• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.653-658
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• 2016

Poly(ether-block-amide)(PEBAX$^{(R)}$)는 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TCU)로서 hard-rigid amide block과 soft-flexible ether block으로 구성되어 있으며, 분자량과 두 block간의 구성비에 따라 여러 종류가 있다. PEBAX$^{(R)}$는 분리막소재로 이용할 경우 PEBAX$^{(R)}$의 hard amide block은 우수한 기계적 특성과 선택도를, 그리고 soft ether block은 높은 투과도를 제공할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2종류의 PEBAX$^{(R)}$를 사용하여 기체 분리막을 제조하고, 종류에 따른 이산화탄소와 메탄의 투과특성 변화를 연구하였다. 또한 순수 PEBAX$^{(R)}$ 분리막의 투과특성을 향상시키기 위해 GPTMS ((3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane)를 무기전구체로 사용한 PEBAX$^{(R)}$/silica 하이브리드 분리막을 제조하여 이산화탄소와 메탄의 투과특성을 측정하였으며, 29Si-NMR, DSC, SEM 분석을 통해 무기전구체의 도입에 따른 고분자의 구조 변화를 연구하였다. 순수 PEBAX$^{(R)}$-1657과 PEBAX$^{(R)}$-2533 분리막의 투과도 측정 결과, 상대적으로 높은 ether block 비율의 PEBAX$^{(R)}$-2533 분리막의 투과도 계수가 높은 값을 가졌다. 상대적으로 높은 ether block 함량 때문에 고분자 사슬의 유연성이 보다 크기 때문으로 볼 수 있고, 이로 인한 확산선택도의 감소 효과에 의해 이상분리인자는 PEBAX$^{(R)}$-1657 분리막이 보다 높은 값을 가졌다. PEBAX$^{(R)}$/GPTMS 하이브리드 분리막의 기체투과도 측정 결과 $CO_2$와 $CH_4$ 모두 반응시간이 경과됨에 따라 $CO_2$에 비해 $CH_4$의 투과도 계수가 낮아졌으나 이상분리인자는 증가함을 보였다. GPTMS가 가수분해되어 생성된 silanol이 고분자 사슬에 침투되어 축합과정을 거치며 공유결합에 의해 사슬간 결합이 커지고 사슬의 운동성을 감소시켜 투과도 계수가 낮아진 것으로 보이며, PEO segment와 $CO_2$와의 강한 친화도에 의해 $CO_2$의 투과도계수가 상대적으로 덜 낮아진 것으로 판단된다. 순수 PEBAX$^{(R)}$-1657 순수 분리막의 결과와 비교하였을 때 이상분리인자는 4.5% 감소한 반면 $CO_2$ 투과도계수는 3.5배 증가하는 우수한 결과를 보였다.

• 한국포장학회지
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• 제18권1_2호
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• pp.1-8
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• 2012

한국고유 발효채소인 김치는 살균공정이 없이 미생물이 살아있는 상태로 유통되고 있다. 이로 인하여 저장 유통 중에 젖산과 이산화탄소가 생성되어 문제를 야기한다. $CO_2$ 생산은 두 단계로 이루어지는데, 처음에 빠르고 나중에 낮으며, $CO_2$ 생산속도는 김치 종류, 염도 및 저장온도에 따라 다르다. 김치로부터 생산되는 $CO_2$ 기체는 포장 내에 축적되어 부피팽창과 압력발생을 야기한다. 염도와 저장온도에 따른 $CO_2$ 생산속도의 함수적 의존관계는 문헌에서 발표된 바가 있으며, 이를 이용하여 여러 저장조건에서의 부피 및 압력의 변화를 예측하는 것이 가능하다. $CO_2$ 발생의 문제를 해결하는 방법으로서 기체확산 핀홀, 고 $CO_2$ 투과 필름, $CO_2$ 흡수제 등의 이용이 검토되고 연구되어 왔다. 이러한 기법을 적절히 도입하여 설계된 포장은 김치에 높은 용존 $CO_2$와 함께 높은 탄산미의 관능적 품질을 하면서도 부피팽창과 압력발생을 완화할 수 있었다. 각 방법의 장점과 함께 한계를 검토 고찰하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제27권3호
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• pp.313-325
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• 2011

From October 2009 to June 2010, major greenhouse gases (GHG: $N_2O$, $CH_4$, $CO_2$) soil emission were measured from upland cabbage field at Kunsan ($35^{\circ}$56'23"N, $126^{\circ}$43'14"E), Korea by using closed static chamber method. The measurements were conducted mostly from 10:00 to 18:00LST during field experiment days (total 28 days). After analyzing GHG concentrations inside of flux chamber by using a GC equipped with a methanizer (Varian CP3800), the GHG fluxes were calculated from a linear regression of the changes in the concentrations with time. Soil parameters (e.g. soil moisture, temperature, pH, organic C, soil N) were also measured at the sampling site. The average soil pH and soil moisture were ~pH $5.42{\pm}0.03$ and $70.0{\pm}1.8$ %WFPS (water filled pore space), respectively. The ranges of GHG flux during the experimental period were $0.08\sim8.40\;mg/m^2{\cdot}hr$ for $N_2O$, $-92.96\sim139.38mg/m^2{\cdot}hr$ for $CO_2$, and $-0.09\sim0.05mg/m^2{\cdot}hr$ for $CH_4$, respectively. It revealed that monthly means of $CO_2$ and $CH_4$ flux during October (fall) were positive and significantly higher than those (negative value) during January (winter) when subsoil have low temperature and relatively high moisture due to snow during the winter measurement period. Soil mean temperature and moisture during these months were $17.5{\pm}1.2^{\circ}C$, $45.7{\pm}8.2$%WFPS for October; and $1.4{\pm}1.3^{\circ}C$, $89.9{\pm}8.8$ %WFPS for January. It may indicate that soil temperature and moisture have significant role in determining whether the $CO_2$ and $CH_4$ emission or uptake take place. Low temperature and high moisture above a certain optimum level during winter could weaken microbial activity and the gas diffusion in soil matrix, and then make soil GHG emission to the atmosphere decrease. Other soil parameters were also discussed with respect to GHG emissions. Both positive and negative gas fluxes in $CH_4$ and $CO_2$ were observed during these measurements, but not for $N_2O$. It is likely that $CH_4$ and $CO_2$ gases emanated from soil surface or up taken by the soil depending on other factors such as background concentrations and physicochemical soil conditions.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.382-387
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• 2008

착체중합법을 이용하여 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 $1080^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 페롭스카이트 분리막을 제조하였다. 밀봉 재료로 gold ring, Pyrex ring 및 Pyrex 분말을 사용하여 가스누출 실험을 수행하였다. $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 산소투과량 분석결과 온도가 증가함에 따라 산소투과량은 증가하였고, $900^{\circ}C$에서 $0.74mL/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. $950^{\circ}C$에서 밀봉 재료에 따른 투과 특성 분석 결과, gold ring을 이용할 경우 높은 산소투과량을 보인 반면, Pyrex를 밀봉재로 사용할 경우 낮은 투과량을 보였다. 이는 Pyrex를 밀봉재로 이용할 경우 분리막 표면으로 유리가 침투하여 유효 산소투과면적을 감소시켰기 때문이며, 광화학 현미경 분석으로 Pyrex 유리의 확산 침투를 확인하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제12권1호
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• pp.7-17
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• 2014

용융염 전해정련공정은 사용후핵연료로부터 전기화학적인 방법을 통해 음극에서 우라늄을 회수 하는 공정이다. 이 때 우라늄은 약 30wt%의 염을 포함하고 있어 순수한 우라늄을 얻기 위해서는 염을 제거하는 Cathode Process (CP)가 필수적이다. CP는 대량의 우라늄을 처리해야 하므로 파이로공정의 난관중의 하나로 인식되고 있으며, 우라늄의 순도가 최종적으로 결정되는 단계이므로 매우 중요한 공정이다. 현재, 이에 대한 연구는 주로 실험적 방법에 근거 하고 있어 염 제거 공정 중 온도, 압력, 염 가스의 거동을 관찰하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는, 공정의 운전 조건에 대해 적합한 수학적 모델을 이용하여 전산모사 해석을 진행하였다. 본 연구는 증류부에서 염 가스의 증류 량, 확산계수에 의해 계산된 장치 내 염 가스의 이동 그리고 응축부에서의 응결속도를 중점적으로 연구하였다. 장치내의 각각의 염 가스 거동을 정의하기 위해 Hertz-Langmuir 관계식, Chapman-Enskog Theory, ANSYS-CFX의 상용 코드를 사용하였다. 그리고 HSC Chemistry에서 염의 물성 값을 이용하여 모델을 구성하였다. 본 연구의 전산모사 해석을 통해 얻은 연구 결과를 이용하여 염 가스의 거동과 장치의 최적 운전조건을 예측하였다. 따라서 본 해석 결과는 CP의 물리적 현상을 깊게 이해하는데 쓰일 뿐 아니라, 공학규모의 CP 장치를 상용규모로 확장하는데 이용 할 수 있다.

• 한국가스학회지
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• 제25권2호
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• pp.13-21
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• 2021

최근 수소자동차 보급의 확대로 수소충전소의 설치가 점차 확대될 예정이다. 본 연구에서는 수소충전소의 최악의 상황을 가정한 시나리오를 기반으로 피해규모를 예측하고 보다 안전한 설계형태를 제안하고자 한다. 피해규모 예측 방법은 전산유체역학(CFD)을 이용한 Flacs solver를 사용하였으며 이전 연구자의 실험 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다. 피해규모 예측은 수소누출과 폭발에 대해서 실시하였으며, 예측 대상은 실측치를 기반으로 한 KR model로 하였다. 그리고 비교검토 모델로는 천정이 없는 형태인 Roofless model을 선정하였다. 두 모델에 대하여 분석한 결과 KR model에서는 내부가 60 vol% 이상까지 수소가스가 누적·체류되는 현상을 확인 할 수 있었던 반면, Roofless model의 경우에는 누출 후 벽면을 타고 충전소 외부로 방출·확산되는 현상을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 국내에 표준모델로 보급·확산되고 있는 수소충전소 모델보다는 천정이 없는 수소 충전소 형태가 안전상 유리한 것으로 검토되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.25-36
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• 2021

온실가스 배출량을 줄이기 위해 내연기관 자동차에 대한 제한을 두고, 친환경자동차 보급 확대 정책을 내놓고 있다. 수소 전기자동차의 수소는 가연 범위 및 폭발 범위가 넓고, 폭발화염 전파속도가 매우 빠른 가연성 가스이기 때문에, 제조, 수송, 저장 시 누출, 확산, 점화 및 폭발 등의 위험성을 가지고 있다. 수소전기자동차의 연료탱크에는 폭발 등 위험성을 감소시키기 위해 온도감응식 압력방출장치(Thermally activate Pressure Relief Device, TPRD)가 있어, 사고가 발생했을 경우 폭발, 화재 등이 발생하기 전에 탱크 내부의 수소를 밖으로 방출한다. 그러나 지하주차장이나 터널과 같은 반밀폐공간에서 사고가 발생할 경우 공간 내 기류의 유동이 개방된 공간보다 미미하기 때문에 TPRD로부터 방출된 수소가스의 농도가 폭발하한계 이상으로 누적될 수 있는 등 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 TPRD의 노즐의 직경에 따라 시간에 따른 수소의 누출 유량을 분석하고, 반밀폐공간에서 수소가 누출될 경우 수소 농도변화를 수치해석으로 검토하였다. 노즐의 직경은 1 mm, 2.5 mm, 5 mm로 검토를 하였으며, 노즐 직경에 따라 지하주차장 내의 수소농도는 노즐의 직경이 클수록 빠른 시간에 농도가 높아지며, 최대값 또한 노즐 직경이 클수록 큰 것으로 분석되었다. 기류가 정체된 지하주차장에서는 노즐 주변에서 폭발하한계 이상의 수소 농도가 분포하는 것으로 분석되었으며, 폭발상한계를 넘지는 않는 것으로 분석되었다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제8권3호
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• pp.162-174
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• 2014

An abnormal decrease in ozonesonde sensor signal occurred during air-pollution study campaigns in November 2011 and March 2012 in Mexico City Metropolitan Area (MCMA). Sharp drops in sensor signal around 5 km above sea level and above were observed in November 2011, and a reduction of signal over a broad range of altitude was observed in the convective boundary layer in March 2012. Circumstantial evidence indicated that $SO_2$ gas interfered with the electrochemical concentration cell (ECC) ozone sensors in the ozonesonde and that this interference was the cause of the reduced sensor signal output. The sharp drops in November 2011 were attributed to the $SO_2$ plume from Popocat$\acute{e}$petl volcano southeast of MCMA. Experiments on the response of the ECC sensor to representative atmospheric trace gases showed that only $SO_2$ could cause the observed abrupt drops in sensor signal. The vertical profile of the plume reproduced by a Lagrangian particle diffusion simulation supported this finding. A near-ground reduction in the sensor signal in March 2012 was attributed to an $SO_2$ plume from the Tula industrial complex north-west of MCMA. Before and at the time of ozonesonde launch, intermittent high $SO_2$ concentrations were recorded at ground-level monitoring stations north of MCMA. The difference between the $O_3$ concentration measured by the ozonesonde and that recorded by a UV-based $O_3$ monitor was consistent with the $SO_2$ concentration recorded by a UV-based monitor on the ground. The vertical profiles of the plumes estimated by Lagrangian particle diffusion simulation agreed fairly well with the observed profile. Statistical analysis of the wind field in MCMA revealed that the effect Popocat$\acute{e}$petl was most likely to have occurred from June to October, whereas the effect of the industries north of MCMA, including the Tula complex, was predicted to occur throughout the year.

• 생명과학회지
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• 제30권3호
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• pp.278-284
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• 2020

목련은 항산화효과와 진정작용과 같은 다양한 효능을 가진 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 목련 에센셜오일의 항균 활성 및 항염증 활성을 검증하고자 한다. 목련 에센셜 오일은 증류법으로 추출한 것을 사용하였으며, 항균 활성은 S. aureus와 E. coli, P. aeruginosa에 대하여 paper disk diffusion법과 최소저해농도(minimum inhibitory concentration, MIC) 값을 측정하여 확인하였다. 목련 에센셜 오일은 S. aureus 균주에 대하여 18 mm의 clear zone형성과 0.25 mg/ml의 MIC 값을 나타내는 우수한 항균효과를 보였다. P. aeruginosa 균주와 E. coli 균주는 clear zone 형성이 각각 14 mm와 17 mm로 나타났다. 또한, MIC값은 각각 1 mg/ml와 0.5 mg/ml로 측정되었다. 항염증 활성은 LPS 유도된 RAW264.7 세포에서 nitric oxide (NO)와 PGE₂의 생성억제율을 조사하였다. 목련 에센셜 오일, 500 ㎍/ml의 농도에서 RAW264.7세포에 대한 세포 독성은 나타내지 않았지만, NO (37.7%)와 PGE₂ (24.0%)억제를 보였다. GC-MS를 이용하여 목련 에센셜 오일을 분석하였다. 목련 에센셜 오일의 3 가지 주요 방향제 성분은 3-carene (77.07%), β-elemene (6.92%) 및 caryphyllene (2.86%)로 분석되었다. 이러한 결과는 목련 에센셜 오일이 항균 및 항염증 효과를 갖는 화장품 기능성 물질로서 잠재력을 가지고 있음을 시사한다.

• 에너지공학
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• 제29권2호
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• pp.1-9
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• 2020

최근 탄화수소를 에너지원으로 사용하는 엔진을 대체할 동력원으로 연료 전지가 주목을 받게 되면서 수소 생산 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소를 생산하는 다양한 방법 중에 고체 산화물 수전해 시스템(SOEC)은 수소를 생산하기 위한 기초적이고, 친환경적인 방법이다. 고체 산화물 수전해 시스템은 고온, 고압 조건에서 운전이 가능하여 낮은 에너지 수요와 높은 열효율을 지니기 때문에 실험적인 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 실험적인 연구 성과에 비해 수치모델 연구는 비교적 부진하다. 이에 대한 원인으로 기존의 수치모델이 온도와 압력의 변화에 따른 성능 예측의 유효성이 상당히 낮기 때문으로 판단하였다. 이에 본 연구에서는 고체 산화물 수전해 시스템의 셀 성능 예측의 유효성을 높일 수 있는 방안을 제시하기 위해서 Patterened Ni-YSZ cermet electrode(40 wt%, Ni-60 wt% YSZ)/8-YSZ (TOSOH, TZ8Y)/LSM (La_0.9Sr_0.1MnO₃)로 구성된 상용 막-극 접합체의 기존의 연구 데이터를 활용하였다. 온도에 따른 전기화학적 특성의 영향을 수치적으로 분석한 결과, 유효성에 가장 큰 편차를 가져오는 변수들은 charge transfer coefficient(CTC), exchange current density, diffusion coefficient, electrical conductivity인 것으로 나타났다. 온도와 압력에 따른 해당 변수들의 영향 및 경향성을 분석하여 과전압 모델을 제시하였다. 다양한 모델의 적용과 타당성을 확보하기 위해서 교차-검증이 도입되었다. 그 결과, 체계화된 유효성 검증 과정에 기초한 고체 산화물 수전해 시스템의 수치 모델은 뛰어난 성능의 예측 결과를 보여주었다.