• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.671-676
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• 2013

최근에 대용량 에너지 저장 시스템으로 레독스 흐름전지(Redox Flow Battery, RFB)가 활발히 연구 개발되고 있다. 불소계막을 대신할 저가의 탄화수소막이 RFB막으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 Poly(arylene ether sulfone) (PAES) 막을 사용해 고가의 불소계막과 그 특성을 바나듐 레독스 흐름전지(VRB, Vanadium Redox Flow Battery)조건에서 비교하였다. 바나듐 이온투과도, 이온 교환 용량, OCV 변화, 팽윤, 충 방전 곡선, 에너지 효율 등을 측정했다. PAES 막은 Nafion 117막에 비해 바나듐 이온투과도가 낮고, 이온교환용량은 커서 Nafion 117을 사용한 RFB보다 에너지 효율이 높았다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.394-397
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• 2006

Hydrogeologic and hydrochemlcat conditions of two uncontrolled landfills without reliable underlying liners, leachate collection and treatment systems were compared. With similar weather conditions, spatial distribution and temporal variations of contaminants of concern and redox parameters were different for the two landfills. These differences are highly associated with ages and hydrogeologic settings of the landfills. Groundwater flow diverges from the Cheonan landfill while it converges to downgradient area in the Wonju landfill. Less permeable clayey silt layer or silty soil in the subsurface limited dispersion of leachate plume in the former landfill but highly permeable sandy soil with good lateral extent facilitated rapid plume dispersion in the latter landfill. In addition, hydraulic properties of the cover soil played a role in the different development of redox conditions, which resulted in significantly different concentrations of nitrates. Most problematic contaminants at downgradient wells of the landfills are ammonia and nitrate.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권4호
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• pp.297-306
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• 2008

본 연구는 방사성 폐기물 처분장의 지하수 화학 조건을 조절하는 수리지구화학 특성을 규명할 목적으로 수행되었다. 이를 위해 처분장 주변의 관측공 중 12개의 관측공이 선정되었으며, 이들 시료를 심도별로 총 46 지점에서 채취하였다. 또한 지표수 3점과 해수 1점의 시료도 채취하였다. 채취된 시료는 양/음이온 분석이 수행되었으며, 물과 용질의 기원을 규명할 추적자로서 산소-수소, 삼중수소, 탄소, 황 동위원소도 분석되었다. 산소-수소 동위원소 분석 결과 지표수와 지하수는 모두 강우 기원임을 보여주었으며, 삼중수소 농도는 깊이가 깊어짐에 따라 감소하고는 있으나 높은 삼중수소 농도는 최근에 충진된 물임을 나타내고 있었다. 양/음이온 분석 결과를 통한 수질 유형 분석에서는 연구 지역 지하수는 Ca-Na-$HCO_3$ 유형과 Na-Cl-$SO_4$ 유형이 대표적이었으며, 상관 분석 결과 이들 이온은 해염, 물-암석 반응의 영향을 받은 것으로 판단된다. 특히 연구 지역에서 Na 비율이 높은 이유는 양이온 교환 반응에 의해 이루어지고 있음을 보여 주었다. 연구 지역의 산화-환원 조건의 경우에는 심도가 깊어짐에 따라 낮은 DO와 Eh 값을 나타내어 환원 환경이 형성되었음을 나타내며, 높은 Fe와 Mn의 농도는 Fe와 Mn 산화물의 환원 반응이 산화-환원 조건을 조절하고 있음을 보여주었다.

• BMB Reports
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• 제31권5호
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• pp.444-452
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• 1998

The visible spectra of soybean ferric leghemoglobin reductase exhibited a charge transfer band at 530 nm under aerobic condition. Spectra of the oxidized enzyme show a flavin peak at 454 nm and the enzyme has three redox states associated with the active site of the enzyme. The enzyme has an active disulfide bridge and two-electron transfer may dominate in the ferric state of leghemoglobin reduction. The midpoint potentials of the enzyme were determined by spectrotitration to be -0.294 V for disulfide/dithiol and -0.318 V for FAD/$FADH_2$. Since the midpoint potentials for $NAD^+$/NADH and the ferrous/ferric states of leghemoglobin are -0.32 V and +0.22 V, respectively, it is proposed that two electrons are transferred sequentially from NADH to FAD, to the disulfide group, and then to the ferric state of leghemoglobin in the enzyme reaction.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권1호
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• pp.80-85
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• 2005

Electrochemical control of the metabolic flux of W. kimchii sk10 on glucose and pyruvate was studied. The growing cell of W. kimchii sk10 produced 87.4 mM lactate, 69.3 mM ethanol, and 4.9mM lactate from 83.1mM glucose under oxidation condition of the anode compartment, but 98.9 mM lactate, 84.3mM ethanol, and 0.2 mM acetate were produced from 90.8 mM glucose under reduction condition of the cathode compartment for 24 h, respectively. The resting cell of W. kimchii sk10 produced 15.9 mM lactate and 15.2 mM acetate from 32.1 mM pyruvate under oxidation condition of the anode compartment, and 71.3 mM lactate and 3.8 mM acetate from 79.8mM pyruvate under reduction condition of the cathode compartment. The redox balance (NADH/$NAD^+$) of metabolites electrochemically produced from pyruvate was 1.05 and 18.76 under oxidation and reduction conditions, respectively. On the basis of these results, we suggest that the neutral red (NR) immobilized in bacterial membrane can function as an electron channel for the electron transfer between electrode and cytoplasm without dissipation of membrane potential, and that the bacterial fermentation of W. kimchii sk10 can be shifted to oxidized or reduced pathways by the electrochemical oxidation or reduction, respectively.

• 자원환경지질
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• 제40권1호
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• pp.29-45
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• 2007

전라북도 전주시 지역의 만경강 하천변 충적 대수층에 심도 30m까지 설치된 다중 심도 관정을 이용하여 산화-환원 환경과 관련된 지하수의 생물지구화학적 특성을 조사하였다. 대체로 용존 산소(DO)가 1 mg/L이하의 혐기성 환경이 지배적이었으며, 10-20m 구간에서는 높은 농도의 Fe($14{\sim}37mg/L$)와 Mn($1{\sim}4mg/L$)이 나타나고 그 하부에서는 S(-II) 이온이 검출되었다. 용존 Fe와 Mn이 높은 구간에서는 $O_2,\;NO_3$가 거의 없고, 퇴적물내의 Fe와 Mn의 함량은 심도에 따라 큰 차이 없이 분포하고 있어 전자수용체로서 이용된 Fe(III), Mn(IV)의 환원에 의해 지하수내의 용존 Fe와 Mn의 농도가 높아진 것으로 볼 수 있다. 용존 농도에서 Mn이 Fe에 비해 상대적으로 농도가 높게 나타나는 구간이 더 넓다. 환원 과정에서 전자공여체(electron donor)로 이용될 수 있는 유기 탄소(DOC) 농도가 지하수면 부근에서 급격히 감소하는 것으로 보아 지하수내 유기물은 상부에서 유입되는 것으로 보인다. 20m 하부에서는 $SO_4$가 감소하고 S(-II) 이온이 검출되는 것으로 보아 상부 구간보다는 하부구간에서 $SO_4$ 환원작용이 활발함을 지시한다. 여러 산화-환원쌍으로부터 계산된 산화-환원 전위는 Fe를 포함하는 쌍들간을 제외하고는 모두 일치하지 않아 전체적으로 산화-환원적으로 비평형 상태에 있다고 볼 수 있다. 지하수면 부근을 제외하고는 siderite, rhodochrosite 등의 탄산염 광물의 포화지수가 -2에서 +1의 범위를 보여 이들 광물에 의해 각각 Fe(II), Mn(II) 이온의 농도가 지하수내에서 조절될 수 있음을 보여주며, 20m 하부 심도 구간에서 S(-II) 이온이 검출되는 지점에서는 Fe(II)의 경우 FeS 광물에 의해서도 농도가 조절될 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제36권4호
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• pp.285-293
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• 2003

본 연구에서는 덕음광산 광미를 대상으로 심도별로 비포화대에서 광미와 증류수(5:1)의 반응에 의한 반응수와 포화대에서 공극수를 추출하여 화학분석, 열역학적 모델링 그리고, 고상시료에 대한 광물학적 연구를 통해 pH 및 산화${\cdot}$환원 변화에 따른 원소들의 거동특성과 이에 영향을 주는 고상의 용해도 특성을 규명하고자 하였다. 반응수 및 공극수에 대한 심도별 화학분석을 실시한 결과, 비포화대에서는 황화광물의 산화작용으로 낮은 p(2.71~6.91)조건이 형성되어 $SO_4^{2-}$(561~1430mg/L)와 금속이온(Zn:0.12~158mg/L, Pb:0.06~0.83mg/L, CD:0.06~1.35mg/L)의용존이온 함량이 높았다. 그리고 열역학적 모델링과 XRD분석을 통해 자로사이트(jarosite, $KFe_3(SO_4)_2(OH)_6)$와 석고(gypsum, $CaSO_4{\cdot}2H_2O$)가 동정되었다. 포화대에서는 중성의 pH 값(7.25~8.10)으로 인해 비포화대에 비해 금속이온 함량이 줄어들었으나, 심도가 증가함에 따라 pe 값의 감소(7.40$leftrightarro}$3.40)로 산화-환원에 민감한 Fe와 Mn의 용존이온 함량이 다소 증가하였다. 열역학적 모델링과 XRD(X-ray diffraction)분석으로 정성된 능망간석(rhodochrosite, $MnCO_3$)의 존재는 Mn산화물의 환원작용을 지시해 준다. 산화-환원 변위에 비해 pH가 금속화합물의 이온화 작용에 더 많은 영향을 미치지만, 포화대에서는 pe 값의 감소로 Fe와 Mn의 용존 이온의 증가와 An 사이의 상관관계로 대변된다. 따라서, Fe와 Mn수산화물의 재용해로 인해 동시에 침전된 중금속의 기동에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권3호
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• pp.428-437
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• 2007

The potential for humic substances to serve as terminal electron acceptors in microbial respiration and the effects of humic substances on microbial azoreduction were investigated. The dissimilatory azoreducing microorganism Shewanella decolorationis S12 was able to conserve energy to support growth from electron transport to humics coupled to the oxidation of various organic substances or $H_2$. Batch experiments suggested that when the concentration of anthraquinone-2-sulfonate (AQS), a humics analog, was lower than 3 mmol/l, azoreduction of strain S12 was accelerated under anaerobic condition. However, there was obvious inhibition to azoreduction when the concentration of the AQS was higher than 5 mmol/l. Another humics analog, anthraquinone-2-sulfonate (AQDS), could still prominently accelerate azoreduction, even when the concentration was up to 12 mmol/l, but the rate of acceleration gradually decreased with the increasing concentration of the AQDS. Toxic experiments revealed that AQS can inhibit growth of strain S12 if the concentration past a critical one, but AQDS had no effect on the metabolism and growth of strain S12 although the concentration was up to 20 mmol/l. These results demonstrated that a low concentration of humic substances not only could serve as the terminal electron acceptors for conserving energy for growth, but also act as redox mediator shuttling electrons for the anaerobic azoreduction by S. decolorationis S12. However, a high concentration of humic substances could inhibit the bacterial azoreduction, resulting on the one hand from the toxic effect on cell metabolism and growth, and on the other hand from competion with azo dyes for electrons as electron acceptor.

• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.21-29
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• 2020

본 연구에서는 전 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)에 적용하기 위한 세공충진 음이온교환막의 최적 설계 조건을 도출하고자 하였다. 실험결과를 통해 VRFB 충방전 성능에 가장 지대한 영향을 미치는 막 설계인자는 이온교환용량, 지지체의 기공율 및 가교도임을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 인자들에 의해 VRFB의 ohmic loss와 활물질의 crossover가 결정되었다. 또한 세공충진 음이온교환막의 제조 시 낮은 가교도에서 이온교환용량을 감소시키는 것과 높은 이온교환용량에서 가교도를 증가시키는 두 가지 방안을 검토하였다. 그 결과 충분히 높은 이온교환용량에서 가교도를 최적화 하는 것이 VRFB 충방전 성능 관점에서 바람직한 것으로 판단되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권11호
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• pp.3589-3592
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• 2012

Carbon composite bipolar plates with various carbon black contents were prepared by a compression molding method. The electrical conductivity and electrochemical stability of the bipolar plates have been evaluated. It is found that the electrical conductivity increases with increasing carbon black contents up to 15 wt %. When the carbon black contents are greater than 15 wt %, the electrical conductivity decreases because of a poor compatibility between epoxy resin and carbon black, and a weakening of compaction in the carbon composite bipolar plate. Based on the results, it could be concluded that there are optimum carbon black contents when preparing the carbon composite bipolar plate. Corrosion tests show that the carbon composite bipolar plate with 15 wt % carbon black exhibits better electrochemical stability than a graphite bipolar plate under a highly acidic condition. When the optimized carbon composite bipolar plate is applied to vanadium redox flow cells, the performance of flow cells with the carbon composite bipolar plate is comparable to that of flow cells with the graphite bipolar plate.