• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.37-46
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• 2024

전 세계적으로 플라스틱 폐기물로 인한 환경문제가 지속적으로 제기되었으며, 코로나19 이후 플라스틱 폐기물은 급증하는 추세이다. 특히 PP와 PE는 전체 플라스틱 생산량의 절반 이상을 차지하며 두 소재의 폐기물량은 심각한 수준이다. 이에 따라 국내외적으로 플라스틱 재자원화를 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있으며, 그중 열분해 기술은 한가지 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 PP와 PE의 열분해 생성 기체에 대한 화학 반응론적 거동을 예측하고자 비응축성 기체의 열분해 거동에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 기존의 열분해 문헌 조사를 통해 얻은 다양한 조성의 탄화수소 화학종을 기반으로 온도와 체류시간에 따라 생성물의 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 온도 및 체류시간이 증가함에 따라 비응축성 기체의 전환을 통해 H₂와 고분자 탄화수소의 생성이 증가하였고 동시에 CH₄와 C₆H₆ 화학종은 감소하여 반응에 참여하는 것을 알 수 있었다. 또한 생성률 분석을 통해 C₂H₄의 분해 반응이 H₂ 생성에 지배적인 반응임을 확인하였고, C₂H₄의 함량이 PP 대비 많은 PE에서 C₂H₄의 분해 반응을 통해 H₂ 생성량이 증가하는 경향을 나타냈다. 향후 수치해석 결과에서 도출된 여러 변수를 통해 플라스틱에서 H₂ 및 탄소의 전환율을 높이는 방법을 실험적으로 확인할 계획이다.

• 멤브레인
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• 제14권3호
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• pp.201-206
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• 2004

열화학적 IS 공정에서 요오드화수소의 분해에 적용하기 위하여 화학증착법(CVD)으로 제조된 silica 막의 안정성을 HI-$H_2O$ 기상 혼합물에서 평가하였다. Si 원천으로 tetraethoxysilane을 사용하여 서로 다른 CVD 온도로 기공크기가 100 nm인 $\alpha$-alumina를 처리하였다. CVD온도는 $700^{\circ}C$, $650^{\circ}C$, $600^{\circ}C$이었다. $600^{\circ}C$에서 수행한 단일 성분의 투과 실험에서 측정한 막의 $H_2$/$N_2$ 선택도는 CVD 온도 $700^{\circ}C$의 M1 막은 43.2, $650^{\circ}C$의 M2 막은 12.6, $600^{\circ}C$의 M3 막은 8.7을 나타내었다. HI-$H_2O$ 기상 혼합물에서 안정성 실험은 $450^{\circ}C$에서 수행하였는데, CVD 온도 $650^{\circ}C$에서 처리된 막이 다른 온도에서 처리된 막보다 더 안정성이 더 좋은 결과를 얻었다.

• 자원환경지질
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• 제19권4호
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• pp.265-276
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• 1986

장성망간광상은 주로 두무동층과 동점규암충을 횡단하는 맥상광체로 산출된다. 본 지역의 망간광맥은 대체로 $N5-10^{\circ}E$의 주향과 $75-80^{\circ}SE$의 경사를 보인다. 망간광체는 일차적으로 열수기원의 탄산망간광석과 이의 표성산화물인 산화망간광석으로 구성되어 있다. 탄산망간광석은 주로 능망간석으로 구성되어 있고 약간의 황화광물들을 수반한다. 산화망간광석은 버어네사이트 캘코파냐이트, 토도로카이트, 엔소타이트, 연망간석으로 구성되어 있다. 탄산망간광물은 다음과 같은 순서로 산화되어 산화망간광물들이 형성되었다. 능망간석$\longrightarrow$버어네사이트$\longrightarrow$토도로카이트$\longrightarrow$엔소타이트$\longrightleftarrow$연망간석 한편 토도로카이트와 캘코파나이트는 후기에 공동에서 침전에 의하여 형성되기도 했다. 캘코파나이트의 열화학적인 성질을 X선회절분석, 적외선흡수분광분석, 열분석, 전자현미분석, 가열실험 등에 의하여 연구한 결과 $90{\sim}110^{\circ}C$에서 $4.8{\AA}$상으로 상변화하였다. 버어네사이트, 토도로카이트, 엔소타이트, 캘코파나이트 등의 전자현미분석 결과 본 광상에서 산출되는 산화망간 광물들은 대체로 Zn을 비교적 많이 함유하고 있음이 밝혀졌다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.296-301
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• 2019

본 연구는 습윤함침법으로 제조하여 400 ℃에서 소성한 Pt/TiO₂ 촉매를 이용하여 NO 피독에 의한 CO 산화반응특성에 대하여 확인하였다. Pt/TiO₂ 촉매의 NO 피독영향을 확인하기 위하여 CO + O₂ 반응 중 NO를 주입하면서 반응활성의 변화를 관찰하였으며, 200 ℃ 이하에서 CO 전환율이 급격하게 저하되는 것을 확인하였다. 또한125 ℃ 이하에서 CO 전환율을 나타내지 않았다. 125 ℃에서 NO의 주입을 차단하더라도 초기 CO 전환율의 회복이 확인되지 않았다. 이에 따라 NO 주입에 따른 다양한 분석을 수행하였다. 먼저, TPD 분석 결과, 촉매에 NO의 선흡착은 CO 흡착을 방해하였으며 흡착된 CO에서 CO₂로의 전환탈착을 억제하는 것을 확인하였다. 다음으로, NO가 선흡착될 경우, 촉매의 산소전달능력을 감소함을 H₂-TPR 분석을 통하여 확인하였다. 또한 FT-IR 분석을 통하여, 촉매의 redox cycle (Pt²⁺→Pt⁰→Pt²⁺)을 방해하는 것을 확인하였다. 따라서 Pt/TiO₂ 촉매에서 NO의 존재는 CO 산화반응에서의 피독 인자으로 작용을 하였으며, NO 피독을 방지하기 위해서는 촉매의 산소전달능력의 증진이 필요하다고 판단되어진다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.510-515
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• 2011

염화탄화수소의 고온열분해 반응에서 생성물 반응경로 특성을 파악하기 위해 $H_2$ 반응분위기에서 1,1-dichloroethylene($CH_2CCl_2$) 열분해반응 실험을 수행하였다. 열분해반응 실험은 등온관형반응기를 이용하여 반응온도 $650{\sim}900^{\circ}C$, 반응시간 0.3~2.0초에서 진행하였으며, 반응물 mole 분율은 전체 실험에서 $CH_2CCl_2:H_2$ = 4:96 일정하게 유지하였다. 반응물 $CH_2CCl_2$가 완전분해온도는(분해율 99% 이상) $825^{\circ}C$(반응시간 1초 기준)였으며, $H_2$ 반응분위기에서 $CH_2CCl_2$ 주요 분해반응경로는 H원자 추출 및 첨가교체치환 연쇄반응으로 파악되었다. $CH_2CCl_2$가 46% 분해되는 $700^{\circ}C$에서 1차 생성물로 $CH_2CHCl$가 28%로 가장 높은 농도로 검출되었다. $775^{\circ}C$ 이상에서는 탈염소화된 $C_2H_4$가 2차 생성물로 가장 많이 생성되었으며, 반응온도가 증가할수록 염소 원자수가 작은 화합물이 생성되었으며 이들 화합물은 열화학적으로 안정된 물질이다. $825^{\circ}C$ 이상의 고온반응영역에서 탈염소반응의 부산물인 HCl과 $C_2H_4$, $C_2H_6$, $CH_4$ $C_2H_2$ 등과 같은 열화학적으로 안정된 탄화수소가 주요생성물로 검출되었다. 본 연구에서 고찰된 반응계에서 분해와 생성물분포 특성을 고려하고 열화학이론 및 반응속도론을 기초로 주요 반응경로를 제시하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.479-486
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• 2010

In order to confirm the effect of $HI_x$ solution on Bunsen reaction in Sulfur-Iodine thermochemical hydrogen production process, the reaction was investigated using $HI_x$ solution as a reactant. The phase separation characteristics of reaction with $HI_x$ solution were compared with the reaction using $I_2$ and $H_2O$ as reactants. Firstly, saturation points of $I_2$ in $HI_x$ solution at various temperatures were investigated to determine reaction conditions. With increasing temperature, the amounts of unreacted $I_2$ and $H_2O$ in $HI_x$ solution were increased, while impurities (HI in $H_2SO_4$ phase and $H_2SO_4$ in $HI_x$ phase) in each phase were decreased. The volumes of $H_2SO_4$ phase obtained from Bunsen reaction with $HI_x$ solution was relatively less than those obtained from the reaction with $I_2$ and $H_2O$. The difficulty of phase separation in Bunsen reaction using $HI_x$ solution may be due to the insufficient amount of $H_2O$ existed in $HI_x$ phase after reaction. Therefore, we concluded that the supplement amount of $H_2O$ should be calculated on the basis of the moles of HI and $H_2SO_4$ and added to the reaction system for good phase separation.

• 펄프종이기술
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• 제46권1호
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• pp.18-28
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• 2014

Renewable Portfolio Standards(RPS) is a regulation that requires a renewable energy generated from eco-friendly energy sources such as biomass, wind, solar, and geothermal. The RPS mechanism generally is an obligatory policy that places on electricity supply companies to produce a designated fraction of their electricity from renewable energies. The domestic companies to supply electricity largely rely on wood pellets in order to implement the RPS in spite of undesirable situation of lack of wood resources in Korea. This means that the electricity supply companies in Korea must explore new biomass as an alternative to wood. Palm kernel shell (PKS) and empty fruit bunch (EFB) as oil palm wastes can be used as raw materials used for making pellets after their thermochemical treatment like torrefaction. Torrefaction is a pretreatment process which serves to improve the properties including heating value and energy densification of these oil palm wastes through a mild pyrolysis at temperature typically ranging between 200 and $300^{\circ}C$ in the absence of oxygen under atmospheric pressure. Torrefaction of oil palms wastes at above $200^{\circ}C$ contributed to the increase of fixed carbon with the decrease of volatile matters, leading to the improvement of their calorific values over 20.9 MJ/kg (=5,000 kcal/kg) up to 25.1 MJ/kg (=6,000 kcal/kg). In particular, EFB sensitively responded to torrefaction because of its physical properties like fiber bundles, compared to PKS and hardwood chips. In conclusion, torrefaction treatment of PKS and EFB can greatly contribute to the implement of RPS of the electricity supply companies in Korea through the increased co-firing biomass with coal.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.86-94
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• 2015

반탄화 공정은 약 $250^{\circ}C$정도의 온도에서 진행되는 열화하적 반응으로, 본 반응에 의하여 바이오매스 중에 포함된 헤미세루로스가 분해되고, 휘발성 가스를 생성하여 분리되는 과정이 진행된다. 바이오매스를 반탄화하는 중요한 이유로는 반탄화에 의하여 에너지 집적도(바이오매스 단위 중량에 포함된 열량)가 증가하게 되어 수송 등에 필요한 열량이 감소하는 장점이 있는 반면, 반탄화의 결과로 생산된 반탄화물은 화재 및 분진 폭발의 위험이 높아지는 단점이 있다. 본 연구에서는 바이오매스 연료 중 목질류로서 자연 건조된 폐목재와 초본류로서는 볏짚을 대상으로 약 $200^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$범위의 온도에서 반탄화 실험을 실시하여 반탄화 후 결과물의 연료적 특성을 평가하였다. 특히 C/H(탄소와 수소 비) 및 C/O(탄소와 산소비)는 연료적 특성 중 생물학적 안정성 및 연소시 오염물질(특히 수트, Soot)과 관계되는 요소로서 중요하다. 실험 결과 반탄화에 의하여 C/H는 약 2배 증가하였으며, C/O는 약 3배 증가하였다. 이는 생물학적 안정성은 감소하여 자연적으로 분해(생분해)가 진행되는 어려운 상태로 변화되었으나, 연료 중 수소의 감소에 의하여 휘발성 가스의 생성은 감소할 수 있는 것을 나타낸다. 한편 탄화된 바이오매스의 TGA(Thermogravimetric Analysis)를 실시한 결과, 저온에서의 진행되는 열분해 부분이 상대적으로 감소하였으며, 이는 단순 바이오매스 연료에 비하여 석탄과 연소 특성이 유사할 수 있는 것으로 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.651-657
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• 2020

고체 입자들이 유체처럼 움직이는 유동층 공정은 에너지 전환 공정뿐만 아니라 범용 고분자 수지의 생산 공정에도 이용되고 있다. 범용 고분자 수지 중의 하나인 LLDPE(Linear low density polyethylene)도 기포 유동층 공정을 통해 전세계에서 생산되고 있다. 입자 크기에 비해 밀도가 낮은 LLDPE 입자들은 고분자 중합 반응을 위해 공급되는 수소에 의해서 유동화된다. 그러나 LLDPE 생산 공정은 기포유동층 공정임에도 불구하고 발생한 슬러그로 인하여 반응에 영향을 끼쳐 공정의 효율 저하를 불러올 수 있다. 이에 본 연구에서는 상용 고분자 반응기를 모사한 pilot 규모의 고분자 합성 반응기(0.38 m l.D., 4.4 m High)와 동일한 시뮬레이션 모델을 구축하여 LLDPE 입자의 유동화 상태를 고찰하였다. 특히 기체 유속(0.45-1.2 m/s), 고체 입자 밀도(900-1900 kg/㎥), 입자 구형도(0.5-1.0), 입자 크기(120-1230 ㎛)의 변화에 따른 슬러그 특성을 세밀하게 고찰하기 위하여 전산입자유체해석(Computational particle-fluid dynamics, CPFD)을 이용하였다. CPFD를 통해서 일부 실험자들만 고찰할 수 있었던 flat slug의 발생을 시각적으로 구현하였으며 밀도, 구형도, 크기 등의 고체의 물리적 특성을 변화시킴에 따라 슬러그 발생을 저감시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-7
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• 2011

Methods of producing hydrogen include steam reforming, electrochemical decomposition of water, and the SI process. Among these methods, the Sulfur iodine process is one of the most promising processes for hydrogen production. The thermochemical sulfur-iodine (SI) process uses heat from a high-temperature-gas nuclear reactor to produce $H_2$ gas; this process is known for its production of clean energy as it does not emit $CO_2$ from water. But the SI-process takes place in an extremely corrosive environment for the materials. To endure SI environments, the materials for the SI environment will have to have strong corrosion resistance. This work studies the corrosion resistances of the Fe-Si, Ni-Ti and Ni Alloys, which are tested in SI-process environments. Among the SI-process environments, the conditions of boiling sulfuric acid and decomposed sulfuric acid are selected in this study. Before testing in boiling sulfuric acid environments, the specimens of Fe-4.5Si, Fe-6Si, Ni-4.5Si, Ni-Ti-Si-Nb and Ni-Ti-Si-Nb-B are previously given heat treatment at $1000^{\circ}C$ for 48 hrs. The reason for this heat treatment is that those specimens have a passive film on the surface. The specimens are immersed for 3~14 days in 98wt% boiling sulfuric acid. Corrosion rates are measured by using the weight change after immersion. The corrosion rates of the Fe-6Si and Ni-Ti-Si-Nb-B are found to decrease as the time passes. The corrosion rates of Fe-6si and Ni-Ti-Si-Nb-B are measured at 0.056 mm/yr and 0.16 mm/yr, respectively. Hastelloy-X, Alloy 617, Alloy 800H and Haynes 230 are tested in the decomposed sulfuric acid for one day. Alloy 800H was found to show the best corrosion resistance among the materials. The corrosion rate of Alloy 800H is measured at -0.35 mm/yr. In these results, the corrosion resistance of materials depends on the stability of the oxide film formed on the surface. After testing in boiling sulfuric acid and in decomposed sulfuric acid environments, the surfaces and compositions of specimens are analyzed by SEM and EDX.