• 센서학회지
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• 제27권1호
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• pp.47-54
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• 2018

In this paper, we describe the thermal characteristics of the output voltages of ethanol gas sensor according to the amount of radiation incident on the infrared sensors located at each focal point of two elliptical waveguides. In order to verify the output characteristics of the gas sensor according to the amount of incident light on the infrared sensor, two combinations of sensor modules were fabricated. Hydrophobic thin film is deposited on one of the reflectors of sensor modules and one of the two infrared sensors was equipped with a hollow disk (10 Ø), and the temperature characteristics of the infrared sensor equipped with the hollow disk (10 Ø) and the infrared sensor without the disk were tested. The temperature was varied from 253 K to 333 K at 10 K intervals based on 298 K. The properties of ethanol gas sensor have been identified with respect to varying temperature for a range of ethanol concentration from 0 ppm to 500 ppm. In the case of an infrared sensor equipped with a hollow disk (10 Ø), the output voltage of the sensor decreased by 0.8 mV and 1 mV, respectively, as the temperature increased. Conversely, the output voltage of the diskless infrared sensor showed an average increase of 67 mV and 57 mV as the temperature increased. The ethanol concentrations estimated on the basis of results show an error of more than 10 % for less than 100 ppm concentration. However, if the ethanol concentration exceeds 100 ppm, the gas concentration can be estimated within the range of ${\pm}10%$.

• 한국기후변화학회지
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• 제7권2호
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• pp.103-110
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• 2016

In this study, we researched the characteristics of $CH_4$ and $N_2O$ emission of the wastewater treatment (WWT) process in the dairy industry. For flux measurements at the air-water interface, a floating dynamic flow-through chamber was used above the water surface. $CH_4$ and $N_2O$ concentration from the WWT process was measured by NDIR (Non-Dispersive Infrared) Analyser. In the study, $CH_4$ and $N_2O$ fluxes results showed a distinct difference for each WWT process. 60% of the GHG emissions which was the highest percentage were from the equalization tank. Reactor tank was second with 27% of the total emissions from the WWT. Aeration tank was third with 12% of the total emissions. The tendency was that the more the wastewater was treated, the less GHGs were emitted. $CH_4$ and $N_2O$ showed the same tendency. This indicates that the concentrations and properties of wastewater could affect the tendency.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권3호
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• pp.372-380
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• 2011

촤-가스화 반응은 반응온도, 반응가스 부분압력, 시스템 총 압력, 입자크기 등 운전조건뿐만 아니라 촤의 화학적 조성 및 물리적 구조의 영향을 받는다. 본 연구에서는 두 종류의 역청탄 촤를 이용하여 반응온도 1,000-$1,400{^{\circ}C}$에서 $CO_{2}$ 가스화시 입자크기의 영향을 관찰하였다. 실험실 규모의 고정식 반응기를 이용하여 대기압 하에서 실험을 수행하였으며 반응가스인 $CO_{2}$(40 vol%)가 반응기에 공급되면 촤와 반응하여 CO를 생성하였다. 촤의 탄소 전환율을 측정하기 위하여 비분산적외선 방식의 CO/$CO_{2}$ 센서가 장착된 실시간 가스분석기를 이용하였다. 실험결과 동일한 온도에서 입자크기가 감소할수록 가스화 반응성은 증가하였으며 온도가 증가할수록 반응성에 미치는 입자크기의 영향은 더욱더 크게 증가하였다. 또한 반응성이 낮은 촤에서 입자크기의 영향은 다소 적게 나타났다. 입자크기와 석탄 종류는 반응모델에도 영향을 주었다. Shrinking core model은 반응성이 낮은 석탄을 잘 묘사했으며 반대로 Volume reaction model은 반응성이 높은 석탄을 잘 묘사하였다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제53권5호
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• pp.475-480
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• 2011

최근 온실가스 감축에 관한 국제적인 관심이 대두되면서 반추가축의 가스발생을 조절하기 위한 연구가 다양하게 시도되고 있다. 본 실험은 섬유질배합사료를 TDN의 유지수준과 섭취수준별 가스 발생량의 증가 정도 및 절식시 감소량을 측정함으로써 반추위내 장내발효에 의한 호흡가스의 정확한 산출근거를 구명하고자 실시하였다. 실험은 43개월 령의 평균체중 $372{\pm}11.2$ kg의 Fistula가 장착된 한우 암소를 공시하여 한우사양표준(2007)에 의거하여 TDN (kg)유지수준의 성장, 200 g/일 및 400 g/일 증체수준으로 TMR 사료를 각각 2회에 걸쳐 급여하였으며 물과 mineral block은 자유 섭식하도록 하였다. 온실가스 측정은 NDIR (Non-dispersive infrared absorption) 센서를 이용한 가스다중검출기를 이용하여 이산화탄소 및 메탄가스를 측정하였으며, 호흡챔버 내 환경온도는 $20^{\circ}C$를 유지하였다. 실험결과 급이 수준별 TDN가가 높을수록 가스발생량이 증가하는 경향을 나타내었으며, 이산화탄소 발생량에서는 유지수준에 비해 200 g/일에서 21.1%, 400 g/일에서 40.6% 수준으로 가스 발생량을 나타내었다. 메탄 발생량은 유지수준에 비해 200 g/일에서 33.5%, 400 g/일에서 69.6% 수준의 가스발생량을 나타내었다. 또한 절식 대사시 3일차부터 이산화탄소 발생량은 8%와 51% 수준으로 급격한 감소를 보였으며 메탄발생량은 각각 15%와 37%의 감소를 나타내었다. 위 결과는 향후 축산분야의 온실가스를 줄이기 위한 사양체계 및 절식대사를 통해 한우의 장내발효에 의한 가스발생조절에 대한 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.505-514
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• 2009

지구온난화 원인물질인 이산화탄소의 신규 흡수제로 serine 칼륨염을 제안하였고, serine 칼륨염의 이산화탄소 흡수특성을 monoethanolamine(MEA)의 결과와 비교하고 평가하였다. 비분산적외선 방식의 $CO_2$ 분석기를 장착한 스크리닝 장치와 흡수평형 측정장치를 이용하여 각 흡수제의 $CO_2$ 흡수/탈거 성능을 속도론적 양적으로 분석하였다. Serine 칼륨염의 유효 $CO_2$ 부하능은 0.425로써 MEA의 0.230보다 거의 두 배나 높았으며, cyclic capacity는 각각 0.354와 0.298로써 serine 칼륨염이 더 우수하였다. 한편 serine 칼륨염의 반응속도는 $CO_2$ 부하능이 0.1 이상에서 급격히 감소하여 MEA의 절반을 유지하였다. 흡수속도 증대를 위해 반응 촉진제로 plperazme과 tetraethylenepentamine을 흔합한 결과 각 경우 포화 $CO_2$ 부하능이 13.7%, 18.7% 증대되었다. Serine의 카르복실기에 서로 다른 종류의 금속을 치환하였을 때 ($Li^+,\;Na^+\;K^+$), serine 칼륨염의 $CO_2$ 흡수량이 나트륨염과 리튬염에 비해 각각 29.2%, 35.0% 높았다. 비슷한 기본구조를 가진 아미노산인 valine과 isoleucine 칼륨염의 흡수실험 결과, 벌키한 side group의 영향으로 인해 흡수속도가 serine 칼륨염에 비해 다소 느렸다. 반응 중 발생하는 침전과 이의 긍정적 이용 방법을 문헌에 근거하여 제안하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.874-882
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• 2019

본 연구에서는, Lab-scale 기포 유동층 가스화기(직경 : 0.11 m, 높이 : 0.42 m)에서 미이용 산림 바이오매스 4종과 폐목재 1종의 가스화 특성을 살펴보았다. 실험은 온도와 연료 주입량을 각각 $800^{\circ}C$, 1 kg/h로 고정하고, ER 0.15-0.3, 가스 유속 $2.5-5U_0/U_{mf}$으로 변화시키면서 진행했다. 층 물질로는 silica sand와 olivine을 사용하였다. 생성 가스의 조성은 NDIR 분석기와 GC를 통해 분석하였으며, 분석 결과 평균적으로 $H_2$ 3~4 vol%, CO 15~16 vol%, $CH_4$ 4 vol%, $CO_2$ 18~19 vol.%으로 미이용 산림바이오매스와 폐목재 모두 비슷한 조성을 보였으며, 생성 가스의 평균 저위발열량은 $1193{\sim}1301kcal/Nm^3$을, 고위발열량은 $1262{\sim}1377kcal/Nm^3$을 나타내었다. 또한, 타르 저감 효과를 알아보고자 층 물질로 olivine을 사용 시 silica sand에 비해 생성 가스 내 C2 이상 성분이 대부분 감소하였고, $H_2$ 함량이 증가하여 타르의 cracking 반응이 생겼음을 확인하였다. 비응축성 타르는 72% ($1.24{\rightarrow}0.35g/Nm^3$), 응축성 타르는 27% ($4.4{\rightarrow}3.2g/Nm^3$) 가량 감소하는 효과를 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.871-877
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• 2018

전 세계적으로 재생에너지의 비율이 증가함에 따라, 재생에너지로부터 생산되는 불연속적이고 간헐적인 에너지 저장 문제가 주목을 받고 있다. 다양한 에너지 저장 시스템(ESS) 중에서 $CO_2$ 메탄화 기술은 타 시스템에 비해 높은 저장 용량과 저장 기간으로 각광 받고 있다. $CO_2$ 메탄화 반응은 발열반응이며, 촉매가 낮은 온도 범위($250-500^{\circ}C$)에서 높은 활성 및 메탄 선택도를 갖는다. 기존의 고정층 방식에 비하여 유동층 반응기는 높은 열전달 특성으로 인해 발열반응에 적합하며, 열전달과 물질 전달이 유리한 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는, 촉매 특성 평가를 위해 기포유동층 반응기(Diameter: 0.025 m, Height: 0.35 m)와 $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ (Ni 70% and ${\gamma}-Al_2O_3$ 30%) 촉매를 사용하였다. 반응 조건은 $H_2/CO_2$ mole ratio: 4.0-6.0, 조업온도 $300-420^{\circ}C$, 조업 압력 1-9 bar 및 $U_o/U_{mf}$ 1-5이었다. 생성 가스의 조성은 NDIR를 통해 분석하였으며, $CO_2$ 전환율은 $H_2/CO_2$ ratio, 압력, 온도가 증가함에 따라 높아지는 경향을 보였다. 이에 반해 가스유속이 빨라질수록 $CO_2$ 전환율은 떨어졌다. 최적의 운전 조건은 $H_2/CO_2$ ratio: 5, 조업온도 $400^{\circ}C$, 조업 압력 9 bar 및 $1.4-3U_{mf}$이었으며 이 때 $CO_2$ 전환율은 99.6%로 나타났다. 본 실험 촉매의 경우 장기 운전 시 촉매 성능 저하가 없이 $CO_2$ 전환율이 일정하게 유지하는 것을 확인하였다.