• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.104-112
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• 2017

해조류로부터 수열 액화 반응을 통해 생성된 원료를 이용하여 수소가스를 생산하기 위해 개질 반응용 상용화 촉매와 $K_2Ti_xO_y$가 첨가된 니켈(Ni) 제조 촉매를 사용하여 반응온도에 따른 수증기 개질 반응을 수행하였다. 반응원료는 해조류 바이오매스를 503 K의 반응온도에서 2시간 동안 수열 액화를 통해 생성된 액화 원료를 사용하였으며, 상용화 촉매(FCR-4-02)와 제조 촉매($Ni/K_2Ti_xO_y-Al_2O_3$, $Ni/K_2Ti_xO_y-SiO_2$, $Ni/K_2Ti_xO_y-ZrO_2/CeO_2$, Ni/$K_2Ti_xO_y$-MgO) 및 반응온도에 따른 수증기 개질 반응의 활성을 비교 연구하였다. 실험결과 제조 촉매 4종 모두 상용화 촉매와 비교하여 반응활성이 높게 나타나는 것이 확인되었으며, 제조 촉매의 지지체에 따라 생성되는 가스의 조성이 달라지는 것이 확인되었다. 특히, 산성이나 염기성을 띄는 $Al_2O_3$와 MgO의 지지체와 중성을 띄는 $SiO_2$의 지지체에서는 CO가 선택적으로 높게 생성이 되었으며 환원성을 띄는 $CeO_2$를 포함하는 지지체에서는 수성가스 전환 반응이 일어나 $CO_2$가 높게 생성됨을 보였다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.221-227
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• 2010

본 연구에서는 바이오매스 및 플라스틱에 가스화 효율을 높이기 위한 탄산염 촉매 또는 Ni based 촉매를 혼합한 시료에 대하여, 고정층 반응기를 이용하여 급속 등온 열분해 실험을 수행하여, 생성된 가스의 온도, 시료 및 촉매의 영향에 관한 분석을 통하여, 최적의 수소 생성 수율을 얻고자 한다. 고위발열량 측정 결과, 바이오매스보다 플라스틱 폐기물의 발열량이 높아짐을 알 수 있었다. 원소분석 결과로부터 수소 함량은 플라스틱 시료가 더 높았다. 계산된 활성화 에너지는 촉매 적용에 의해 감소하였고, 5 wt% 이상의 경우에는 큰 변화를 보이지 않았다. 수소수율은 플라스틱 폐기물이 포함된 시료, 온도에 대해서는 대부분 높은 온도 범위에서 최대값이 얻어졌다. 또한 대부분의 시료에서 높은 혼합비를 갖는 조건의 수소수율이 가장 높은 결과를 보였으나, 5 wt% 이상의 조건에서는 촉매 혼합비 증가의 영향은 미비하여, 활성화 에너지의 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 전체적으로 촉매 반응이 무촉매 반응에 비하여 높은 수소수율이 얻어졌다. 촉매 종류에 대하여, 탄산염 촉매인 $Na_2CO_3$ 및 $K_2CO_3$보다 Ni-$ZrO_2$ 촉매가 수소 생산을 위한 목적에 더 적합한 촉매임을 확인하였고, 본 연구로부터의 최대 수소수율을 위한 조건은 $900^{\circ}C$, 20 wt%의 Ni-$ZrO_2$(1:9) 촉매가 혼합된 Pitch Pine, Polyethylene 시료에 대하여 65.9 vol%의 높은 수소수율의 결과를 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권2호
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• pp.423-429
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• 2008

석탄을 가스터빈에 직접 사용하여 발전 효율을 높이고자 용매추출법으로 회분이 제거된 청정석탄 제조공정이 개발되고 있다. 용매추출에 의해 생산된 청정석탄에는 미량의 알카리금속이온이 들어있어서 연소시에 터빈 날개의 부식을 일으킬 수 있다. 이 연구에서는 청정석탄 제조공정의 알카리금속이온 제거를 위하여 무기이온교환제인 ${\alpha},{\beta}$-인산금속 산화물들(ZP: $Zr(HPO_4)_2$, TP: $Ti(HPO_4)_2$, ZTP: $ZrTi(HPO_4)_4$, Z1TP3: $Zr_{0.25}Ti_{0.75}(HPO_4)_4$, Z3T1P: $Zr_{0.75}Ti_{0.25}(HPO_4)_4$)과 H-Y 제올라이트를 제조하여 수용액 및 석탄이 용해된 고온의 유기용매(N-methyl-2-pyrrolidone)에서 나트륨 이온 제거 특성을 비교 분석하였다. ${\beta}$ 형태의 인산금속산화물들은 모사 수용액($Na^+$ Conc. 100 ppmw)에서 ${\alpha}$ 형태에 비해 높은 이온교환용량을 가지고 있으며 H-Y 제올라이트에 비해서도 높은 나트륨 이온 제거용량을 보여주었다. 이온교환매체가 고온의 유기용매($Na^+$ Conc. 12 ppmw in NMP)일 경우에는 H-Y 제올라이트의 나트륨이온 제거율은 $300^{\circ}C$까지 90% 이상이었으나, 그 이상의 온도에서는 50% 가량으로 급격히 감소하는 경향을 보여주었다. 그러나 ${\beta}$ 형태의 인산금속산화물들은 여러 온도조건($250{\sim}400^{\circ}C$)에서 90% 이상의 제거율을 나타내었고 강산용액을 이용한 재생 후에도 최초 실험과 유사한 나트륨 이온 제거율을 보여주었으며 그 중 가장 높은 제거율을 나타낸 $Zr_{0.75}Ti_{0.25}(HPO_4)_2$는 알카리금속이온 제거공정에 가장 적합한 무기이온교환제로 판단된다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권3호
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• pp.42-50
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• 2013

Solar thermal reactor was studied for hydrogen production with a two step thermochemical cycle including T-R(Thermal Reduction) step and W-D(Water Decomposition) step. NiFe2O4 and Fe3O4 supported by monoclinic ZrO2 were used as a catalyst device and Ni powder was used for decreasing the T-R step reaction temperature. Maintaining a temperature level of about $1100^{\circ}C$ and $1400^{\circ}C$, for 2-step thermochemical reaction, is important for obtaining maximum performance of hydrogen production. The controller was designed for adjusting high temperature solar thermal energy heating the foam-device coated with nickel- ferrite powder. A Pill temperature control system was designed based on 2-step thermochemical reaction experiment data(measured concentrated solar radiation and the temperature of foam device during experiment). The cycle repeated 5 times, ferrite conversion rate are 4.49~29.97% and hydrogen production rate is 0.19~1.54mmol/g-ferrite. A temperature controller was designed for increasing the number of reaction cycles related with the amount of produced hydrogen.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권3호
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• pp.186-194
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• 2013

The relationship between composition and properties of enamel glass was investigated by introducing a mixture design. The enamel glass was manufactured by mixing various components under the following constraints: $45{\leq}SiO_2{\leq}55$, $10{\leq}B_2O_3{\leq}18$, $6{\leq}Na_2O{\leq}15$, $1{\leq}Li_2O{\leq}6$, $5{\leq}K_2O{\leq}10$, $0{\leq}TiO_2{\leq}8$, $0{\leq}ZrO_2{\leq}8$, 13.3MO (mol %). A mathematical model for the calculation of some properties of enamel glasses as a function of their composition was developed by the experimental statistical method. The results showed that the proposed model with the experimental measurement were in good agreement and the mixture experimental design was an effective method for optimizing the composition of the enamel glass with respect to its properties.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.169-176
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• 2011

The two-step water splitting thermochemical cycle is composed of the T-R (Thermal Reduction)and W-D (Water Decomposition)steps. The mechanism of this cycle is oxidation-reduction, which produces hydrogen. The reaction temperature necessary for this thermochemical cycle can be achieved by a dish-type solar thermal collector (Inha University, Korea). The purpose of this study is to validate a water splitting device in the field. The device is studied and fabricated by Kodama et al (2010, 2011). The validation results show that the foam device, when loaded with $NiFe_2O_4/m-ZrO_2$powder, was successfully achieved hydrogen production with 9 (10 with a Xe-light solar simulator, 2009, Kodama et al.) repeated cycles under field conditions. Two foam device used in this study were tested for validation before an experiment was performed. The lab scale ferrite-conversion rate was in the range of 24~76%. Two foam devices were designed to for structural stability in this study. In the results of the experiments, the hydrogen percentage of the weight of each foam device was 7.194 and $9.954{\mu}mol\;g^{-1}$ onaverage, and the conversion rates 4.49~29.97 and 2.55~58.83%, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.61-64
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• 2007

Ni/YSZ ($Y_{2}O_{3}-stabilized$ $ZrO_{2}$), Cu/YSZ and CuO/YSZ composite powder for a cathode material in high temperature electrolysis (HTE) was synthesized by a mechanical alloying method with Ni (or Cu, CuO, Co) and YSZ powder. Microstructure of the composite for HTE reaction has been analyzed with various techniques of XRD, SEM to investigate effects of fabrication conditions. And conductivity of electrode was measured, Cu/YSZ cermet showed the higher electrical conductivity value than Ni/YSZ.

• 한국분말재료학회지
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• 제14권2호
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• pp.116-122
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• 2007

It is well known that thermal plasma process has lots of advantages such as high temperature and good quality for synthesis of nano particles. In this research, we attempt the synthesis of nano unitary and composite powder (Ag, Mg-Al, Zr-V-Fe) using transferred thermal plasma. Nano particles of metal alloy, ranging from 20 nm to 150 nm, have been synthesized by this process.

• 한국안전학회지
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• 제24권4호
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• pp.22-27
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• 2009

In this paper, the minuteness structure, piezoelectric, and dielectric characteristics of $0.95{Pb(Sb_{1/2}Nb_{1/2})_{0.02})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.13}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.85}}O_3+0.05Pb(CO_{1/2}W_{1/2})O_3+0.3%$ $MnO_2+0.3wt%$ CuO ceramics has been systematically investigated as a function of the sintering temperature after manufacturing the specimens with a general method. This study will be very helpful as basic data for developing ceramic materials, More study in a soon time for improving stability of temperature, effect of adds and stability and reality of frequency with improved production condition for specimens will give a powerful potentiality as a applied material of dielectric ceramics.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.26-32
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• 2021

카본 전극 페로브스카이트 태양전지의 광활성층을 형성하는데 열판, 오븐, 쾌속열처리로 방법을 달리하며 이때 광전기적 특성과 미세구조 변화를 확인하였다. Glass/FTO/compact TiO2/meso TiO2/meso ZrO2/perovskite/carbon electrode 구조의 페로브스카이트 태양전지 소자를 열판 공정, 오븐 공정, RTA(rapid thermal annealing) 공정을 이용하여 준비하였다. 이때 광전기적 특성과 미세구조를 solar simulator와 광학현미경, 장발산주사전자현미경을 이용하여 각 소자의 특성을 분석하였다. 광전기적 특성 분석 결과, RTA 공정을 이용하여 제작한 소자에서 가장 우수한 광전기적 특성을 확인할 수 있었다. 미세구조 분석 결과 열판 공정과 오븐 공정으로 제작한 시편은 카본 전극 상부에 과잉 페로브스카이트 상이 형성되고, RTA 공정으로 제작한 시편에서는 시편 상부에 과잉 페로브스카이트 상 없이, 균일한 페로브스카이트가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한 단면 미세구조에서는 RTA 공정으로 제작한 소자가 다공성 카본 전극 층에 고밀도의 페로브스카이트 층을 형성하여 우수한 광전기적 특성을 나타내었다. 따라서 대면적 소자 제작의 공정시간을 고려한 새로운 열처리방안으로 RTA 방법의 채용 가능성을 확인하였다.