• 멤브레인
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• 제29권3호
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• pp.173-182
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• 2019

화석연료 사용이 증가하면서 온실가스 및 대기오염가스 등의 환경오염 문제가 심각해졌다. 이를 해결하기 위한 신재생에너지, 친환경적인 대체에너지원을 찾기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생하며 부산물로 물만이 생성되는 친환경 에너지 발생장치다. 특히, 전해질로 음이온 교환막을 사용하는 음이온 교환막 연료전지(Anion Exchange Membrane Fuel Cell)는 높은 촉매의 활성으로 양이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel cell)와 다르게 저가의 금속 촉매를 사용할 수 있는 장점 때문에 관심이 높아지고 있다. 음이온 교환막으로써 요구되는 주요 특성은 높은 이온($OH^-$) 전도도 및 높은 pH의 구동조건에서의 안정성이다. 본 연구에서는 PPO계 고분자의 화학적 가교 반응을 이용해 얻어진 가교형 고분자 막의 낮은 기계적인 특성과 치수 안정성을 높이기 위해 보다 높은 분자량을 갖는 고분자 사용과 함께 가교율 증대를 통해 보다 높은 이온 전도도와 기계적인 성질, 높은 화학적인 안정성뿐만 아니라 실제 연료전지 구동조건에서 높은 셀 성능을 갖는 AEMFC용 고분자 전해질 막을 개발했다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.503-507
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• 2021

이동용 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 수소발생용으로써 NaBH₄는 많은 장점을 갖고 있다. 야외에서 PEMFC가 이송형으로 사용될 때 증류수대신 담수를 이용해 NaBH₄ 가수분해하면 경제적이다. 그래서 본 연구에서는 NaBH₄ 가수분해 과정에 증류수대신 담수를 이용해 수소를 발생시켰다. 활성탄 담지 Co-P-B/C 촉매를 사용해 NaBH₄ 가수분해 특성에 대해 연구하였다. 담수는 NaBH₄ 가수분해과정에서 4수화물을 발생시키지 않았고, 증류수는 4수화물 부산물이 생성되어 가수분해과정에서 많은 물이 소모되어서 NaBH₄ 25% 이상 고농도에서 반응 종료시점에는 건조한 부산물과 미반응 NaBH₄가 남았음을 확인하였다. 이 결과 담수를 사용했을 때 NaBH₄ 25% 이상 고농도에서 증류수보다 수소 수율과 수소발생속도가 더 높아 무인항공기등 이송형 연료전지에도 적용하기에 적합함을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.154-161
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• 2022

전세계의 기후 온난화로 인해 탄소 중립 사회의 중요성이 대두되고 있다. 이를 위해 화석연료를 대체할 새로운 에너지 자원으로 수소에 대한 관심이 커지고 있다. 친환경적이며 풍부하게 존재하는 물의 전기분해를 통한 수소 생산은 매우 중요한 분야이다. 하지만 전기분해의 산소 발생 반응의 경우 매우 높은 과전압과 고가의 귀금속 촉매의 사용이 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. 이에 본 총설에서 최근 5년동안 발표된 고분자 전해질막 수전해 시스템의 산소 발생 반응에 쓰이는 귀금속 촉매의 연구 동향에 대해 요약 및 정리하였다. 가장 널리 사용되는 귀금속 촉매로는 Ir과 Ru 기반의 촉매들이다. 이들은 높은 안정성과 성능 때문에 수전해 촉매로 연구되었다. 하지만 높은 가격으로 인해 성능 향상이 우선 과제이며 이를 위해 지지체와의 상호작용, 합금 촉매, 다양한 후처리 공정 등을 적용하고 있다. 본 총설은 귀금속 촉매의 산소 발생 반응에 대한 활성과 내구성을 높이는 전략 수립에 도움이 될 것으로 예상한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.479-486
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• 2023

본 연구에서는 메탄 습식 개질 반응용 Ni/Al₂O₃ 촉매에 첨가된 Ce_xZr_1-xO₂(CZ)가 촉매 반응 효율에 미치는 효과를 조사하였다. 반응 실험 결과, CZ 조촉매가 첨가된 Ni/Al₂O₃ 촉매는 동일 온도, 동일 steam to carbon ratio에서 Ni/Al₂O₃ 촉매보다 높은 메탄 전환율과 수소 수율을 보였다. 특성 분석 결과, 두 촉매 모두 유사한 기공 구조와 비슷한 Ni 분산도를 가지고 있어 이는 반응 효율에 영향을 미치는 요소가 아님을 확인하였다. 하지만, 라만 분광 분석결과에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매는 Ni/Al₂O₃ 촉매와 달리 CZ상에서 oxygen vacancy가 존재하고, 이는 상대적으로 낮은 반응 온도에서 물 활성화를 촉진시키는 것으로 확인되었다. CZ 조촉매 상의 oxygen vacancy에 의한 물 활성화는 저온 영역에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매의 습식 개질 반응 성능을 증대시켰다.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.613-618
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• 2023

현대 사회는 일상생활 중 80% 이상을 실내에서 생활하고, 생활수준의 향상으로 실내오염물질 노출에 대한 유의가 필요하다. 본 연구에서는 실내오염물질 중 하나인 포름알데히드(HCHO)를 별도의 빛 또는 열 없이 상온에서 제거할 수 있는 액상환원법 기반 Pt/TiO₂ 촉매의 성능 및 반응 특성을 조사하였다. 활성실험을 통해, 동일한 방법으로 제조된 촉매라도 TiO₂ 종류에 따라 약 40~80%의 서로 다른 활성을 나타냄을 확인하였다. XRD, BET, XPS 분석을 통해 지지체의 입사 사이즈, 결정구조, 비표면적 및 O/Ti molar ratio를 조사하였고, 지지체 자체의 물성과 성능 간 상관성은 미미함을 확인하였다. HCHO 산화 반응 경로를 조사하기 위해 일산화탄소를 활용한 In situ DRIFT 분석과 H₂-TPR을 수행하였다. 그 결과, 촉매의 성능이 활성금속의 산화상태 및 흡착종의 흡탈착 특성에 지배받음을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권6호
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• pp.1-8
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• 2007

본 연구에서는 로켓 모타의 추진제 점화 특성을 살펴보기 위하여 혼합형, 복기 및 니트라민 추진제를 대상으로 압력 변화에 따른 점화지연시간을 아크 이미지를 이용하여 측정하였다. 추진제 표면의 반사에너지를 측정하기 위하여 광섬유 표면반사계를 사용하였다. 추진제 점화성은 복기 추진제 > 혼합형 추진제 > 니트라민 추진제 순으로 나타났으며, 니트라민 추진제 점화에 가장 큰 점화 에너지가 필요했으나 압력이 $75{\sim}400$ psia 범위로 상승함에 따라 니트라민 추진제의 점화 지연 시간은 급격히 감소하였다. 카본 블랙, ZrC 및 WC 등의 소량의 오페시화이어를 첨가함으로써 추진제 표면의 흡수도를 증가시킬 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.417-422
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• 2010

1.7L 커먼 레일 직접 연료분사 디젤엔진과 초저유황 스웨덴 디젤 연료를 이용하여 연료분사시기 8.5CA BTDC~0.5CA BTDC 와 배기가스 재순환률 37%, 43%, 48% 영역에서 실험을 수행하였다. 각각의 배기가스 재순환률에 대하여 연료분사시기가 지각됨에 따라 매연과 질소산화물이 동시에 저감되나 탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 저온 디젤 연소영역에 있음을 확인하였다. 탄화수소를 가스크로마토그래프와 불꽃 이온 검출기를 사용하여 종 분석을 수행하였으며, 연료분사시기가 지각될수록, 그리고 배기가스 재순환률이 증가할수록 Partially burned HC, 알켄의 비율이 증가하였다. Partially burned HC 중에서 에텐이, 그리고 Unburned HC 중에서 노말 운데케인이 가장 많이 배출되었다. 이 두 개의 탄화수소 종은 촉매 연구에 사용되는 벤치 플로우리액터 시험에서 대표적인 탄화수소 종으로 사용할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

This paper focuses on a systematic configuration of steam reforming fuel processor, particularly designed for small and medium sized hydrogen production application. In a typical integration of the fuel processor, there exist significant temperature gradients over the entire system which has negative effect on both catalyst life-time and system performance. Also, the volumetric inefficiency should be avoided to obtain the possible compactness for the commercial purpose. In the present work, the computational analysis will be performed to gain the fundamental insight on the transport phenomena and chemical reactions in the reformer consisting of preheating, steam reforming (SR), and water gas shift (WGS) reaction beds in the flow direction. Also, the fuel processing system includes a top-fired burner providing necessary thermal energy for endothermic catalytic reactor. A fully two-dimensional numerical modeling for a integrated fuel processing system is introduced for in-depth analysis of the heat and mass transport phenomena based on surface kinetics and catalytic process. In the model, water gas shift reaction and decomposition reaction were assumed to be at equilibrium. A kinetic model was developed and then computational results were compared with the experimental data available in the literature. Finally, the case study was done by considering the key parameters, i.e. steam to carbon (S/C) ratio and temperature. The computer-aided models developed in this study can be greatly utilized for the design of advanced fast-paced compact fuel processors research.

• 청정기술
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• 제12권2호
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• pp.87-94
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• 2006

철과 니오븀의 몰비가 1/0, 10/1, 5/1, 1/1, 1/5, 1/10 및 0/1 인 철-니오븀 촉매상에서 일산화탄소에 의한 아황산가스의 원소 황으로의 환원이 고정층 흐름반응기에서 연구되었다. 촉매 활성 및 선택도 면에서 우수한 상승효과를 철-니오븀 촉매에서 관찰할 수 있었으며, 가장 우수한 촉매 현상은 철과 니오븀의 몰비 1/1 촉매에서 관찰되었다. 활성화된 철-니오븀 촉매의 활성상은 XRD와 XPS 의 분석결과 $FeS_2$ 로 확인되었다. 일산화탄소에 의한 아황산가스의 선택적 환원은 카르보닐 황화물 반응중간체 메커니즘을 따르는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제10권7호
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• pp.1079-1085
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• 1999

본 연구에서는 여러 가지 균일계 전이 금속 촉매를 사용하여 니트로벤젠을 아닐린 및 일산화탄소와 반응시켜 N,N'-디페닐우레아(DPU)를 생성하는 반응에 있어서 촉매와 리간드 및 promrter가 반응에 미치는 영향을 고찰하였다. 촉매로서는 Pd, Ni, Pt, Ru, Rh, 그리고 Fe 화합물을 이용하였고 리간드로서는 monodentate 리간드인 $PPh_3$와 bidentate 리간드인 1,3-bis(diphenylphosphino)proane(dppp)를 사용하여 효과를 비교하였다. Promoter로서는 $Et_4NCl$을 사용하였다. Pd 및 Ni 촉매는 니트로벤젠, 아닐린, 그리고 일산화탄소로부터의 DPU 합성에 매우 효과적이었고 상대적으로 온화한 조건에서도 거의 정량적인 수율로 DPU를 합성할 수 있었다. 이 경우 바이덴테이트 리간드인 dppp는 모노덴테이트 리간드인 $PPh_3$에 비하여 반응 속도가 훨씬 빠르고 니트로벤젠에 대한 아닐린의 소모량이 훨씬 적었는데 이는 리간드인 cis coordination에 기인하는 것으로 추정된다. $PPh_3$ 리간드인 경우에는 $Et_4NCl$ 조촉매의 사용이 필수적인데 비하여 dppp인 경우에는 오히려 조촉매가 반응 속도를 저해하였다. Pd-dppp 촉매계는 촉매의 재사용이 가능하나 촉매가 서서히 비활성화 됨을 알 수 있었다.