일의 초기 산가는 11.5 mg KOH/g으로, 알칼리 촉매를 적용한 직접 전이에스테르화 공정은 바이오디젤 수율이 낮은 문제가 있어 유리지방산을 산촉매를 사용하여 에스테르화 후 전이에스테르화하는 2단계 반응공정의 적용이 필요하였다. 전처리 공정에 적합한 고체 산 촉매를 도출하기 위해 4가지 고체 산 촉매에 대한 성능 비교 연구를 수행하였으며 Amberlyst-15를 최적 촉매로 선정하였다. Amberlyst-15를 사용한 반응표면분석법(response surface method, RSM)에 의해 구한 최적 전처리 반응조건은 메탄올 6.79%, 촉매 17.14%로, 산가가 0.7 mgKOH/g으로 감소하였다. 전처리 후 알칼리 촉매 KOH를 이용한 전이에스테르화 반응을 가압 회분식 반응기에서 수행하여 바이오디젤을 생산하였다. 그 결과 지방산 메틸 에스터(fatty acid methyl ester, FAME) 함량 97.35%를 비롯하여 산화 안정성 8.17 h, 총 글리세롤 함량 0.125%, 저온필터막힘점(cold filter plugging point, CFPP) $0^{\circ}C$ 등으로 나타났으며 주요 바이오디젤 품질규격을 모두 만족하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.931-937
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• 2008

공정변수의 변화와 반응기의 성능을 정확하게 예측하기 위하여 Water Gas Shift Reaction(WGSR)을 위한 Multi-Tubular Reactor (MTR)의 상세 multiscale 모델링과 모사를 수행하였다. MTR은 비 균일 고체 촉매로 충진 된 4개의 관형반응기와 냉각을 위해 주변을 싸고 있는 shell side로 구성되어 있다. 유체의 흐름과 반응 kinetics가 반응기 성능에 큰 영향을 주고 있는 점을 고려할 때, Computational Fluid Dynamics (CFD)기법과 공정모델링 기법을 포함한 multiscale 방법론의 채택은 자연스럽고 필수 불가결한 일이다. $345^{\circ}C$로 관형반응기 부분으로 유입된 반응물은 반응의 결과 $390^{\circ}C$로 $45^{\circ}C$가량 온도가 증가하였으며, CO의 전환율은 0.89에 이르렀다. 쉘 사이드로 $190^{\circ}C$로 유입된 유체는 쉘 출구에서 $240^{\circ}C$로 약 $50^{\circ}C$ 가량의 온도 증가를 보였으며 이를 통하여 에너지 절감효과를 가져 올 수 있었으며 높은 전환율을 얻기 위해 반응기 부분의 온도를 적절히 제어할 수 있었다. 모사의 결과는 여러 문헌에 보고된 실험 결과와 매우 근접한 값을 나타내 본 연구를 통해 제시된 모델과 모사의 결과가 정확함을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제21권1호
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• pp.53-61
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• 2015

본 연구는 인도네시아 아역청탄인 키데코(Kideco)탄의 촤(char)-이산화탄소 촉매가스화 kinetic분석을 열중량분석기(thermogravimetric analysis, TGA)를 이용하여 수행하였다. 촉매는 탄산칼륨 및 탄산나트륨을 선정하였으며, 석탄과 촉매의 물리적 혼합을 통하여 촤를 제조하였다. 촤-이산화탄소 촉매가스화반응은 탄산나트륨 7 wt%, 850 ℃에서 이산화탄소 농도가 60 vol%일 때 가장 빠른 탄소전환율을 보여주었다. 750~900 ℃ 등온조건에서 촤-이산화탄소 촉매가스화 반응결과, 온도가 증가할수록 탄소전환율 속도가 빨라졌으며, 기-고체 반응모델 shrinking core model (SCM), random pore model (RPM), volumetric reaction model (VRM) 및 modified volumetric reaction model (MVRM)을 실험결과에 적용하였을 때, MVRM이 키데코탄의 가스화반응 거동을 잘 예측하였다. 또한 Arrhenius plot을 통한 활성화에너지는 탄산나트륨을 첨가한 촤가 탄산 칼륨을 첨가한 촤보다 더 우수한 촉매 활성을 보여주었다.