• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.931-937
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• 2008

공정변수의 변화와 반응기의 성능을 정확하게 예측하기 위하여 Water Gas Shift Reaction(WGSR)을 위한 Multi-Tubular Reactor (MTR)의 상세 multiscale 모델링과 모사를 수행하였다. MTR은 비 균일 고체 촉매로 충진 된 4개의 관형반응기와 냉각을 위해 주변을 싸고 있는 shell side로 구성되어 있다. 유체의 흐름과 반응 kinetics가 반응기 성능에 큰 영향을 주고 있는 점을 고려할 때, Computational Fluid Dynamics (CFD)기법과 공정모델링 기법을 포함한 multiscale 방법론의 채택은 자연스럽고 필수 불가결한 일이다. $345^{\circ}C$로 관형반응기 부분으로 유입된 반응물은 반응의 결과 $390^{\circ}C$로 $45^{\circ}C$가량 온도가 증가하였으며, CO의 전환율은 0.89에 이르렀다. 쉘 사이드로 $190^{\circ}C$로 유입된 유체는 쉘 출구에서 $240^{\circ}C$로 약 $50^{\circ}C$ 가량의 온도 증가를 보였으며 이를 통하여 에너지 절감효과를 가져 올 수 있었으며 높은 전환율을 얻기 위해 반응기 부분의 온도를 적절히 제어할 수 있었다. 모사의 결과는 여러 문헌에 보고된 실험 결과와 매우 근접한 값을 나타내 본 연구를 통해 제시된 모델과 모사의 결과가 정확함을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.283-290
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• 2004

The single-step process for conversion of syngas to DME give higher conversion than the syngas-to-methanol process. This arises because of a synergy among the three simultaneous reaction, methanol synthesis, methanol dehydration and water gas shift reaction, in the process. we would find the optimal condition of the process which these advantages. The optimal condition of DME synthesis reaction over a commercial $Cu/Zn/Al_2O_3$ catalyst and Hybrid catalyst in a fixed bed reactor. The syngas-to-dimethyl ether conversion was examined on various reaction condition (Temperature 473~553K, $H_2/CO$ ratio 1~3, Pressure 30'50atm, GHSV 1000~4000).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.91.1-91.1
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• 2010

The Reforming system is an effective method to generate hydrogen which uses for fuel cell system. The purpose of this study is to present characteristics of an autothermal reformer at various operating conditions and to investigate ideal conditions for reforming efficiency. Dominant chemical reactions are Full Combustion, Steam Reforming reaction, Water-Gas Shift reaction and Direct Steam Reforming reaction. Operating parameters of the autothermal reformer are inlet temperature, Oxygen to Carbon Ratio, Steam to Carbon Ratio and Gas Hourly Space Velocity. Autothermal reformer is filled with catalysis of a packbed-bed type. Using numerical approach, we have investigated on various reaction conditions.

• 에너지공학
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• 제20권4호
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• pp.298-302
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• 2011

In this study, Catalytic reforming with vapor and biomass gasification was simultaneously performed in a same fixed bed reactor at $600-800^{\circ}C$. Light gases were produced from reformation of the tar (fuel gases) in biomass gasification by using limonite and dolomite, as catalysts. Hydrogen and carbon dioxide are main components in light gases. Hydrogen yields increased with temperature increasing in the range of $650-800^{\circ}C$, because the water shift reaction was promoted by catalyst. The yield of hydrogen gas was increased about 160% under catalyst with the mixture of limonite and dolomite comparing to limonite only.

• 대한화학회지
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• 제46권3호
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• pp.265-278
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• 2002

본 연구에서는 화학평형과 평형이동에 관한 대학생들과 교사들의 개념형성 정도를 조사하기 위하여 개념검사 문항을 이용하여 서울지역 대학교 1학년 학생53명, 3학년 학생 28명, 4학년 학생 26명과 고등학교 교사10명에게 지필검사를 실시하였다. 개념검사 문항의 ?뼁育?기체의 부분압력과 농도 계산, 기체상 반응의 평형상수 계산과 비활성 기체 첨가에 의한 평형이동, 약산 수용액에서의 농도 계산과 물 또는 공통이온 첨가에 의한 평형이동에 관한 것으로 르샤틀리에 원리의 적용이 어려운 상황에서 반응지수의 변화를 이용하여 평형이동 방향을 예측할 수 있는가에 초점을 두었다. 응답 내용을 분석한 결과, 교사와 물리화학을 배운 3학년 학생들의 정답률이 일반화학을 배운 1학년 학생들이나 물리화학을 배운지 1년 정도 지난 4학년 학생들보다 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 그리고 선수 개념인 부분압력과 농도 계산에 대한 정답률은 높았으나 이와 동일한 조건에서 화학평형이동 방향을 예측하는 문항의 정답률은 낮게 나타나 계산 능력보다는 반응지수를 이용한 평형이동의 예측에 대한 개념 형성이 부족한 것으로 드러났다.

• 한국농공학회논문집
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• 제53권6호
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• pp.17-22
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• 2011

Biomass gasification provides synthesis gas or syngas that can be used for internal combustion engines as fuel or chemical synthesis as feedstock. Among different types of gasifiers, downdraft gasifier can produce relatively clean syngas with lower tar contents. In this study, a downdraft gasifier was fabricated with 150 mm of hearth diameter to gasify woodchip that is commercially available in this country. After drying woodchip to about 20 %, gasification experiments were conducted measuring temperature, pressure, air and gas flow rates. The volumetric concentrations of CO, $H_2$, $CO_2$, $CH_4$ were 10.7~14.5, 16.5~21.4, 12.5~16.6, and 2.3~2.9, respectively. They were overall within the ranges of the results that the previous studies showed. However, CO concentration was relatively lower and H2 was slightly higher than those from other studies. It seemed that water gas shift reaction was occurred due to the moisture in the fuel woodchip. Additional drying process coupled with syngas cooling would be required to improve the overall efficiency and syngas quality.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.727-735
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• 2014

본 연구에서는 바이오디젤 생산의 부산물인 글리세롤로부터 수증기 개질(Steam Reforming, SR) 반응을 통해 수소를 생산하는 공정의 모델링과 모사 및 최적화를 수행했다. 글리세롤을 이용한 수소 생산 방법은 기존의 수소 생산방법인 메탄의 수증기 개질법(Steam Methane Reforming, SMR)을 대체할 수 있는 새로운 방법으로 세계 여러 곳에서 연구가 진행 중이다. 글리세롤과 수증기의 기체 혼합물을 고온의 반응기 내에서 개질시켜 합성가스(CO, $H_2$)를 생산하고, 합성가스에 포함된 일산화탄소를 수성 가스 전화 반응(Water-Gas Shift, WGS)을 통해 수증기와 반응시켜 수소를 생성하고, 최종적으로 Pressure Swing Adsorption (PSA) 공정을 통하여 이산화탄소와 수소를 분리하여 정제된 수소를 얻는다. 공정시뮬레이션 프로그램인 UniSim을 이용하여 시뮬레이션을 진행하였으며, 열효율 개선을 실시하여 운전 비용을 절감하고자 하였다. 기존 연구인 미국 DOE와 독일 Linde의 글리세롤 이용 수소 생산공정과 수율 비교를 진행하였고, 수소 에너지 인프라 구축에 기여하기 위한 최적의 생산방법을 제안하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.757-760
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• 2009

최근 들어 WGS 반응은 Pt과 같은 귀금속 촉매를 다양한 담체에 담지하여 낮은 온도에서 높은 활성을 지닌 촉매를 제조하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. WGS 반응에서 귀금속 촉매가 높은 활성을 가지기 위해서 높은 산소저장능력(Oxygen Storage Capacity)과 산화환원능력(Redox)을 지닌 담체 개발이 필요하다. Ce-$ZrO_2$ 담체는 구조적으로 안정하며 높은 산소저장능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. Ce-$ZrO_2$ 구조는 Ce/Zr 비에 따라 다양한 변화가 생긴다. Ce/Zr 비가 6/4, 8/2인 경우 입방구조(Cubic)를 가지며 2/8인 경우 정방입계(Tetragonal)구조를 가진다. 이것은 담체 특성의 변화를 의미한다. 따라서, WGS 반응용 최적 담체를 선정하기 위해 Ce/Zr 비를 제조변수로 하여 담체특성을 분석하였다. 제조된 모든 담체는 공침법(Co-precipitation)을 사용하여 제조하였으며 $500^{\circ}C$에서 6시간 소성하였다. 담체 특성분석은 BET, XRD를 이용하였다. 추가적으로 제조변수를 다양화하여 담체 제조를 마쳤으며 특성분석이 진행 중이다. 분석 결과 $Ce_{0.2}Zr_{0.8}O_2$ 담체가 가장 넓은 표면적을 가지고 있으며 Ce/Zr 비가 높아질수록 표면적이 감소하는 경향을 나타내었다. Ce-$ZrO_2$ 담체의 나노결정크기는 Ce/Zr 비가 작아질수록 결정크기가 감소하는 경향을 나타내었으며 $Ce_{0.2}Zr_{0.8}O_2$가 Ce-$ZrO_2$ 담체 중에서 가장 작은 결정크기를 나타내어 3nm 이하의 나노-담체가 제조되었음을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제22권2호
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• pp.226-236
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• 2013

고온개질기를 이용한 수증기 메탄 개질반응에 대해 실험 및 전산해석 기법을 이용하여 실제 개질기의 효율 및 개질기의 형상의 변화에 따른 열 분포 및 내부 유동에 대해서 연구하였다. 수증기 개질에 대한 반응모델은 Xu & Froment에 의해 개발된 수증기 반응 모델을 사용하였고, 그 결과로 고온개질기내에서 일어나는 화학반응은 Steam Reforming(SR), Water Gas Shift(WGS), Direct Steam Reforming(DSR) 반응이 다른 반응을 지배한다고 가정하였다. 고온개질기를 이용한 수증기 메탄 개질 반응 실험 결과로는 Steam Carbon Ratio(SCR)이 증가함에 따라 수소 수득율 또한 증가하고 일산화탄소와 메탄은 감소하는것을 알 수 있었다. 또한 입구가 한 개인 디자인과 두 개인 디자인을 비교, 분석하였을 때 입구가 두 개인 개질기보다 입구가 한 개인 개질기에서 열 분포 및 내부유동, 수소 수득율이 우수하다는 결과를 얻게 되었다.

• 대한화학회지
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• 제42권6호
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• pp.696-702
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• 1998

황피독에 저항성을 가지는 수성가스 전환반응용 CoMo 계열 촉매에 알칼리금속염 첨가가 반응활성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 알칼리금속염의 음이온과 양이온의 각각에 대한 영향을 알아보기 위하여 크게 두 경우로 나누어 촉매를 제조하였다. 그 하나는, 양이온을 K로 고정시키고 음이온을 변형시킨 경우로서, 반응활성의 변화는 BET 표면적의 변화로 설명되었다. 다른 한 경우는, 음이온을 $NO_3^-$로 고정시키고 알칼리금속 이온을 변형시킨 경우로서, Li가 첨가된 촉매의 활성이 가장 뛰어났으며 다른 양이온의 경우에는 서로 비슷한 낮은 활성을 보였다. 알칼리금속의 첨가량의 변화에 따른 BET 표면적의 변화와 반응활성의 변화가 같은 경향을 보였다. 알칼리금속염의 양이온을 변화시킨 경우에는 BET 표면적과 정8면체 배위구조 속의 $Mo^{6+}$에 대한 정4면체 배위구조 속의 $Mo^{6+}$의 비, 즉 $Mo^6+[T]/Mo^{6+}[O]$ 값의 복합적인 관계를 통해 반응활성의 변화를 설명할 수 있었다.