• 한국분말재료학회지
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• 제29권5호
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• pp.411-417
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• 2022

Environmental issues such as global warming due to fossil fuel use are now major worldwide concerns, and interest in renewable and clean energy is growing. Of the various types of renewable energy, green hydrogen energy has recently attracted attention because of its eco-friendly and high-energy density. Electrochemical water splitting is considered a pollution-free means of producing clean hydrogen and oxygen and in large quantities. The development of non-noble electrocatalysts with low cost and high performance in water splitting has also attracted considerable attention. In this study, we successfully synthesized a NiCo₂O₄/NF electrode for an oxygen evolution reaction in alkaline water splitting using a hydrothermal method, which was followed by post-heat treatment. The effects of heat treatment on the electrochemical performance of the electrodes were evaluated under different heat-treatment conditions. The optimized NCO/NF-300 electrode showed an overpotential of 416 mV at a high current density of 50 mA/cm² and a low Tafel slope (49.06 mV dec^-1). It also showed excellent stability (due to the large surface area) and the lowest charge transfer resistance (12.59 Ω). The results suggested that our noble-metal free electrodes have great potential for use in developing alkaline electrolysis systems.

• 한국균학회지
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• 제41권4호
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• pp.274-279
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• 2013

미산성 차아염소산수는 다양한 종류의 미생물들에 대해 강력한 살균력을 나타내지만 인간과 자연에 무해한 살균제로 잘 알려져 있다. 4%의 희석된 염산만으로 무격막 전해조에서 전기분해를 통해 만들어졌으며 유효염소 농도가 20~30 ppm(HOCl 97%)이고 pH 5.0~6.5인 미산성 차아염소산수의 식물병원균들에 대한 살균효과를 조사하였다. Botrytis cinerea, Colletotrichum acutatum, Phytophthora capsici 등의 포자들에 대해서는 대략 10초 정도의 처리시간으로도 100% 살균효과가 나타났으나 Penicillium hirsutum의 경우는 3분 이상의 처리시간이 요구되었다. 희석농도에 따른 C. acutatum에 대한 살균효과를 조사한 결과 1:1(미산성 차아염소산수:멸균수)의 비율로 희석한 처리구에서는 포자발아가 100% 억제되었으나 1:2 처리구에서는 63%로 억제율이 낮아졌다. 고추탄저병균 C. acutatum을 고추열매에 접종한 후 24시간이 지나서 처리된 미산성 차아염소산수의 병방제 효과를 조사한 결과 방제가는 70.4%였다. 본 연구를 통해 미산성 차아염소산수의 강하고 광범위한 살균력이 확인되었으며 식물병 방제를 위한 살균제로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 예상됐다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권5호
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• pp.196-201
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• 2023

수소에너지 생산을 위한 물분해 시스템의 효율을 향상시키기 위해서는, 수소발생반응 (HER)과 산소발생반응(OER) 각각에서 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이금속 기반의 화합물(수산화물, 황화물 등)은 현재 상용되고 있는 백금 등의 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서는, 저렴한 금속 다공성 소재인 Ni foam을 지지체로 사용하고, 수열합성 공정을 통해 β-Ni(OH)₂ 마이크로결정을 합성하고자 하였다. 또한 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 Fe을 도핑하여 합성된 β-Ni(OH)₂ 마이크로 결정의 형상, 결정구조 및 물분해 특성의 변화를 관찰하였으며, 상용 수전해 시스템의 촉매로서의 적용가능성을 검토하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권12호
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• pp.837-842
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• 2014

LNG 난류 화염에서 수증기나 물을 전기분해한 기체를 투입할 경우 발생하는 NO 생성을 예측하기 위하여 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 본 연구는 그 첫 번째로서 NO 생성에 대한 수증기 영향을 다룬 연구이다. 개발한 이 프로그램을 한국에너지기술연구원에서 실험 연소로를 대상으로 적용하였다. 수증기 양에 따른 LNG 화염에서 NO 생성 효과를 검토하기 위하여 투입된 전체 공기량에 수분양을 0~10%까지 2% 간격으로 주입하였다. 계산 결과 강한 선회 유동의 결과로 나타나는 전형적인 유동분리에 따른 화염분리와 함께 NO 농도가 분리되는 양상이 나타났다. 수분양이 증가하면서 출구에서의 연소가스의 온도와 NO의 농도는 $973^{\circ}C$에서 $852^{\circ}C$로 NO의 농도는 139 ppm에서 71 ppm으로 일관성 있게 감소하였다. 그리고 연소로 복사 현상은 본 연구에서 고려한 영역에서 선회강도보다도 NO 생성에 큰 영향을 나타내었다. 그러나 본 연구에서 고려한 강한 선회 효과는 NO 농도가 연소로 전단에 이어 출구 근처에서 다시 높아지는 분리 현상을 나타내었다.

• 청정기술
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• 제23권2호
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• pp.121-132
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• 2017

온실가스 배출과 지구온난화 문제로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 개발 및 확산의 필요성이 증가하고 있는데, 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다. 수소는 지구상에서 가장 많이 존재하는 원소이며, 화석연료, 바이오매스 및 물 등 다양한 형태로 존재한다. 수소를 연료로 사용하기 위해서는 경제적인 방법뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법으로 생산하는 것이 중요하다. 수소생산방법에는 전통적 방법인 화석연료 개질반응을 통한 생산과 재생가능한 방법인 바이오매스 및 물을 이용한 생산으로 나뉜다. 화석연료를 이용한 수소생산은 습윤개질반응, 자열개질반응, 부분산화반응 및 가스화반응 등 열화학적 방법으로 가능한데, 이를 청정에너지원으로서 사용하기 위해서는 수소생산과 더불어 이산화탄소 포집이 필요하다. 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효과적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다. 물분해를 통한 수소생산이 가장 청정한 수소생산기술이지만 태양광, 태양열, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로부터 충분한 에너지공급이 가능해야 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.352-359
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• 2005

본 논문에서는 암모니아의 전해 분해를 위한 분리막 반응기의 음극방 및 양극방에서 물의 전해에 따른 암모니아 용액의 pH 변화가 고찰되었으며, 단위 전해 셀이 적층된 다단 전해 반응기에서의 암모니아의 연속식 분해 특성이 평가되었다. 분리막을 가지는 반응기에서 암모니아 용액의 전해 반응 시, 양극에서는 pH가 8 이하에서부터 수소 이온이 생성되는 물 분해 반응이 일어나며, 음극에서는 pH가 11 이상에서부터 수산기 이온이 생성되는 물 분해 반응이 일어나 암모니아 용액의 pH를 변화시켜 암모니아 전해 분해에 영향을 크게 미쳤으며, 음이온 교환막을 사용하는 경우가 양이온 교환막을 사용하는 경우보다 양극방에서 암모니아 분해에 유리한 알카리 분위기를 보다 효과적으로 유지할 수 있었다. 분리막 전해 반응기의 특성을 이용하여 자체 pH 조정 기능을 가지는 연속식 암모니아 전해 반응기가 새롭게 고안하였고, 여기서는 pH-조정조 탱크 용액을 두고 이의 용액 일부를 음극방으로 순환시킴으로써, 양극방으로 주입되는 pH-조정조의 용액의 pH를 높여 암모니아 분해율을 높일 수 있었다. 또한, 그러한 반응기를 이용한 salt-free 연속식 암모니아 전해 분해 공정이 제시되었으며, 이러한 공정에서는 염소 이온을 가지는 암모니아 용액의 80％까지 연속적으로 암모니아를 환경에 무해한 질소로 분해 시킬 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권6호
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• pp.291-298
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• 2016

불용성 전극은 전기화학 공정에 있어 가장 핵심적인 소재이며, 이를 이용한 전기화학적 수처리 공정은 난분해성 물질을 제거하는 유용한 방법으로서 이에 대한 연구가 지속적으로 이루어져 오고 있다. 전기화학적 수처리 공정은 주로 산화전극에서의 산화반응과 환원전극에서의 환원반응을 이용하는 것이다. 본 연구에서는 불용성 전극의 제조공정에서 전처리 방법이 전극의 수명에 미치는 영향을 평가하였다. 실험결과 촉매전극층을 코팅하는 물질계 및 코팅방법을 동일하게 하는 경우에도 기판의 전처리 방법 즉, 기판표면의 조도, 세정방법, 중간층 형성 여부 및 방법 등에 따라 전극의 수명이 크게 달라지는 것을 확인하였다. 실험은 가장 많이 사용되는 전극의 하나인 $IrO_2/Ti$ 전극을 대상으로 하였다. 샌드 블라스팅 공정의 경우 입도를 달리하는 샌딩 미디어를 이용하여 전극을 제조하고 이에 대한 수명을 평가한 결과 #80알루미나(입도 $212{\sim}180{\mu}m$)를 이용하는 경우가 가장 효과적인 것으로 나타났다. 기판에 대한 세정 공정은 arc plasma를 이용하는 것이 가장 우수하였으며, 중간층을 형성함에 있어서는 스퍼터링법을 이용하여 Ta 계열의 중간층을 형성하는 방법을 적용하는 것이 가장 바람직한 것으로 확인되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.595-603
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• 2010

This paper deals with an economic evaluation of domestic window type photoelectrochemical hydrogen production utilizing solar cells. We make some sensitivity analysis of hydrogen production prices by changing the values of input factors such as the initial capital cost, the solar to hydrogen conversion efficiency, and the system duration time. The hydrogen production price of the window type photoelectrochemical system was estimated as 1,168,972 won/$kgH_2$. It is expected that hydrogen production cost can be reduced to 47,601 won/$kgH_2$ if the solar to hydrogen conversion efficiency is increased to 14%, the system duration time is increased to 20,000 hours, and the initial capital cost is decreased to 25% of the current level. We also evaluate the hydrogen production cost of the water electrolysis using the electricity produced by solar cells. The corresponding hydrogen production cost was estimated as 37,838 won/$kgH_2$. The photoelectrochemical hydrogen production is evaluated as uneconomical at this time, and we need to enhance the solar to hydrogen conversion efficiency and the system duration time as well as to reduce prices of the system facilities.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.156-165
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• 2017

This study quantitatively assessed the environmental impacts of fuel cell (FC) systems by performing life cycle assessment (LCA) and analyzed their energy efficiencies based on energy return on investment (EROI) and electrical energy stored on investment (ESOI). Molten carbonate fuel cell (MCFC) system and polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system were selected as the fuel cell systems. Five different paths to produce hydrogen ($H_2$) as fuel such as natural gas steam reforming (NGSR), centralized naptha SR (NSR(C)), NSR station (NSR(S)), liquified petroleum gas SR (LPGSR), water electrolysis (WE) were each applied to the FCs. The environmental impacts and the energy efficiencies of the FCs were compared with rechargeable batteries such as $LiFePO_4$ (LFP) and Nickel-metal hydride (Ni-MH). The LCA results show that MCFC_NSR(C) and PEMFC_NSR(C) have the lowest global warming potential (GWP) with 6.23E-02 kg $CO_2$ eq./MJ electricity and 6.84E-02 kg $CO_2$ eq./MJ electricity, respectively. For the impact category of abiotic resource depletion potential (ADP), MCFC_NGSR(S) and PEMFC_NGSR(S) show the lowest impacts of 7.42E-01 g Sb eq./MJ electricity and 7.19E-01 g Sb eq./MJ electricity, respectively. And, the energy efficiencies of the FCs are higher than those of the rechargeable batteries except for the case of hydrogen produced by WE.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-8
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• 2009

본 논문에서는 국제적으로 개발 중인 초고온가스로와 연계하여 대량의 수소를 생산하기 위한 방안의 일환으로 국내에서 개발 중인 고온증기전기분해 시스템에 사용될 열교환기 재료의 고온증기 부식실험에 대해 소개하였다. 이를 위해 관련된 국내외 연구현황을 조사분석한 결과를 요약하여 소개하였으며 마지막으로 현재 수행중인 고온증기부식 연구의 실험조건 및 계획을 제시하였다. 실험 및 연구결과는 초고온가스로와 연계된 고온전기분해를 이용한 수소생산시스템의 개발에 활용될 예정이다.