• 한국분말재료학회지
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• 제23권2호
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• pp.136-142
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• 2016

As precursors of cathode materials for lithium ion batteries, $Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}(OH)_2$ powders are prepared in a continuously stirred tank reactor via a co-precipitation reaction between aqueous metal sulfates and NaOH in the presence of $NH_4OH$ in air or nitrogen ambient. Calcination of the precursors with $Li_2CO_3$ for 8 h at $1,000^{\circ}C$ in air produces dense spherical cathode materials. The precursors and final powders are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, particle size analysis, tap density measurement, and thermal gravimetric analysis. The precursor powders obtained in air or nitrogen ambient show XRD patterns identified as $Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}(OH)_2$. Regardless of the atmosphere, the final powders exhibit the XRD patterns of $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ (NCM). The precursor powders obtained in air have larger particle size and lower tap density than those obtained in nitrogen ambient. NCM powders show similar tendencies in terms of particle size and tap density. Electrochemical characterization is performed after fabricating a coin cell using NCM as the cathode and Li metal as the anode. The NCM powders from the precursors obtained in air and those from the precursors obtained in nitrogen have similar initial charge/discharge capacities and cycle life. In conclusion, the powders co-precipitated in air can be utilized as precursor materials, replacing those synthesized in the presence of nitrogen injection, which is the usual industrial practice.

• 한국분말재료학회지
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• 제23권4호
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• pp.287-296
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• 2016

$Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}(OH)_2$ powders have been synthesized in a continuously stirred tank reactor via a co-precipitation reaction between aqueous metal sulfates and NaOH using $NH_4OH$ as a chelating agent. The co-precipitation temperature is varied in the range of $30-80^{\circ}C$. Calcination of the prepared precursors with $Li_2CO_3$ for 8 h at $1000^{\circ}C$ in air results in Li $Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ powders. Two kinds of obtained powders have been characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, particle size analyzer, and tap density measurements. The co-precipitation temperature does not differentiate the XRD patterns of precursors as well as their final powders. Precursor powders are spherical and dense, consisting of numerous acicular or flaky primary particles. The precursors obtained at 70 and $80^{\circ}C$ possess bigger primary particles having more irregular shapes than those at lower temperatures. This is related to the lower tap density measured for the former. The final powders show a similar tendency in terms of primary particle shape and tap density. Electrochemical characterization shows that the initial charge/discharge capacities and cycle life of final powders from the precursors obtained at 70 and $80^{\circ}C$ are inferior to those at $50^{\circ}C$. It is concluded that the optimum co-precipitation temperature is around $50^{\circ}C$.

• KSBB Journal
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• 제20권2호
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• pp.100-105
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• 2005

탈질화 균주인 Paracoccus denitrificans를 이용한 탈질화 공정에 있어서 탈질 효율의 증대를 위해 선행 연구를 바탕으로 화학적 permeabilization 처리 후 균주를 고정화시키는 방법을 이용하였다. 반응기는 이상적인 CSTR을 도입하여 free cell reactor와 immobilized cell reactor 그리고 permeabilized and immobilized cell reactor의 세 가지 형태의 실험을 실시하였으며, 탈질효율의 비교를 위해 M-M 식을 적용시켰다. 각 반응기의 체류시간에 따른 탈질 효과는 permeabilized and immobilized cell reactor가 가장 우수하였으며 또한 반응 평형에도 다른 두 반응기에 비해 빨리 도달하는 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제8권3호
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• pp.256-265
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• 1993

본 연구는 광합성 미생물 R. rubrum KS-301을 이용한 연속 반응기인 고정층 반응기와 연속 교반탱크 반응기에서 실험을 수행하여 도입 포도당 농도, 희석속도에 대한 수소 생산성과 고정화 담체에 의해서 형성되는 내부, 외부 및 총괄 물질전달 저항, 반응 속도식 변수 등을 평가한 후 비교하였다. 고정층 반응기에서의 겉보기 $K_m$은 희석속도의 증가에 따라 감소하며, 연속 교반탱크 반응기의 경우는 희석속도 $0.4h^{-1}$ 이상에서는 거의 일정한 값을 나타내었다. 고정층 반응기에서의 수소 생산성과 물질전달 실험결과는 연속 교반탱크 반응기에서와 비슷한 경향을 보이나 두 반응기를 비교하면 수소 생산성과 외부 효율인자는 교반탱크 반응기일 때가 크고, 내부 효율인자는 고정층 반응기일 때가 컸다. 그러나 총괄 효율인자는 두 반응기가 도입 포도당 농도에 따라서는 비슷한 수치를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제10권5호
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• pp.796-803
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• 1999

스티렌(St.)과 메타크릴산 메틸(MMA), 메타크릴산 에틸(EMA), 및 메타크릴산 부틸(n-BMA)을 용매인 톨루엔에서 과산화벤조일(BPO)를 개시제로 사용하여 $80^{\circ}C$에서 연속반응기를 사용하여 용액공중합을 행하였다. 반응물 부피와 체류시간은 각각 0.6 L와 3시간으로 하였다. Kelen-Tudos법(또는 Fineman-Ross법)으로 결정한 단량체 반응성비 $r_1(St.)$과 $r_2(RMA)$는 $r_1(St.)=0.60(0.61),\;r_2(MMA)=0.59(0.60);\;r_1(St.)=0.65(0.62),\;r_2(EMA)=0.55(0.52);\;r_1(St.)=0.75(0.67),\;r_2(BMA)=0.63(0.56)$와 같았다. 공중합체의 가교정지인자, $\Phi$값은 스티렌의 전체 조성에 대해 0.26~0.96을 보였으며 공중합체내 스티렌 조성이 증가할수록 $\Phi$값도 증가하였다. 시뮬레이션한 전환율과 공중합 속도를 실험 결과와 비교하였다. 동적인 정상상태에 도달하는 평균시간은 체류시간의 3.5배였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권1호
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• pp.57-63
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• 2013

고농도 질소를 함유한 하 폐수를 아질산염 축적 경로를 통하여 처리하고자 생물막공정과 연속혼합반응조의 탈질공정을 결합하여 운전하였다. 생물막 반응조의 폴리에틸렌 담체 표면에 아질산염 산화균에 비해서 암모늄 산화균의 성장을 촉진하여 아질산염을 선택적으로 축적하고자 반응조 온도를 $35^{\circ}C$로 유지하면서 석달 이상 장기간 운전하였음에도 불구하고 유입수 암모늄(500 mg-N/L)의 일부만 아질산염(240 mg-N/L)으로 전환되었다. 하지만 pH를 7.5에서 8.0으로 증가시켰을 때, 아질산염 산화균들이 높은 암모니아 농도에 성장 저해를 받아 생물막 공정에서 아질산염 축적을 성공적으로 이끌어낼 수 있었다. 생물막 공정의 수리학적 체류시간을 12시간으로 운전하였을 때, 반응조의 성능이 급격하게 저하되어 유입수의 암모늄이 완전히 산화되지 않았다. 하수슬러지의 생분해성을 높이기 위해서 다양한 가용화 기술을 적용한 결과, 알칼리와 초음파 처리를 순차적으로 병합하였을 때, 가장 높은 가용화율(58%)을 얻을 수 있었으며, 이를 탈질반응조의 외부탄소으로 사용하였다. FISH 분석결과로부터 담체표면에 암모늄 산화균인 Nitrosomonas와 Nitrospirar계열의 미생물들이 우점종이었으며 일부 아질산염 산화균인 Nitrobacter 계열의 미생물도 소량이지만 관찰되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권2호
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• pp.235-247
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• 2020

Sulfur-Iodine cycle (SI cycle)은 요오드와 황을 첨가하여 최종적으로 물을 열화학적으로 분해하여 산소와 수소를 생산하는 공정으로 황산분해, 요오드화 수소 분해, 분젠반응 등 세가지 반응들로 이루어져 있다. 분젠 반응은 두가지 공정 중간에 존재하므로 두 반응에 필요한 화학물을 조달하는 역할로 이에 대한 상분리 및 반응기에 대한 분석이 중요하다. 본 연구에서는 50 L/hr 수소를 생산하는 pilot scale의 Sulfur-Iodine Cycle 중 분젠 공정에 대한 모사, 민감도 분석, 민감도 분석을 토대로한 각각 상분리기와 분젠 반응기에 대한 최적 조건을 제시하였다. 열역학 물성치의 계산을 위해 Electrolyte Non-Random Two Liquid (ELECNRTL) model 사용하였다. 모델에 대한 신뢰도 확보를 위해서 실제 pilot scale의 공정 데이터와 검증을 수행하였다. 반응기의 종류를 선정하기 위해 Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)과 Plug Flow Reactor (PFR) 동일한 온도 및 부피 변화에서 SO₂ 전환율을 비교하였다. 상분리기 선정을 위해 3상 분리 시스템(기체-액체-액체)과 액체-기체 분리 후 액체-액체 구조에서 H₂SO₄ 상과 HI_X 상에서의 불순물들을 비교하였다. PFR에서 온도, 지름, 길이를 결정 변수로 SO₂ 전환율을 최대화 하기 위한 최적화를 수행하였는데, 온도 121 ℃와 PFR의 지름이 0.20 m 및 길이 7.6 m 일 때 SO₂ 전환율이 98% 최적 결과임을 확인하였다. 기존 pilot scale과 동일한 운전 조건 하에 PFR의 지름 3/8 inch, 길이 3.0 m, 120 ℃ 일 때 인입 몰량인 I₂ 및 H₂O를 결정 변수로 SO₂ 전환율에 대한 최적화를 수행하였을 때, SO₂ 전환율이 10% 일때 H₂O 및 I₂ 의 인입 몰량은 각각 17%와 22%로 감소하였다. 앞선 조업 조건 최적화 조건 (121 ℃, 지름 0.20 m, 길이: 7.6 m) 경우에는 SO₂ 전환율이 98% 일 때 H₂O가 1% 그리고 I₂가 7% 감소하였다. 상분리기에서 HI_X 상내 H₂SO₄ 최소화하는 목적함수에서 그에 상응하는 온도, I₂와 H₂O를 결정 변수로 설정하였을 때, H₂O 몰량이 기존공정보다 17% 감소하고 I₂ 몰량이 24% 감소하였을 때 최소 불순물이 생성하였다.