• 자원리싸이클링
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• 제17권6호
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• pp.62-67
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• 2008

오일셰일은 유기물질인 케로젠을 함유한 암석으로 레토르팅을 통하여 암석 내부의 케로젠을 오일로 회수할 수 있다. 본 연구에서는 미국과 러시아산 오일셰일 시료에 대한 물성을 분석하고 레토르팅 실험을 수행함으로써 대체 원유로서의 활용가능성을 평가하였다. 열중량 분석 결과, 오일셰일은 케로젠 분해로 인한 유기물 배출과 $CaCO_3$ 분해로 인한 $CO_2$ 배출의 두 단계 열분해 과정을 거치는 것으로 조사되었다. 오일셰일 내 유기물은 수소/탄소비가 높아 레토르팅을 통하여 액체연료로 쉽게 회수할 수 있으며 Fischer assay 레토르팅에 의한 오일 회수율은 미국산이 12.7%, 러시아산이 18.5% 정도였다. 미국 및 러시아산 오일셰일로부터 회수한 셰일오일은 비중 및 비점이 재래형 원유보다 높아 정유시설 투입을 위해서 추가 업그레이딩 공정이 필요하지만 유황분 함량이 낮을뿐 아니라 바나듐과 니켈 등의 촉매독 성분이 미량이어서 후속 정제공정에 드는 비용은 적을 것으로 예상된다. 회수된 오일에 대하여 GC/MS 분석을 수행한 결과 미국산 세일오일은 파라핀 성분이 다량 존재하였고, 러시아산 세일오일은 주로 산소가 포함된 유기화합물이 많이 함유되어 있음을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권5호
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• pp.583-588
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• 2010

유리지방산 함량이 높은 원료의 효율적인 바이오디젤 생산을 위해 다양한 고체산 촉매를 사용하여 회분식 반응기에서 유리지방산의 에스터화 반응에 대한 연구를 수행하였다. 고체산 촉매는 상용 촉매인 황산기를 지닌 이온교환수지(Amberlyst-15, Dowex 50Wx8)와 실리카겔에 술폰기 및 염화술폰기 지닌 산성 이온성 액체가 고정화된 촉매($SiO_2-[ASBI][HSO_4]$, $SiO_2-[ASCBI][HSO_4]$), 단순히 실리카겔에 술폰기 및 염화술폰기의 산성적 기능기를 도입한 촉매들을 사용하여 반응특성을 비교하였다. 또한 에스터화 반응 실험변수로써 반응시간, 온도, 반응물간의 몰 비율(메탄올:올레산), 촉매량에 대한 영향을 조사하였다. 사용된 고체산 촉매들 중 실리카겔에 고정화된 알릴이미다졸리움을 포함한 산성 이온성 액체 촉매가 가장 우수한 반응성을 나타내었다. 특히 실리카겔에 3-allyl-1-(4-sulfobutyl)imidazolium hydrogen sulfate가 고정화된 $SiO_2-[ASBI][HSO_4]$ 촉매가 같은 반응조건에서 기존의 알려진 Amberlyst-15보다 더 나은 성능을 보였으며, 353 K 반응온도와 5 wt%의 촉매량, 메탄올/올레산의 몰 비율 20의 조건에서 2시간 동안 약 96%의 높은 전환율을 나타내었다. $SiO_2-[ASBI][HSO_4]$의 높은 촉매 활성은 실리카에 고정화된 강한 브뢴스테드산의 작용기에 기인한 것으로 생각된다. 바이오디젤로부터 촉매의 분리 및 회수는 간단한 경사법 혹은 여과법에 의해 쉽게 분리할 수 있고, 이를 회수하여 재사용이 가능하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.226.1-226.1
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• 2010

본연구에서는 GTL(gas to liquids)공정의 합성가스 생산을 위해 수증기-이산화탄소 복합개질반응(Combined Steam and Carbon dioxide Reforming of Methane, CSCRM)을 수행하였다. CSCRM은 수증기와 이산화탄소의 공급비 조절을 통해 $H_2$/CO비를 2로 맞추기 용이한 장점을 지니고 있어 다른 단일 개질 반응과 달리 합성가스 생산 시 $H_2$/CO 비율을 조절하기 위한 부가적인 공정이 필요하지 않아 경제적인 공정이다. 일반적으로 사용되는 Ni개질촉매는 가격대비 우수한 성능을 보이지만 S/C비가 낮은 CSCRM의 경우 촉매표면의 탄소침적에 의한 비활성화가 야기되는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 산소저장능력과 산소전달능력이 우수한 $CeO_2$를 조촉매로 첨가하여 표면에 형성된 코크 제거가 용이하도록 하였다. Ni-Ce/$MgAl_2O_4$촉매는 동시함침법(co-impregnation)으로 제조하였으며, Ni의 함량을 10wt%로 고정한 상태에서 Ce의 함량을 조절하여 Ce/Ni 최적비를 찾고자 하였다. XRD, TPR, BET, $H_2$-Chemisorption과 같은 촉매의 특성분석을 통해 촉매의 비표면적, 환원특성과 Ni입자의 분산도 등을 확인하였다. Ce를 첨가함에 따라 Ce2.5wt%까지는 비표면적이 증가하다가 이후 점차 줄어드는 경향성을 보였다. 또한, $H_2$-Chemisorption 결과 역시 비표면적과 유사한 경향성을 보였는데, Ce5.0wt%까지 Ni 분산도가 증가 하다가 다시 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 반응실험은 $H_2O:CO_2:CH_4:N_2$ = 0.8:0.4:1:1의 공급조건에서 수행하였으며, 질소와 수소 환원분위기로 $700^{\circ}C$에서 1시간 환원 후 $650^{\circ}C$에서 $550^{\circ}C$범위로 온도를 떨어뜨려가면서 반응을 수행하였다. Ce를 첨가함에 따라 $CH_4$ 전환율이 증가를 하다가 Ce2.5wt% 이후 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 높은 촉매 활성은 Ce 첨가로 인해 환원특성이 좋아지고 Ni분산도가 증가하여 담체와 강한 상호작용(SMSI)을 형성함으로 탄소침적 저항성 강화에 기인한 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.143-143
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• 2010

GTL(Gas-to-Liquids)공정 중 합성가스 제조공정(Reforming Process)인 ATR(Auto-Thermal Reforming), SCR(Steam Carbon Reforming), POx(Partial Oxidation)의 시뮬레이션 연구를 수행하였다. Reforming 공정에서 생산된 합성가스는 GTL 합성유 제조공정인 FT(Fischer-Thropsch) 반응기로 주입되며, 합성유 생산에 최적의 효율을 보이는 H2/CO 비(합성가스에 포함된 반응물비)는 2.0으로 알려져 있다. FT공정은 합성가스를 원료로 고온 및 고압 반응을 거쳐 GTL 공정의 최종 생산품인 FT합성유를 제조하는 공정이다. 본 연구에서는 FT공정 효율 극대화를 위해 reforming 공정에서 생성되는 합성가스 내 H2/CO의 비를 2로 수렴토록 모사조건을 설정하였으며, 상기 조건을 만족하는 reforming 공정들의 운전 온도 및 feed 조성을 분석하고 비교하고자 한다. 현재 GTL 플랜트관련 산업계에 적용 혹은 주 연구대상인 reforming 공정으로는 ATR, SCR, POx 공정이 있다. ATR 공정은 $850{\sim}1100^{\circ}C$에서 메탄, 스팀 및 산소를 원료로 활용하여 H2 및 CO를 생산하는 공정으로 발열/흡열 반응이 상존하여 에너지 비용이 낮지만 공정구조 상 열회수설비 및 ASU(Air Separation Unit)이 필요하기에 CAPEX(초기설비 설치비용)가 높은 편이다. SCR공정은 CH4, Steam 및 CO2를 연료로 하기에 이산화탄소가 일정부분 포함된 가스전에도 적용이 가능하나 공정 운전 중 지속적으로 외부에서 열을 공급해야 하기에 에너지 투입비용이 높은편이며, 탄소침적의 문제가 있어 대용량 플랜트에는 적합하지 않다. POx공정은 약 $1,500^{\circ}C$의 고온에서 CH4가 O2에 의해 부분 산화되는 방식으로 촉매가 필요없어 설비비가 타 공정에 비해 저렴하나 생산가스의 H2/CO비가 다소 낮아 전체적인 GTL 공정효율이 저하되는 단점이 있다. 상기 세 공정은 GTL 산업계에서 실증 및 효율증대를 위해 주로 연구되는 공정이기에 본 연구의 분석대상으로 설정하였다. 본 연구에서는 상용공정모사기인 Aspen Plus를 활용하여 reforming 공정별로 FT합성공정의 최적 조건(H2/CO=2)을 만족하는 합성가스 생산조건 분석 및 비교를 수행할 예정이다. 운전조건인 공정 운전온도 및 feed 가스조성 등을 모사하기 위해 합성가스 reforming 공정을 모델링하고 공급유량 및 압력 등의 운전변수는 GTL국책과제 1단계 연구수행 결과를 토대로 선정하고자 한다. GTL공정의 경우, 설비의 운전조건이나 연료가스의 구성 및 유량에 따라 적합한 reforming 공정이 다르기에 본 시뮬레이션 결과를 향후 GTL 플랜트 공정모델 설계시 reforming 공정선정에 참고자료로 활용하고자 한다.

• 청정기술
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• 제26권3호
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• pp.161-167
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• 2020

가연성 물질을 사용하는 화학공정 산업에서 저장 안전성을 높이고 화재 및 폭발 예방 조치를 설계하려면 신뢰할 수 있는 인화점에 대한 정보가 필요하다. 본 연구는 석유화학 공정에서 중요한 용매와 가솔린의 옥탄가 향상제로 사용되는 방향족, 나프텐 및 파라핀계 탄화수소 화합물과 알킬알코올에 대한 이성분 혼합물의 인화점 데이터를 얻는 것이다. 그래서 이성분 혼합물인 {2-butanol + 2,2,4-trimethylpentane}, {2-butanol + methylcyclohexane} 그리고 {2-butanol + toluene} 계에 대한 최소인화점을 Stanhope-Seta 밀폐식 인화점 측정기를 이용하여 측정하였다. 각 이성분계 혼합물에 대한 인화점을 예측하기 위해 이상성인 라울의 법칙(Raoult's law)과 비이상성인 Wilson, NRTL 그리고 UNIQUAC 매개변수를 이용하였고 실험 결과와 비교해 보았다. 이상성을 나타내는 라울의 법칙(Raoult's law)보다 비이상 용액 혼합물의 활동도 계수 모델에서 2.36 K 이하의 좋은 결과를 나타내었다. 본 연구의 결과는 가연성 혼합물을 함유한 석유화학 용매의 안전한 저장 및 공정 설계에 적용할 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.119-126
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• 2012

포틀랜드 시멘트는 전 세계적으로 매년 15억 톤을 생산하고 있으며, 이로 인해 전체의 배출량에 7% 이상의 $CO_2$ 가스 배출로 많은 지구환경을 지속적으로 오염을 시키고 있다. 그리고 화력발전소에서 발생하는 산업부산물인 플라이애시를 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트에 재활용하고 있으나, 50% 이상을 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 한편 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 알칼리 활성 콘크리트는 시멘트 대신에 실리콘(Si)과 알루미늄(Al)이 풍부한 플라이애시를 사용하여 알칼리 용액으로 활성화시킨 시멘트 ZERO 콘크리트로서 $CO_2$ 가스를 저감하는데 효과적이다. 본 연구에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 플라이애시를 100% 사용한 지오폴리머 콘크리트를 개발할 목적으로 알칼리 활성화제와 양생조건 등이 모르타르의 압축강도에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과, 9M NaOH과 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용하고, $60^{\circ}C$에서 48시간 동안 양생을 한 다음 기건양생을 실시할 경우 재령 28일에서 압축강도 70 MPa의 지오폴리머 모르타르를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제39권1호
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• pp.61-64
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• 2014

방사성동위원소를 포함하는 방사성물질은 전력생산에서부터 연구, 산업, 진단 및 치료 등의 목적으로 다양하게 활용되고 있다. 비밀봉 방사성물질을 이용하는 시설에서 이들 시설로부터 기체, 입자 또는 액체 형태의 방사성물질이 다소간 환경으로 배출되는 것은 피할 수 없으며, 이는 일반인의 방사선피폭을 야기하는 주요한 인공 방사선원이다. 본 논문은 보수적 가정과 간단한 계산에 의거하여 액상의 비밀봉선원을 사용하는 시설에서 배기설비를 통해 배출되는 공기중 방사성물질의 최대농도와 방사성폐액을 저장하는 저류조 배수구에서 배출되는 폐액중 방사성물질의 평균농도를 산출한 후, 관련 고시에서 정하는 각각의 배출관리기준값과 비교함으로써 일반인의 피폭 정도를 평가하는 절차를 제공한다. 이를 위해 방사성핵종의 1일 사용량, 취급형태, 비산율, 방사성폐액 발생량, 배기설비, 배수설비 등을 적절히 가정하였다. 제시된 절차는 비밀봉 방사성물질을 취급하는 시설에서 환경으로의 방사성물질의 계획적 배출에 따른 주변환경 영향평가에 손쉽게 적용할 수 있으므로 일반인의 피폭량 감축에 필요한 시설에서의 방사선안전관리 실무요건 도출에 활용할 수 있다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권5호
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• pp.360-368
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• 2006

치과용 재료의 표면특성은 세균 부착에 중요한 역할을 한다. 본 연구의 목적은 다섯 종류의 광중합 교정용 접착제(불소를 방출하지 않는 세 종류의 콤포지트 레진, 불소를 방출하는 콤포지트 레진 한 종류, 레진 변형 글래스아이오노머 시멘트 한 종류)의 표면특성을 평가하는 것이다. 표면거칠기는 공초점 레이저주사전자현미경을 이용하여 측정하였고, 접촉각과 표면에너지 요소는 sessile drop method를 이용하여 분석하였다. 본 연구의 결과 교정용 접착제간 표면거칠기는 각 재료간 표면거칠기 차이가 $0.05\;{\mu}m$ 이하로 상대적으로 적지만 각 재료 사이에 유의성 있는 차이를 보였다. Transbond XT와 Enlight는 Monolok2와 Lightbond 보다 유의하게 덜 거칠었다. 접촉각과 표면에너지 구성성분은 접착제 사이에 유의성 있는 큰 차이를 보였는데 특히 레진 변형 글래스아이오노머와 콤포지트 레진 접착제간에 접촉각과 표면에너지에서 커다란 차이를 보였다. 레진 변형 글래스아이오노머의 경우 콤포지트 레진 접착제에 비해 유의하게 작은 접촉각과 높은 표면에너지를 보였으며 콤포지트 레진 접착제보다 강한 극성, 특히 강한 염기성 경향을 보였다 본 연구는 레진 변형 글래스아이오노머가 콤포지트 레진 접착제에 비해 세균 부착에 유리한 환경을 제공한다는 것을 보여주었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권2호
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• pp.3-13
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• 2001

피흡착체에 대하여 곡선형 흡착등온곡선을 가지는 흡착체가 토양내 수용액상에서 이동할 때 직선형 흡착등온곡선을 가지는 흡착체와 다른 유동특성을 보인다는 사실은 널리 알려져 있다. 그러나 실험적으로 이와 같은 특성이 정밀하게 연구된 바는 그리 많지 않으며 특히 NAPLS(Non-Aqueous Phase Liquids)로서 오염된 지역의 NAPLs의 양과 미시적인 분포를 알아내기 위하여 사용되는 수리지질학적 추적자 기법에 대하여는 거의 실험된 바가 없다. 본 연구는 NAPL과 수용액간의 비계면적을 측정하기 위하여 사용되는 양이온계 계면활성제 (계면추적자), cetylpyridinium chloride (CPC)가 미세한 유리구슬로 충진된 스테인레스 컬럼내부를 통과하며 보이는 파과특성을 분석하였다. 유리구슬의 평균직경은 110$\mu\textrm{m}$였으며, 구슬의 표면은 n-decane의 얇은 막으로서 도포되어 있다. CPC는 유동하며 n-decane과 수용액의 계면에 흡착하게 되며, 실험결과 전형적인 Langmuir type의 흡착 특성을 보이는 것으로 나타났다. 앞부분과 뒷부분의 파과곡선은 각기 현저히 다른 양상을 보이며 이는 흡착등온곡선의 비직선적인 성격때문인 것으로 풀이된다. 또한 CPC의 지체상수는 CPC의 농도와 밀접한 함수관계가 있는 것으로 풀이된다. 또한 CPC의 지체상수는 CPC의 농도와 밀접한 함수관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 컬럼에 투입되는 CPC가 pulse input일 때의 지체상수는 pulse input의 파과곡선상 나타나는 최대농도를 input농도로서 사용한 step input시의 지체상수와 일치하였다. 이 결과는 수리지질학적 특성치를 알아내기 위하여 최근 들어 활발히 개발되고 있는 추적자 기법을 적용하는데 있어서 일반적으로 통용되는 가정을 실험적으로 증명하였다는 데 그 의의가 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권3호
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• pp.347-357
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• 2018

이온성 액체를 이용하여 질산 용액으로부터 Am(III)과 Eu(III)의 추출 거동을 조사하고 이온성 액체의 활용가능성을 살펴보았다. 이온성 액체로는 1-alkyl-3- methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([$C_nmim$][$Tf_2N$])을 사용하였고, n-octyl(phenyl) N,N-diisobutyl carbamoylmethyl phosphine oxide (CMPO)와 tri-n-butylphosphate (TBP)를 추출제로 사용하여, Am(III)과 Eu(III)의 추출 분배계수를 질산농도, CMPO, TBP와 같은 변수들의 함수로서 측정하였다. 이온성 액체를 사용함으로써 기존의 n-doodecane (n-DD)과 비교하여 추출 효율이 현저히 증가하였다. 질산 용액의 농도가 높을수록 Am(III)과 Eu(III)의 추출률은 감소하였으며, Eu(III)의 추출률은 Am(III)보다 전반적으로 작았다. 이온성 액체를 이용한 Am(III)과 Eu(III)의 추출 메카니즘은 n-DD와 같은 분자성 유기용매를 사용하는 경우와는 달리 양이온 교환 메카니즘에 의해 일어나는 것으로 판명되었다. 사용한 모든 이온성 액체에 대하여 Am(III)과 Eu(III)의 추출 분배계수는 CMPO의 농도가 높을수록 증가하고, CMPO 농도에 대한 추출 데이터의 직선 기울기 값은 약 3.0으로 이온성 액체를 이용한 Am(III)과 Eu(III)의 추출반응에서 3분자의 CMPO가 복합착물을 형성하는 것으로 나타났다.