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목질계 Biomass로부터 강산 당화 공정에 의한 Bioethanol 생산 공정의 물질 및 열수지 (Material and Heat Balances of Bioethanol Production Process by Concentrated Acid Saccharification Process from Lignocellulosic Biomass)

  • 김희영;이의수;김원석;서동진;안병성
    • 청정기술
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    • 제17권2호
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    • pp.156-165
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    • 2011
  • 본 연구에서는 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스의 전처리, 당화, 당/산 분리, 발효, 정제에 이르는 전 공정을 조합하고, 상용공정모사기(PRO/II)를 사용하여 공정모사를 수행하였다. 주요 공정으로 강산에 의한 전처리 및 당화, SMB(simulated moving bed)를 사용한 당/산 분리, 그리고 증류 및 투과증발법(Pervaporation)을 이용한 에탄올 탈수 공정을 사용하였다. 열회수 공정을 이용하여 전 공정의 에너지 소비가 최소화 되도록 하고 강산당화공정에 의한 바이오에탄올 생산공정의 물질수지 및 열 수지를 확인하였다. 공정모사 결과, 1 kg의 에탄올을 생산하는데 필요한 바이오매스는 4.07 kg, 소요된 열량은 3,572 kcal로 계산되었다. 기존 묽은 산 당화공정(SRI 자료)에 비해 26%의 수율 증가와 30% 정도의 에너지 절감이 가능할 것으로 예상되었다. 이러한 수율을 얻기 위해서는 강산당화공정에 의한 전처리 및 당화공정에서 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스의 전환율이 90% 정도에 이르러야한다. 또한 5탄당 발효공정이 개발되어야 한다. 효율적 에너지 절감을 위해서는 SMB 공정에서 분리된 황산수용액의 농도가 20% 이상 되어야하며, SMB 공정에 의한 당/산분리 공정이 실용화되어야 강산당화공정에 의한 목절계 바이오에탄올 생산공정이 상용화될 것이다.

계면금속(Sn)이 흡착된 Ge(111)표면에서의 Ge의 층상성장에 대한 연구 (A Study of Epitaxial Growth on the Clean and Surfactant (Sn) Adsorbed Surface of Ge(111))

  • 곽호원
    • 한국진공학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.77-81
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    • 1998
  • RHEED(Reflection High Energy Electron Diffraction)상(pattern)의 거울반사점 (specular spot) 강도의 주기적인 진동을 이용하여, 계면금속(surfactant)Sn을 흡착하지 않은 경우와 흡착한 경우 Ge(111)표면 위에서 Ge의 층상성장을 조사하였다. 계면금속을 흡착하지 않았을 경우, 기판온도 $200^{\circ}C$에서 반점의 강도가 24ML정도 안정되게 진동하는 것으로 보 아, Ge층상성장의 최적온도로 생각되었다. 계면금속(Sn) 0.5ML를 Ge(111) 표면위에 흡착시 킨 후, Ge성장에서는 기판온도 $200^{\circ}C$에서 성장초기에 불규칙한 진동이 나타났으며, 반점강 도의 주기적인 운동이 흡착하지 않은 경우 보다 더 큰 진폭으로 38ML이상까지 관찰되었으 며 Ge이 성장하는 동안 d2$\times$2 구조의 변화가 없었다. 이는 계면금속이 교환작용으로 성장표 면 쪽으로 편석(segregation)하면서 흡착원자의 표면확산 거리를 저해시켜 3차원적 핵성장 에 의한 층상성장을 저해하고 대신 2차원적 성장을 도우는 것으로 생각된다.

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캔 산업의 전과정평가를 통한 청정생산 적용에 관한 연구 (Study on the Application of Cleaner Production using Life Cycle Assessment in the Can Industry)

  • 구희준;정찬교
    • 청정기술
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    • 제8권4호
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    • pp.205-215
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    • 2002
  • 포장 산업의 발전과 재활용 활성화로 인해 캔 산업은 급속히 성장하였으나 공급과잉에 의해 수익성은 낮아졌다. 그러므로 캔 산업이 경쟁력을 확보하기 위해서는 제조공정의 개선을 통해 공정을 최적화하고 또한 환경부담을 감소시키는 것이 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 전과정평가를 이용하여 알루미늄 캔 제조공정의 주요이슈를 규명하였다. 그 결과 불량캔을 저감하고 타유를 제거하는 것이 주요이슈로 규명되었다. 도출된 문제점의 개선안으로 정수시설 도입과 살균타유분리시스템 설치, 세척노즐 변경, 초순수 가온시스템 설비를 도입하였다. 개선결과 6.4개월만에 투자비를 회수하며 연간 약 3억원을 절감할 수 있을 것으로 조사되었다.

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석탄가스화 복합발전용 가스터빈의 성능 평가 (Performance Evaluation of the Gas Turbine for Integrated Ossification Combined Cycle)

  • 이찬;이진욱;윤용승
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제2권1호
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    • pp.7-14
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    • 1999
  • This simulation method is developed by using GateCycle code for the performance evaluation of the gas turbine in IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) power plant that uses clean coal gas fuel derived from coal gasification and gas clean-up processes and it is integrated with ASU(Air Separation Unit). In the present simulation method, thermodynamic calculation procedure is incorporated with compressor performance map and expander choking models for considering the off-design effects due to coal gas firing and ASU integration. With the clean coal gases produced through commercially available chemical processes, their compatibility as IGCC gas turbine fuel is investigated in the aspects the overall performance of the gas turbine system. The predictions by the present method show that the reduction of the air extraction from gas turbine to ASU results in a remarkable increase in the efficiency and net power of gas turbines, but it is accompanied with a shift of compressor operation point toward to surge limit. In addition, the present analysis results reveal the influence of compressor performance characteristics of gas turbine have to be carefully examined in designing the ASU integration process and evaluating the overall performance parameters of the gas turbine in IGCC Power plant.

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PERSPECTIVES OF NUCLEAR HEAT AND HYDROGEN

  • Lee, Won-Jae;Kim, Yong-Wan;Chang, Jong-Hwa
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제41권4호
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    • pp.413-426
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    • 2009
  • Nuclear energy plays an important role in world energy production by supplying 6% of the world's current total electricity production. However, 86% of the energy consumed worldwide to produce industrial process heat, to generate electricity and to power the transportation sector still originates in fossil fuels. To cope with dwindling fossil fuels and climate change, it is clear that a clean alternative energy that can replace fossil fuels in these sectors is urgently required. Clean hydrogen energy is one such alternative. Clean hydrogen can play an important role not only in synthetic fuel production but also through powering fuel cells in the anticipated hydrogen economy. With the introduction of the high temperature gas-cooled reactor (HTGR) that can produce nuclear heat up to $950^{\circ}C$ without greenhouse gas emissions, nuclear power is poised to broaden its mission beyond electricity generation to the provision of nuclear process heat and the massive production of hydrogen. In this paper, the features and potential of the HTGR as the energy source of the future are addressed. Perspectives on nuclear heat and hydrogen applications using the HTGR are discussed.

조촉매가 담지된 Ni/HY 촉매상에서 메탄의 건식 개질 반응 연구 (Dry Reforming of Methane over Promoters Added Ni/HY Catalysts)

  • 정헌도
    • 청정기술
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    • 제23권2호
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    • pp.213-220
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    • 2017
  • HY 제올라이트에 담지된 Ni 촉매 및 Mg, Ca, K 그리고 Mn 등이 조촉매로 함께 담지된 Ni/HY 촉매상에서 메탄의 건식 개질 반응을 수행하였다. 촉매는 초기 함침법으로 제조하였으며 제조된 촉매는 XRD, BET, SEM 및 TGA 분석을 통하여 반응 전후 의 촉매 변화를 고찰하였다. Ni의 담지량이 증가함에 따라 메탄의 전환율 및 생성물의 수율이 증가하였으며 Ni의 담지량이 13 wt% 일 때 메탄의 전환율이 최대를 나타내었다. Mg를 조촉매로 함께 담지하였을 때 촉매의 탄소에 대한 저항성이 크게 증가하였으며 이에 따라 촉매의 장기 안정성이 크게 향상되었다. 이는 조촉매로 담지된 Mg가 Ni의 입자 크기를 작게 하여 Ni의 분산도를 향상시키고 촉매의 비활성화를 방지하기 때문인 것으로 나타났다.

비전도성 매질 내 이온성 액체 액적의 충전 현상 (Charging of an Ionic Liquid Droplet in a Dielectric Medium)

  • 임도진
    • 청정기술
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    • 제20권4호
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    • pp.354-358
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    • 2014
  • 이온성 액체는 상온에서 액체로 존재하는 이온성염으로 최근 청정 공정에 사용될 수 있는 용매, 전해질, 촉매로써 주목받고있다. 본 연구에서는 비전도성 매질 내 액적의 접촉 충전 현상을 이용하여 여섯 가지 서로 다른 이온성 액체에 대한 충전 거동을 고찰하였다. 이온성 액체 액적의 충전 현상은 이전 수용 액적의 충전 현상과 유사한 특징을 나타내었으며 기본적으로 완전 도체 이론으로 설명이 가능하였다. 하지만 이온 종류에 따른 상세 거동은 다소의 변화가 관찰되었다. 본 연구의 결과는 청정 용매 및 촉매로 각광 받고 있는 이온성 액체의 전기화학적 특성을 이해하고 분석하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.