• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.95-101
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• 2016

본 연구에서는 다양한 수소 생산 방법 중 하나인 천연가스 수증기 개질반응(natural gas steam reforming reaction)에 대해 일반적인 충전층반응기와 반응기와 수소분리기가 결합된 새로운 형태의 분리막 반응기에서의 성능에 대한 비교분석을 수행하였다. Xu 와 Froment에 의해 기존에 발표된 실험결과를 바탕으로 상업용 화학공정모사기인 Aspen $HYSYS^{(R)}$ 모델이 개발되었으며, 반응온도, $H_2$ 투과량, Ar 유량 등이 분리막 반응기에서의 반응물의 전환율 및 $H_2$ 수율 향상도에 미치는 영향에 대해 분석한 결과 분리막 반응기에서 보다 많은 양의 수소수율 및 메탄전환율이 확인되었다. 더 나아가, 전체 시스템에서 필요로 하는 열량을 공급하기 위해 요구되는 천연가스의 양에 초점을 맞춰 분리막 반응기에서의 원가절감 가능성을 평가한 결과, 분리막 반응기에서 10.94%의 원가절감이 관찰되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제16권6호
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• pp.510-516
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• 1988

본 연구는 균주로 Rhodospirillum rubrum KS-301, 증식 제한 기질로 글루코오스, 고정화 담체로 Ca alginate를 사용한 고정화 생물 반응기를 조작할 때 담체에 의해 형성되는 물질전달 저항에 대한 도입 기질의 농도, 희석속도의 영향을 고찰하였다. 또한 효율인자를 평가하기 위해 속도식 변수를 구하였다. 충전층 반응기의 경우 외부 액막 물질전달 저항보다는 내부 물질전달 저항이 우세함을 알 수 있었고 총괄 효율인자는 희석속도의 증가에 따라 감소하였다. 연속 교반 탱크 반응기의 경우 외부 액막 물질전달 저항은 무시할 수 있으며 총괄 효율인자는 희석속도에 영향을 받지 않았다. 희석속도 0.2/h, 비드 반경 0.15cm, 초기 글루코오스 농도 1.0g/L의 실험조건에서 총괄 효율인자는 충전층 반응기와 연속 교반 반응기에서 각각 0.70과 0.77이었다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.624-628
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• 1998

초임계 이산화탄소내에서 방향족 유기용매(BTX)를 0.5% $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매가 충전된 고정층 반응기를 이용하여 완전분해를 시도하였다. BTX의 전환율은 반응기 입구에서 유기용매의 농도와 초임계 이산화타소의 몰밀도에 의존하는데, 입구농도가 감소함에 따라 전환율은 크게 증가되었고, 일정한 입구농도에서 온도 증가에 따라 반응은 잘 진행되어 전환율이 증가됨을 알 수 있었다. 동일 온도에서 압력이 증가함에 따라 큰 전환율을 보임을 알 수 있었다. 또한 실험조건 $300^{\circ}C$, 204.1 atm에서 benzene은 98.5% 이상의 전환율로 거의 완전산화 되었고, toluene과 xylene의 전환율은 $350^{\circ}C$, 204.1 atm의 조건에서 각각 82.0, 76.5%로 나타났다. 부분산화에 의한 중간생성물의 크로마토그램을 확인한 결과 중간생성물은 benzaldehyde, phenol, benzenemethanol 등으로 확인되었다. 충분한 산화반응 조건하에서 BTX가 중간생성물 없이 환경에 크게 영향을 미치지 않는 $CO_2$와 $H_2O$의 분해생성물로 분해가 가능한 것으로 판단되었다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제17권2호
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• pp.71-80
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• 2011

본 연구는 pilot 목편칩 살수여상 공정을 운전하면서 저농도 축산뇨오수 처리시에 오수 처리 특성과 부착 미생물의 특성에 관하여 연구하였다. 목편 살수여상 처리 효율과 목편담체의 부착미생물을 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 목편담체는 표면구조가 거칠고 여러 형태의 공극을 볼 수 있었고, 목편압축강도는 섬유방향으로 기건상태에서 34.8 N/$mm^2$ 이었고, 비표면적은 0.4123 $m^2$/g, 세공용적은 0.0947 $cm^3$/g 이었다. 2. 목편담체의 단위면적당 부착미생물량은 1.67~5.43 mg/$cm^3$의 분포를 보였고, 제1 목편 살수여상조에서 평균 4,01 mg/$cm^3$, 제2 목편 살수여상조에서 평균 5.05 mg/$cm^3$로 조사되었다. 부착미생물의 건조밀도는 제1 목편 살수여상조에서 평균 0.275 g/$cm^3$, 제2 목편 살수여상조에서 평균 0.245 g/$cm^3$이었다. 목편담체에 부착된 미생물의 생물막 두께는 0.88~4.11 ${\mu}m$의 분포를 이루고, 제1 목편 살수여상조 평균 157 ${\mu}m$, 제2 목편 살수여상조 평균 2.59 ${\mu}m$의 결과를 얻었다. 3. 부착미생물의 균수 측정에서 호기성균은 제1 목편 살수여상조에서 평균 $1.9{\times}10^8$ CFU/ml, 제2 목편 살수여상조에서 평균 $2.6{\times}10^7$ CFU/ml ddjT으며, 혐기성균은 제1 목편 살수여상조에서 평균 $8.5{\times}10^6$ CFU/ml, 제2목편 살수여상조에서 평균 $5.3{\times}10^5$ CFU/ml로 조사되었다. 4. 살수여상 여과수의 $BOD_5$는 원수에서 비교하여 74.5% 제거되었으며 CODcr 제거효율은 51.5%로서 $BOD_5$ 보다 다소 낮았다. T-N 함량은 처리전 844 mg/$\ell$ 에서 살수여상처리 후 325.5 mg/$\ell$ 로 낮아졌다. T-P 함량은 처리전 127.7 mg/$\ell$ 에서 살수여상 처리 후 55.9로 낮아졌다. 질소, 인의 제거효율도 각각 61.4%, 56.2%를 나타내었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권2호
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• pp.221-227
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• 2013

Perlite와 tobermolite 담체를 각각 상 하단(바이오필터 A) 또는 하 상단(바이오필터 B)으로 충전한 상향식 바이오필터에서 상하단의 메탄산화 특성을 비교하였다. 각 바이오필터에서 상단과 하단 담체를 채취하여 메탄산화속도를 측정하고, 정량적 real time PCR 방법을 이용하여 메탄산화세균수를 정량분석 하였다. 혼합담체의 층적배열 차이에 따른 각 담체의 순수 메탄산화속도를 조사한 결과, biofilter A perlite 상단이 $845.16{\pm}64.78{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$로 tobermolite 하단 $381.85{\pm}42.00{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$에 비하여 상대적으로 높았다(p < 0.005). 또한, biofilter B tobermolite의 상단($601.25{\pm}37.78{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$)이 perlite 하단($411.07{\pm}53.02{\mu}mol{\cdot}VS^{-1}{\cdot}h^{-1}$)에 비하여 메탄산화속도가 높았다(p < 0.005). 바이오필터 A는 상단(1.27E+13 pmoA gene copy number/mg-VSS)보다는 하단(3.33E+13 pmoA gene copy number/mg-VSS) (p < 0.05)에 더 많은 메탄 산화 세균이 존재하였다. 그러나, 바이오필터 B는 상단과 하단간의 메탄 산화 세균수의 차이는 유의하지 않은 것으로 나타났다(p > 0.05). Perlite와 tobermolite로 충진된 각 담체의 순수 메탄산화속도는 상단부에 위치한 담체들이 높았음에도 불구하고 바이오필터내에서 메탄농도 감소폭이 컸던 하단부에서 메탄산화세균이 많이 존재하였다.

• 청정기술
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• 제25권1호
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• pp.81-90
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• 2019

프로페인($C_3H_8$)의 건식 개질($CO_2$ 개질)을 통한 합성 가스($H_2$와 CO 혼합물) 제조를 위해 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매가 충진된 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기를 사용하였다. 열 또는 플라즈마에 의해 환원된 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매를 사용하여 $C_3H_8/CO_2$ 비율 1/3, 총 유량 $300mL\;min^{-1}$에서 플라즈마-촉매 건식 개질을 수행하였다. 건식 개질에 대한 촉매 활성은 온도범위 $500{\sim}600^{\circ}C$에서 평가되었다. $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매 제조를 위해 전구물질 수용액(질산니켈, 질산세륨)으로 함침된 ${\gamma}-Al_2O_3$를 공기 분위기에서 소성시킨 후, $H_2/Ar$ 분위기에서 환원시켰다. 촉매 특성 조사에는 X-선 회절분석기(XRD), 투과전자현미경(TEM), 전계 방출 주사전자현미경(FE-SEM), 승온 탈착($H_2-TPD$, $CO_2-TPD$) 및 라만 분광기가 이용되었다. 열로 환원된 촉매와 비교하면 플라즈마 방전하에서 환원된 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매가 개질 반응을 통한 합성 가스 생산에서 보다 우수한 촉매 활성을 나타내었다. 또한, 플라즈마로 환원된 $Ni-CeO_2/{\gamma}-Al_2O_3$가 개질 반응의 문제점인 탄소퇴적 관점에서 장기 촉매 안정성을 보여주었다.

• 공업화학
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• 제9권1호
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• pp.141-148
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• 1998

초강산 담체인 $ZrO_2$ $SO_4{^{2-}}$에 담지된 백금촉매(0.2, 0.5wt% Pt)의 저온 산화반응성을 cyclohexane의 완전산화반응에 대하여 조사 하였다. 충전층 관형반응기에서 반응물질의 전화율로 측정된 촉매활성은 촉매의 산성도와 비표면적에 비례하여 증가하였다 : $Pt/ZrO_2$ $SO_4{^{2-}}$ 촉매 제조과정에서 K(potassium)를 첨가하여 촉매의 산성도와 비표면적을 감소시켰을 때 촉매활성은 K첨가량에 비례하여 감소하였다. 또한 $Pt/ZrO_2$ $SO_4{^{2-}}$촉매는 훨씬 더 큰 비표면적을 가진 $Pt/SiO_2$, 또는 $Pt/Al_2O_3$촉매보다 뛰어난 활성을 보였다 : l5,000ppm cyclohexane농도와 $18,000hr^{-1}$공간속도를 가진 반응물질 흐름을 $250^{\circ}C$에서 0.2wt% $Pt/ZrO_2$ $SO_4{^{2-}}$촉매를 사용하여 전화시킨 결과 96%의 cyclohexane전화율을 보인 반면, 같은 반응조건 하에서 0.2wt% $Pt/SiO_2$와 0.2wt% $Pt/Al_2O_3$촉매는 각각 83%와 79%의 cyclohexane전화율을 보였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권2호
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• pp.37-46
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• 2007

본 연구에서는 플라스틱과 Woodchip을 주원료로 하여 복합플라스틱계 담체를 개발하고 성능평가를 실시하였다. 개발담체는 기존상용화 담체에 비하여 처리효율 및 미생물 부착성 등은 유사하였으나, 경제적인 측면에서 우수한 것으로 평가되었다. 담체의 성능평가는 Lab scale의 바이오트리클링필터에 개발담체를 충진하여 톨루엔과 황화수소를 대상으로 제거효율 및 운전인자 등을 평가하였다. 본 연구에서 톨루엔 제거효율은 가스유입량 $1.5\;m^3/hr$, 유입농도 260ppm, 공탑체류시간 42s 운전조건에서 90% 이상으로 높게 나타내었으며, 톨루엔 최대제거능은 $77\;g/m^3{\cdot}hr$이었다. 황화수소와 톨루엔 동시제거 실험에서는 $H_2S$와 톨루엔이 효과적으로 제거되었다. $H_2S$의 최대제거능은 $100\;g-S/m^3{\cdot}hr$이었으며, $H_2S$ 농도가 100 ppm까지는 톨루엔제거에 영향을 주지 않았으나 $H_2S$ 농도가 증가함에 따라 톨루엔 제거효율은 감소되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권1호
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• pp.54-60
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• 1999

축산폐수의 효율적 처리와 최적 메탄발생을 위하여 AF 그리고 이단의 ASBF-PR과 ASBF-SP 실험실적 생물반응기를 구성하고 $35^{\circ}C$ 항온조에서 수리학적체류시간 $1{\sim}2$일 그리고 유기물부하 $1.1{\sim}63kg-COD/m^3{\cdot}d$까지 연속 운전하여 처리효율을 비교, 분석하였다. 하수종말처리장의 혐기성 소화조 잉여 슬러지에 의한 혐기성 생물반응기의 식종은 효과적이었으며, 적응 기간은 약 40일 정도가 소요되었다. 생물반응기는 COD 제거율 $66.4{\sim}84.9$% 그리고 바이오 가스 발생량은 제거된 COD 기준 $0.333{\sim}0.796m^3/kg-COD{\cdot}d$. 으로 축산폐수의 처리에 효율적이었으며 유입 COD의 증가와 수리학적체류시간의 감소에 의한 유기물부하 증가의 경우 COD 제거율은 감소하고 바이오가스 발생량은 증가하였다. 높은 유기물부하에서 AF와 ASBF-PR의 처리효율은 비슷하였으며 ASBF-SP보다 우수하였다. 생물반응기에 충진된 미디어의 공극율과 공극의 크기가 비표면적에 비교하여 유기물질 제거능력 향상에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 유입수 TKN 농도가 $1,540{\sim}1,870mg/L$ 범위에서 메탄발효 미생물의 활동은 저해영향을 받아 생물반응기의 처리효율과 바이오가스 발생량은 각각 50% 이하로 감소되는 것으로 나타났으므로 혐기성 소화가 축산폐수의 처리에 주 공정으로 응용된다면 전처리에 의한 TKN의 제거는 필수적이다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권11호
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• pp.1995-2005
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• 2000

황-이용 탈질시 요구되는 알칼리도를 공급하기 위해 종속영양탈질을 동시에 이용하는 방안(종속/독립 동시탈질)의 가능성을 검토하였다. 이를 위해 $35^{\circ}C$에서 운전된 황 충전상 반응조에 $NO_3{^-}-N$ 및 $COD_{Cr}$이 각각 700~900 및 900~2500mg/L인 질산화된 침출수를 주입하며 종속/독립 동시탈질시 첨가된 외부탄소원의 종류 및 농도, 그리고 HRT가 탈질효율에 미치는 영향을 파악하였다. 종속/독립 동시탈질시 알칼리도 공급량을 0으로 유지하기 위해 종속영양탈질에 의해 제거되어야 하는 $NO_3{^-}-N$분율($HDNR_{fraction}$)은 탄소원별로 차이를 나타내었다. 메탄올과 아세트산 나트륨의 경우 이론적인 $HDNR_{fraction}$ 값에서 100%의 탈질효율을 얻었으나 글루코스와 당밀의 경우 이론치보다 높은 $HDNR_{fraction}$ 값이 필요하였다. 대부분의 탈질반응은 반응조 하단 11.5cm에서 완료되었으며, 이를 기준으로 계산한 종속/독립 동시탈질시 100% 탈질효율을 얻을 수 있는 EBCT와 용적부하는 각각 6.76 h와 $2.84kg-NO_3{^-}-N/m^3{\cdot}d$이었고, 최대 탈질율은 처리효율 89%에서 $5.05kg-NO_3{^-}-N/m^3{\cdot}d$이었다. 그러나 짧은 EBCT에서는 종속 영양균의 과도한 성장에 의한 반응조의 막힘현상이 발생하였는 바, 이는 역세척 또는 종속영양탈질과 황-이용 탈질의 분리운전 등의 대안으로 해결할 수 있을 것이다.