• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.19-26
• /
• 2023

수소는 화석연료를 대체할 수 있는 COx-free 에너지원으로 사용량은 지속적으로 증가할 것이다. 수소는 단위 질량당 에너지 함량이 높으나, 낮은 저장 밀도와 장기 저장의 어려움으로 저장 및 운송에 한계가 존재한다. 반면, 암모니아는 단위 부피당 저장용량이 크고, 비교적 액화가 용이하여 대용량 수소를 저장 및 운송할 수 있는 수소 운반체로 주목받고 있다. 암모니아 분해를 통한 수소 생산 반응은 흡열반응으로 공정의 효율성 및 경제성을 위해 저온 활성이 우수한 촉매 개발이 요구된다. 본 연구에서는 활성금속 Ni의 고분산 담지를 위해 넓은 비표면적의 제올라이트를 지지체로 사용하였으며, 제올라이트 종류(5A, NaY, ZSM5)에 따른 특성(기공구조, 양이온, Si/Al-비)이 촉매 활성 및 반응 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 5A 제올라이트는 표면, 기공, 구조체 내에 Ni 을 고분산 담지를 가능하게 하였으며, 낮은 Si/Al-비로 인한 풍부한 산점은 암모니아 흡착을 증가시켰다. 또한, 지지체에 포함된 Na과 Ca 양이온으로 인한 중간-염기점은 질소 탈착속도를 향상시켰다. 따라서, 15wt%Ni/5A 촉매는 강한 금속-지지체 상호작용과 중간-염기점을 통한 질소 탈착 속도 향상으로 가장 우수한 암모니아 전환율과 높은 수소 생성율 23.5 mmol/g_cat·min (30,000 mL/g_cat·h, 600 ℃)을 보였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권1호
• /
• pp.105-110
• /
• 2020

태풍 등과 같은 강풍에 의한 비산물로부터 구조물과 인명의 피해를 최소화하기 위해서는 비산물의 비행 시작 풍속을 예측할 수 있어야 한다. 본 연구의 목적은 강풍 시 비산물의 비행시작 풍속을 예측하기 위한 방법과 예측에 필요한 데이터를 제공하는 것이다. 이를 위해 힘의 평형방정식으로부터 비산물의 비행 시작 풍속 예측식을 제시하였다. 또한 예측식에 필요한 공기력계수를 산출하기 위해 풍동실험을 수행하여 비산물의 길이와 높이의 비에 따른 공기력계수를 측정하고, 아울러 비율에 따른 공기력계수를 계산할 수 있는 경험식을 제시하였다. 예측 비행 시작 풍속을 검증하기 위해 풍동에서 자유비산 실험을 수행하여 비산물의 비행 시작 풍속을 측정하였다. 비산물의 길이와 두께의 비가 10 미만인 경우에는 주로 미끄러짐에 의해 비행이 시작되었고, 10 이상인 경우에는 주로 전도에 의해 비행이 시작되는 것으로 나타났다. 실제 비행 시작 풍속은 예측 풍속과 전반적으로 일치하나 약 20~30 % 낮았다. 이는 도류판 표면의 경계층 흐름 및 시험체의 변형 등이 원인으로 추정되며, 향후 예측 정확도를 높이기 위한 추가 연구가 필요하다.

• 전기화학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.119-129
• /
• 2003

The Langmuir adsorption isotherms of the over-potentially deposited hydrogen (OPD H) fur the cathodic $H_2$ evolution reaction (HER) at the poly-Au and $Rh|0.5M\;H_2SO_4$ aqueous electrolyte interfaces have been studied using cyclic voltammetric and ac impedance techniques. The behavior of the phase shift $(0^{\circ}{\leq}{-\phi}{\leq}90^{\circ})$ for the optimum intermediate frequency corresponds well to that of the fractional surface coverage $(1{\geq}{\theta}{\geq}0)$ at the interfaces. The phase-shift profile $({-\phi}\;vs.\;E)$ for the optimum intermediate frequency, i.e., the phase-shift method, can be used as a new electrochemical method to determine the Langmuir adsorption isotherm $({\theta}\;vs.\;E)$ of the OPD H for the cathodic HER at the interfaces. At the poly-Au|0.5M $H_2SO_4$ aqueous electrolyte interface, the equilibrium constant (K) and the standard free energy $({\Delta}G_{ads})$ of the OPD H are $2.3\times10^{-6}$ and 32.2kJ/mol, respectively. At the poly-Rh|0.5M $H_2SO_4$ aqueous electrolyte interface, K and ${\Delta}G_{ads}$ of the OPD H are $4.1\times10^4\;or\;1.2\times10^{-2}$ and 19.3 or 11.0kJ/mol depending on E, respectively. In contrast to the poly-Au electrode interface, the two different Langmuir adsorption isotherms of the OPD H are observed at the poly-Rh electrode interface. The two different Langmuir adsorption isotherms of the OPD H correspond to the two different adsorption sites of the OPD H on the poly-Rh electrode surface.

• 한국가시화정보학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.57-61
• /
• 2016

We report a finding of fast(exceeding 2,000 K/s) heating of polydimethylsiloxane(PDMS), one of the most commonly-used microchannel materials, under cyclic loadings at high(~MHz) frequencies. A microheater was created based on the finding. The heating mechanism utilized vibration damping of sound waves, which were generated and precisely manipulated using a conventional surface acoustic wave(SAW) microfluidic system, in PDMS. The penetration depths were measured to range from $210{\mu}m$ to $1290{\mu}m$, enough to cover most microchannel heights in microfluidic systems. The energy conversion efficiency was SAW frequency-dependent and measured to be the highest at around 30 MHz. Independent actuation of each interdigital transducer(IDT) enabled independent manipulation of SAWs, permitting spatiotemporal control of temperature on the microchip. All the advantages of this microheater facilitated a two-step continuous flow polymerase chain reaction(CFPCR) to achieve the billion-fold amplification of a 134 bp DNA amplicon in less than 3 min. In addition, a technique was developed for establishing dynamic free-form temperature gradients(TGs) in PDMS as well as in gases in contact with the PDMS.

• 공업화학
• /
• 제9권2호
• /
• pp.177-184
• /
• 1998

분체 형태의 소수성 고분자 polymethylmethacrylate(PMMA), poly vinyl chloride(PVC)와 친수성 금속 aluminium에 대한 water, glycerol, formamide, diiodomethane, 1,1,2,2-tetrabromoethane, 1-bromonaphthalene, acetone, chloroform, benzene, ethanol과 methanol과의 접촉각을 Washburn식을 기본으로 한 wicking법으로 측정하였다. 또한, 농도에 따른 음이온 계면활성제 SDS(sodium dodecyl sulfate)와 양이온 계면활성제 CTAB(cetyl trimethylamonium bromide) 수용액과의 접촉각을 측정하였다. 유기액체들과의 측정된 접촉각으로부터 Zisman plot을 사용하여 임계표면장력, ${\gamma}_c$를 예측하였으며, 농도에 따른 계면활성제 SDS와 CTAB수용액과의 접촉각으로부터 adhesion tension plot을 사용하여 ${\gamma}_c$를 예측하였다. 유기액체, 계면활성제 SDS와 CTAB수용액에 대해서 분체 PMMA의 ${\gamma}_c$는 각각 43.5, 28.3과 $36.2mNm^{-1}$이며, 분체 PVC의 ${\gamma}_c$는 각각 44.2, 28.0과 $34.8mNm^{-1}$값을 얻었다. 이로부터, 고체 표면의 적심성과 성질이 계면활성제의 첨가에 의해 변화됨을 알 수 있었다. 또한, 측정된 접촉각으로부터 조화평균식을 사용하여 각 고체의 표면자유에너지. ${\gamma}_s$와 그 성분 값들을 결정하였다.

• 공업화학
• /
• 제28권2호
• /
• pp.206-213
• /
• 2017

활성탄을 사용하여 수용액으로부터 crystal violet 염료의 흡착에 대해 조사하였으며, 흡착제의 양, 초기농도와 접촉시간 및 온도를 흡착변수로 사용하여 수행하였다. 흡착평형관계는 Langmuir 등온식에 잘 맞았다. 평가된 Langmuir 분리 계수($R_L=0.02{\sim}0.106$)를 바탕으로 이 흡착공정이 효과적인 처리(0 < $R_L$ < 1)가 가능하다는 것을 알았다. 흡착동력학 데이터는 유사 2차 반응속도식에 잘 맞는 것으로 나타났다. Gibbs 자유에너지(-1.61~-11.66 kJ/mol)와 엔탈피(147.209 kJ/mol)는 흡착공정이 자발적이고 흡열반응으로 진행된다는 것을 나타냈다. 등량흡착열은 표면덮임이 증가됨에 따라 흡착제-흡착질의 상호작용이 제한되어 표면부하량이 증가할수록 작아졌다.

• 상하수도학회지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.349-355
• /
• 2018

This study interrogated multi-layer heterojunction anodes were interrogated for potential applications to water treatment. The multi-layer anodes with outer layers of $SnO_2/Bi_2O_3$ and/or $TiO_2/Bi_2O_3$ onto $IrO_2/Ta_2O_5$ electrodes were prepared by thermal decomposition and characterized in terms of reactive chlorine species (RCS) generation in 50 mM NaCl solutions. The $IrO_2/Ta_2O_5$ layer on Ti substrate (Anode 1) primarily served as an electron shuttle. The current efficiency (CE) and energy efficiency (EE) for RCS generation were significantly enhanced by the further coating of $SnO_2/Bi_2O_3$ (Anode 2) and $TiO_2/Bi_2O_3$ (Anode 3) layers onto the Anode 1, despite moderate losses in electrical conductivity and active surface area. The CE of the Anode 3 was found to show the highest RCS generation rate, whereas the multi-junction architecture (Anode 4, sequential coating of $IrO_2/Ta_2O_5$, $SnO_2/Bi_2O_3$, and $TiO_2/Bi_2O_3$) showed marginal improvement. The microscopic observations indicated that the outer $TiO_2/Bi_2O_3$ could form a crack-free layer by an incorporation of anatase $TiO_2$ particles, potentially increasing the service life of the anode. The results of this study are expected to broaden the usage of dimensionally stable anodes in water treatment with an enhanced RCS generation and lifetime.

• 전기화학회지
• /
• 제2권1호
• /
• pp.23-26
• /
• 1999

백금$(Pt)/0.1M\;H_2SO_4$, 전해질 계면에서 교류임피던스 측정과 위상이동 방법을 사용하여 Langmuir 흡착등온식을 정성적으로 해석하였다. 위상이동$(\phi)$은 음전위(E<0)와 주파수(f)에 따르며, Pt 일전극(음극)에 흡착된 수소원자$(H_{ads})$의 표면피복율$(\theta)$에 반비례한다. 중간주파수대$(1\~100 Hz)$에서 위상이동 변화$(\phi\;vs.\;E)$는 Langmuir 흡착등온식$(\theta\;vs.\;E)$의 계산과 해석에 사용할 수 있는 실험적인 방법이다. $Pt/0.1M\;H_2SO_4$ 전해질 계면에서 흡착평형상수(K)와 표준자유에너지$({\Delta}G_{ads})$는 각각 $3\times10^{_4}$와 20.1kJ/mol이다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.31-40
• /
• 1989

Five novel amphoteric surfactants of N-acyloxyethylcarboxybetaine series were synthesized via Schotten-Baumman reaction between five acid chlorides containing 10, 12, 14, 16 and 18 carbon atoms in their N-alkyl groups and dimethylaminoethanol to give the intermediate products, 2-dimethylaminoethylalkanoates(2). Quaternization of these products(2) was permitted to from 2-(acyloxyethyldimethylammonic)- acetates(3), whose structures were identified by elemental analysis, IR spectrophotometry and $^1Hnmr$ spectrometry. The yield of the final products was shown in the range of 77-80% based on the intermediate products. The surface tension of the aqueous solution of (3) was measured, and the critical micelle concentrations (cmc) were shown in the range of $2.1\;{\times}\;10^{-3}\;-\;3.3\;{\times}\;10^{-4}mol/l$, and the surface tension at cmc was 28-36 dyne/cm. Cmc was lowered gradually by the increment of the length of N-alkyl ester containing group. The isoelectric point was shown in the range of 4.44-5.20. It showed a tendency to lean toward the acidic site and its range was broadened as increase of the hydrophobic group length. A linear relationship between log cmc and the number of carbon atoms(N) in the hydrophobic alkyl chain was shown in the relative equation of log cmc=-1.75-0.1N, and the contribution rate of N on the standard free energy change in micellization, ${\bigtriangleup}({\bigtriangleup}G^{\circ}m)/{\bigtriangleup}N$, was calculated as -0.23 RT.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제24권1호
• /
• pp.49-54
• /
• 2003

TiO₂nanoparticles were synthesized using the metallorganic chemical vapor deposition process. Particles with and without metal ion dopants were obtained. X-ray photoelectron and energy dispersive X-ray spectroscopic measurements confirmed the stoichiometry of the TiO₂nanoparticles. X-ray diffraction patterns showed a polycrystalline anatase structure of TiO₂. Transmission electron microscopy revealed that these particles are of nanoscale dimensions. Exact particle size and size distribution analyses were carried out by dynamic light scattering. The average particle size was determined to be 22 nm. The nanosize particles provided large surface area for photocatalysis and a large number of free surface-charge carriers, which are crucial for the enhancement of photocatalytic activity. To improve the photocatalytic activity, metal ions, including transition metal ions $(Pd^{2+},\;Pt^{4+},\;Fe^{3+})$ and lanthanide ion $(Nd^{3+})$ were added to pure TiO₂nanoparticles. The effects of dopants on photocatalytic kinetics were investigated by the degradation of 2-chlorophenol under an ultraviolet light source. The results showed that the TiO₂nanoparticles with the metal ion dopants have higher photocatalytic activity than undoped TiO₂. The $Nd^{3+}$ ion of these dopant metal ions showed the highest catalytic activity. The difference in the photocatalytic activity with different dopants is related to the different ionic radii of the dopants.