• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.843-849
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• 2012

매체순환식 가스연소기 산소공여입자로 NiO 계열 산소공여입자를 사용할 경우 고온 조건(> $900^{\circ}C$)에서 온도가 증가함에 따라 환원반응 배출기체 중 CO 농도가 증가하게 되며, 이에 의해 연료전환율과 $CO_2$ 선택도가 감소하게 된다. 이러한 고온 환원반응성 저하를 개선하기 위한 방법으로 매체순환 가스연소기에 적용 가능한 금속산화물들에 대해 온도변화에 따른 평형 CO 농도를 계산 및 비교하여 반응성 개선이 가능한 금속산화물을 선정하였다. 선정된 금속산화물을 NiO 계열 산소공여입자와 물리적으로 혼합하는 방법을 적용하여 고온 환원반응성 개선이 가능한지를 회분식 유동층 실험장치를 이용하여 측정 및 해석하였다. $900{\sim}1000^{\circ}C$ 범위에서 기존 NiO 계열 입자(OCN706-1100) 만을 사용한 경우에 비해 $Co_3O_4$ 계열 입자($Co_3O_4/CoAl_2O_4$)를 10% 혼합한 경우가 연료전환율 및 $CO_2$ 선택도가 높게 나타났으며 환원반응 배출기체 중 CO의 농도가 감소하는 경향을 나타내어 $Co_3O_4$ 계열 산소공여입자를 함께 사용하는 방법으로 고온 환원반응성 개선이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.677-685
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• 2014

직접 탄소 연료전지(DCFC)는 석탄을 비롯한 탄소계 연료의 화학에너지를 직접 전기로 변환시킨다. 특히, 약 10 년 전에 고체산화물 전해질을 사용하고 연료극 매개체로 용융탄산염을 사용하는 고성능 직접탄소 연료전지 시스템이 제안되었다. 이 시스템의 경우, 운전 온도가 증가할수록 고체산화물 전해질의 이온 전도도가 향상되고 전기화학 반응이 활성화되어 성능이 향상되나, 연료극 매개체의 화학적인 안정성 문제발생이 우려된다. 본 연구에서는 탄소-탄산염 혼합 매개체의 고온 안정성을 이해하기 위한 일련의 실험을 수행하였다. 질소 또는 이산화탄소 분위기에서 카본블랙과 혼합된 $Li_2CO_3$와 $K_2CO_3$의 TGA 분석을 수행하였으며, 가열 과정에서 시료로부터 생성되는 가스 성분을 분석하였다. 이러한 결과를 해석하기 위하여, 탄산염의 열분해와 탄산염 등에 의하여 가속화되는 탄소 가스화 반응을 고려한 화학반응 모델을 제시하였으며, 실험 결과로부터 구한 매개체의 중량 손실과 가스 생성을 정성적으로 설명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.185-192
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• 2010

매체 순환식 연소는 연소 공정 자체에서 질소 산화물 생성이나 부가적인 에너지 소비 없이 이산화탄소 분리가 이루어지는 신공정이다. 이 공정은 금속 산화물 입자가 두 개의 반응기를 순환하며 산화와 환원을 거치는 과정으로 구성되어 있다. 이 연구에서는 bentonite에 담지된 산화철 산소 공여 입자의 반응 속도 식을 shrinking core 모델을 통하여 수립하였다. 반응성 결과를 바탕으로 반응기 설계 기준인 고체 순환량과 입자 충전량을 도출하였다. 매체 순환식 연소 공정의 적용을 위하여 두 가지 형태의 연결된 유동층 즉, 상승관과 기포 유동층이 각각 한 개씩인 형태, 상승관 한 개와 기포 유동층이 두 개로 구성된 형태로 시스템을 설계하였다. 고체 순환량은 loop-seal을 통하여 $30kg/m^2s$ 정도까지 변화시켰다. 고체 순환량은 loop-seal의 기체 주입량이 증가할수록 증가하였으며 보조 기체를 주입하면 그 양이 더 증대되었다. 고체 순환량이 증가함에 따라 상승관 내부의 고체량은 증가하였다. 상승관으로부터 다른 반응기로의 기체 누출량은 1% 미만의 수준이었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.91-97
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• 2002

응축영역 에너지 방정식과 기체 영역에 관한 화염모델을 사용하여 연소실 압력 강하에 반응하는 고체 추진제의 동적 소화 특성을 살펴보았다. 화염모델에서는 기체가 반응영역을 통과하는데 걸리는 시간(잔존시간, r,)이 동적 소화 특성을 결정하는 중요한 인자임을 확인하였다. 본 논문에서는 r,을 확산과 화학반응 시간의 다양한 조합으로 가정하였으며 이를 이용하여 동적 소화 특성을 살펴보았다. 또한 연소실 부피의 유한함에 따른 압력변화와 이에 대한 연소의 동적 반응도 살펴보았다. 동적 소화는 화학반응 시간보다는 확산 시간에 의하여 커다란 영향을 받는 현상임을 확인하였다. 그리고 연소실 부피가 유한한 경우가 무한한 경우보다 복잡한 동적 소화 특성을 보여주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권10호
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• pp.667-673
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• 2017

공개소스 전산유체 해석 라이브러리인 OpenFOAM을 이용하여 음극 지지체형 고체산화물 연료전지의 온도균일성에 관한 연구를 수행하였다. 3가지 유형의 유동흐름(병행류, 대향류, 직교류)에 대하여 수치해석이 이루어졌다. 다공성 물질내에서의 기체의 흐름은 유효확산계수를 이용하여 계산하였고 분리판의 리브 영향도 고려하였다. 전기화학반응의 계산을 위하여 실험식으로부터 얻은 집중내부저항 모델이 사용되었다. 수치해석 결과 대향류가 가장 균일한 온도분포를 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.299-302
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• 2009

Oxygen ionic conductors of YSZ electrolyte in SOFC unit cell are applied to anode and cathode as well as electrolyte to have triple-phase-boundaries(TPB) of electrochemical reaction, and it is required to decrease the sintering temperature of anode-supported electrolyte by the nanoscale of YSZ powder.In this report, nanoscale YSZ powder was synthesized by the chemical co-precipitation method. The particle size, surface area and morphology of the powder were observed by SEM and BET. Thin film electrolyte of under 10㎛ was fabricated by tape casting using the synthesized YSZ powder, and ionic conductivity and gas permiability of electrolyte film were evaluated. Finally, the SOFC unit cell was fabricated using the anode-supported electrolyte prepared by a tape casting method and co-sintering. Electrochemical evauations of the SOFC unit cell, including measurements such as power density and impedance, were performed and analyzed.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.13-21
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• 2005

이 논문은 발열 반응에서 상이 변화하는 물질의 연속 방정식에서 유도되는 안정된 파면의 구조를 고려했다. 특별히 액체와 기체, 고체와 액체 사이의 동적인 파면 구조를 수치적으로 연구하였다. 1차원 충격파 구조 분석에 근거한 본 연구에 의하면 연소 시 나노 사이즈의 파면이 존재한다고 추정한다. 설명을 위해, 증발과 응축에는 n-heptane이 사용되었고, 용해와 응고에는 HMX를 사용하였다. 이 개념의 확장은 로켓 추진제와 같이 액체, 고체 연료의 넓은 범위 모두를 포함한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.401-412
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• 2013

The paper is to study on the simulation of the micro/macroscale thermo-electrochemical model of a single cell of anode-supported SOFC with direct internal reforming. The coupled heat and mass transport, electrochemical and reforming reactions, and fluid flow were simultaneously simulated based on mass, energy, charge conservation. The micro/macroscale model first calculates the detailed electrochemical and direct internal reforming processes in porous electrodes based on the comprehensive microscale model and then solve the macroscale processes such as heat and mass transport, and fluid flow in SOFCs with assumption of fully-developed flow in gas channel. The simulation results evaluate the overall performance by analyzing distributions of mole fraction, current density, temperature and microstructural design in co/counter flow configurations.

• 한국수산과학회지
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• 제56권2호
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• pp.174-181
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• 2023

Volatile flavor compounds of optimal Maillard reactions (MR) derived with the addition of precursors (AP), control (without AP) and raw as anchovy Engraulis japonicus sauce residue were identified and comparatively analyzed using solid phase microextraction/gas chromatography/mass spectrometry (SPME/GC/MS). MR was produced by adding 1% (w/w) glucose and mixed amino acids (threonine 0.543%, glutamic acid 0.194%, glycine 0.382%, w/w) to raw (100 g of anchovy sauce residue and 100 mL of distilled water), and heating at 110 ℃ for 2 h. Among 65 flavor components detected, 7 compounds were produced through Maillard reaction to change in content. A total of 7 volatile flavor compounds, including 2-methylbutanal, 3-methylbutanal, dimethyl disulfide, methylpyrazine, dimethyl trisulfide, methional, and 2-furanmethanol, tended to increase in the order of raw, control, and MR, but methylpyrazine was not detected in control. Amounts of 2-methylbutanal, 3-methylbutanal, dimethyl disulfide, methylpyrazine, dimethyl trisulfide, methional, and 2-furanmethanol having positive odors (dark chocolate-, garlic-, hazelnut-, cooked potato-like) were 11.04, 50.15, 3.25, 8.38, 4.60, 9.59, and 3.08 times higher, respectively, in MR than those in raw.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.58-66
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• 2014

저등급탄인 내몽골 갈탄의 촉매가스화반응을 수행하였다. 가스화반응은 열중량분석기(TGA)에서 반응온도 $600{\sim}900^{\circ}C$ 범위에서 이산화탄소를 반응가스로 하여 실행하였다. 공정설계에 필수적인 반응 인자들을 도출하기 위하여 세가지의 기-고체 반응모델을 사용하였으며 그 모델들이 가스화반응의 거동을 예측하는 능력을 비교하였다. 사용된 모델 중에서 modified volumetric reaction model이 촉매, 비촉매 가스화반응의 거동을 가장 잘 묘사하였다. 이론적 모델인 homogeneous model과 shrinking-core model은 비촉매반응과 $FeSO_4$를 촉매로 한 반응을 비교적 잘 표현하였다. 알칼리금속 촉매를 사용할 경우, 촉매의 활성은 $600^{\circ}C$ 낮은 온도에서 가장 크게 나타났으며 온도가 $700^{\circ}C$로 증가하면 촉매활성이 약 50% 감소하는 것이 관찰되었다. 온도가 더 증가하여 $800^{\circ}C$ 이상에서는 촉매활성은 일정해졌다. 본 연구에서 촉매의 활성 순서는 다음과 같이 얻어졌다: $K_2CO_3$ > $Na_2CO_3$ > $K_2SO_4$ > $FeSO_4$.