• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.71.2-71.2
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• 2013

천연가스를 화학적 전환에 의해 부가가치를 높이기 위해서는 리포밍에 의해 합성가스(CO/H2)를 경유하는 간접전환경로가 현재로서는 가장 현실적인 방법이라 할 수 있다. 천연가스를 이용한 합성가스 제조기술은 수증기개질법(SRM), 이산화탄소 개질법(CDR, dry reforming), 부분산화법, 촉매 부분 산화법, 자열개질법 등으로 구분되며, 최근에는 각각의 제조방법의 장점을 고려하여 혼합개질법 또는 일련의 리포머 조합 방법이 개발되고 있다. CDR은 촉매 하에서 메탄과 이산화탄소의 직접접촉에 의해 반응이 일어나며, 수소와 일산화탄소의 비가 같은 합성가스가 제조된다. SRM에 비하여 고온에서 반응이 일어나고 전환율이 더 낮으므로 에너지 소비가 상대적으로 높다. 하지만, SRM과 함께 사용하면 합성가스 비율을 F-T합성이나 메탄올 합성에 적절한 비율로 조절이 가능한 장점이 있으며, 온실가스를 저감시킬 수 있는 전환기술로도 각광받고 있다. 본 발표에서는 최근의 CDR을 이용한 가스로부터 합성석유(GTL)와 메탄올을 고효율로 생산하는 기술 개발 동향에 대해서 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.299.1-299.1
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• 2013

넓은 표면적을 갖는 탄소나노튜브(CNT)는 기체 분자의 흡착 성능이 기존의 다른 흡착제에 비해 우수한 것으로 알려져 있으나, CNT의 물리/화학적 성질은 튜브의 직경과 기하 구조에 의해 큰 차이를 나타내며 정제가 매우 까다롭다는 단점을 가지고 있다. CNT와 외형적으로 매우 흡사한 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 경우, 구조와 직경에 상관없이 열적, 화학적 안정성이 우수하여 $CO_2$를 비롯한 다른 공해 물질들의 제거제나 흡착제로서 응용 가능성이 매우 높다. 본 연구진은, BN-결함을 도입한 BNNT 벽면에서의 $CO_2$ 흡착 반응과 $CO_2$를 에너지 물질인 HCOOH와 $H_2CO_3$로 전환하는 반응에 대한 양자화학 이론 계산 연구를 수행하였다. 그 결과, $CO_2$에 대한 $B_N$-BNNT 흡착 성능이 튜브의 직경에 상관없이 매우 우수하였고, $B_N$-BNNT 벽면상에 흡착된 $CO_2$가 물 분자와 반응할 경우 HCOOH와 $H_2CO_3$로의 전환반응이 효과적으로 진행되었다. 이러한 이론 계산 연구 결과는 BN-BNNT가 $CO_2$ 흡착제 및 에너지 전환 촉매로의 응용 가능성을 훌륭히 제시하고 있다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.32 no.4
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• pp.712-717
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• 2015

In this study, the experiment of CO production was performed using carbon dioxide and coal. The synthesis characteristics of CO gas was investigated using the chemical activation method of KOH. The preparation process has been optimized through the analysis of experimental variables such as activating chemical agents to coal ratio, the flow rate of gas and reaction temperature during $CO_2$ conversion reaction. Without the catalyst of KOH, the 66.7% of $CO_2$ conversion was obtained at the conditions of $T=950^{\circ}C$ and $CO_2$ flow rate of 300 cc/min. On the other hand, the 98.1% of $CO_2$ conversion was obtained using catalyst of KOH at same conditions. It was found that the feed ratio(Coal : KOH = 4 : 1) had better $CO_2$ conversion and CO selectivity than other feed ratios.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.6
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• pp.653-657
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• 2011

Conversion characteristics of $CH_4$ and $CO_2$ was studied using an atmospheric pressure plasma for the preparation of synthesis gas composed of $H_2$ and CO. The effects of delivered power, total gas flow rate, and gas residence time in the reactor on the conversion of $CH_4$ and $CO_2$ were evaluated in a plasma reactor with the type of dielectric barrier discharge. The increase of reactor temperature did not affect on the increase of conversion if the temperature does not reach to the appropriate level. The conversion of $CH_4$ and $CO_2$ largely increased with increasing the delivered power. As the $CH_4/CO_2$ ratio increased, the $CH_4$ conversion decreased, whereas the $CO_2$ conversion increased. Generally, the $CH_4$ convesion was higher than the $CO_2$ conversion through the variation of the process parameters.

• Clean Technology
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• v.29 no.1
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• pp.46-52
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• 2023

Oxalic acid has been traditionally obtained via the oxidation of carbohydrates using nitric acid and catalysts. However, this process produces a variety of nitrogen oxides during oxidation and requires a separation process due to its various intermediates. These products and additional steps increase the harmfulness and complexity of the process. Recently, the electrochemical reduction of carbon dioxide into oxalic acid has been suggested as an environmentally friendly and efficient technology for the production of oxalic acid. In this electrochemical conversion system, zinc oxalate (ZnC₂O₄) is obtained by the reaction of Zn²⁺ ions produced by Zn oxidation and oxalate ions produced by CO₂ reduction. ZnC₂O₄ can then be converted to form oxalic acid, but this requires the use of a strong acid and heat. In this study, a system was proposed that can easily convert ZnC₂O₄ to oxalic acid without the use of a strong acid while also allowing for easy separation. In addition, this proposed system can also further convert the products into glycolic acid which is a high-value-added chemical. ZnC₂O₄ was effectively separated into Zn(OH)₂ powder and oxalate solution through a chemical treatment and a vacuum filtration process. Then the Zn(OH)₂ and oxalate were electrochemically converted to zinc and glycolic acid, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.462-465
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• 2007

석탄가스화 수소생산 기술 분야는 석탄 등의 화석연료를 이용하여 고온, 고압하에서 반응가스(산소, 수증기, 수소)와의 화학적 반응을 통해 생산된 연소성 가스 ($H_2$, CO, $CO_2$ 등)를 전환반응(WGS) 및 분리반응을 거쳐 효율적으로 청정하게 수소를 생산해 내는 기술이다. 전력산업에서 석탄가스화 수소생산은 그 사용 방법(연료전지, 수소 터빈, 분산 이용 등)에 따라 발전시스템의 고효율화를 지향하고, zero-emission을 실현하는 첨단 발전 시스템의 종합 구현을 목표로 하고 있으며, 더불어, 도래하는 수소 경제로의 전이에 대비에 석탄을 이용한 중앙(Central) 수소생산 시스템을 구현하여 이송 및 전환을 통한 지역적 분산 이용을 가능케 하는 종합적인 인프라를 구축하는 기술이다. 본 기술에는 석탄가스화 기술, 수성가스 전환기술, 수소/$CO_2$ 분리기술, 이송용 연료 전환기술 등이 포함된다. 석탄가스화 수소생산 기술은 급등하는 오일 가격과 이의 수입사용 증가에 대응하기 위한 에너지 안보 대책 마련 및 효율 극대화의 필요성과 더불어, 전력산업에서 화력 발전시스템의 궁극적 실현 목표인 고효율, 초청정의 전력생산 시스템의 구현을 가능케 하여, 향후 화석 연료를 이용한 미래 발전 기술을 선도 할 것으로 기대된다. 더불어, 수소 경제로의 전환 시 수소 수요의 급팽창에 대비한 경제적인 대규모 수소생산 기술의 개발이 필요하며, 이에 기술 실현성이 가장 높은 석탄가스화 수소생산 기술의 개발 구현이 요구된다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• v.2 no.2
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• pp.187-192
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• 2016

Chemical utilization of $CO_2$ is recognized as the technology for the reduction of greenhouse gas as well as the use of carbon to resources. Although various chemicals are commercially produced, the innovative development is still necessary to utilize large quantity of $CO_2$. In this report, the current status of technology to preserve -CO-O- linkage into the molecules was introduced, particularly for the synthesis of dimethyl carbonate (DMC) and polyols, which are raw materials of polycarbonate and polyurethane, respectively. RIST developed the novel process for the DMC production via urea methanolysis and the new catalytic system for polyol synthesis. Because of high contents of $CO_2$ in both chemicals, it is expected that they are able to contribute for the reduction of greenhouse gas.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.4
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• pp.17-31
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• 2023

Amidst escalating global warming fueled by indiscriminate fossil fuel consumption, concerted efforts are underway worldwide to mitigate atmospheric carbon dioxide (CO₂) levels. Electrochemical CO₂ reduction technology is recognized as a promising and environmentally friendly approach to convert CO₂ into valuable hydrocarbon compounds, deemed essential for achieving carbon neutrality. Copper, among the various materials used as CO₂ reduction electrodes, is known as the sole metal capable of generating C₂₊ compounds. However, low conversion efficiency and selectivity have hindered its widespread commercialization. This review highlights diverse research endeavors to address these challenges. It explores various studies focused on utilizing copper-based electrodes for CO₂ reduction, offering insights into potential solutions for advancing this crucial technology.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.11
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• pp.727-734
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• 2017

The electrochemical conversion of $CO_2$ is one of the methods for reducing $CO_2$. Four materials (Ag, Ni, Pt, and Ir) were selected as the electrodes. The electrochemical conversion was performed under a cell voltage of 4.0 V at $600^{\circ}C$. The amounts of $CO_2$ reduction and carbon production were at the highest for Ag, followed by, Pt, Ni, and then Ir. The produced carbon samples were analyzed by thermogravimetric analysis and XRD. The thermogravimetric analysis results indicated that all the carbon produced at each electrode exhibited similar thermal reactivity. The XRD results showed that the crystallization of carbon was different depending on the electrode utilized. Although electrochemical conversion was the highest for the Ag electrode, a loss of material accompanied it. Therefore, for this study, the optimal electrode is Pt, taking into account reactivity and material losses.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.322-322
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• 2013

$CO_2$를 $CH_4$와 열 및 전기화학적인 반응을 통해 고농도의 CO 및 $H_2$로 구성된 합성가스로 효율적으로 전환시키기 위해, 반응가스 주입용 간극형 노즐을 가진 비이송식 직류 열플라즈마 토치 시스템을 설계, 제작하고 다양한 조건에서 이 두 가스의 개질 실험을 수행하였다. 설계 제작된 간극형 노즐과 리액터 내 고온 반응 영역을 활용한 $CO_2$ 및 $CH_4$ 반응가스의 효율적인 처리를 통하여, 최고 70% 이상의 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환율과 최고 80% 이상의 CO 및 $H_2$선택도를 달성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 상기 조건의 경우, 플라즈마 입력 전력 10.6 kW 대비 49 lpm 의 반응가스 처리량을 통하여 얻은 것으로 최고 2.5 mmol/kJ 이상의 Specific Energy Requirement (SER) 조건도 만족할 수 있음을 보였다. 특히, 제안된 막대 음극-반응 가스 주입구를 가진 양극 노즐 플라즈마 토치의 경우, $CH_4$ 반응가스를 음극에 직접 닿지 않도록 간극을 통해 주입하게 함으로써, 반응 가스 분해에 의한 음극 등 전극 부식을 최소화하면서도 고에너지 전자가 풍부한 아크 컬럼에 의해 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환 반응을 효율적으로 일으킬 수 있어 효율적인 $CO_2$ 및 $CH_4$ 개질을 위한 열플라즈마 토치 시스템의 개발이 기대된다.