• Clean Technology
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• v.19 no.3
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• pp.313-319
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• 2013

To produce biodiesel efficiently from fish oil containing 4% free fatty acid, esterification and trans-esterification were carried out with Vietnam catfish oil, which was kindly provided from GS-bio company. Heterogeneous solid acid catalysts such as Amberlyst-15 and Amberlyst BD-20 and sulfuric acid as homogeneous acid catalyst were used for the esterification of free fatty acids in the fish oil. Sulfuric acid showed the highest removal efficiency of free fatty acid and the shortest reaction time among three acid catalysts. The base catalysts for trans-esterification such as KOH, $NaOCH_3$ and NaOH were compared with each other and KOH was determined to be the best transesterification catalyst. Some solid material, which assumed to be saponified product from glycerol and biodiesel, were observed to form in the fish oil biodiesel when using $NaOCH_3$ and NaOH as the transesterification catalyst. The initial acid value of fish oil was proven to have a negative effect on biodiesel conversion. Of the three catalysts, KOH catalyst transesterification was shown to have high content of FAME and the optimal ratio of methanol/oil ratio was identified to be 9:1.

• Clean Technology
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• v.20 no.2
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• pp.108-115
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• 2014

Various metal chlorides and acid catalysts in ionic liquid solvent were investigated to directly convert cellulose into 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF). Metal chlorides containing Sn(II), Zn(II), Al(III), Fe(III), Cu(II), and Cr(III) were used and acidic ionic liquid immobilized on silica gel as an acid catalyst and commercial acid catalysts (sulfuric acid, chloric acid, Amberlyst-15,DOWEX50x8) were used for comparison studies. The acid strength and amount of acid catalysts were probed with Hammett indicator. The selectivity and yield of 5-HMF were determined with reaction temperature, reaction time and catalyst ratio. A catalyst containing $CrCl_3-6H_2O$ and $SiO_2-[ASBI]HSO_4$ showed the highest selectivity and it was found that this catalyst had higher activity than commercial solid acid catalysts such as Amberlyst-15 and DOWEX50x8. The selectivity of 5-HMF appeared to be mainly dependent on the acid strength and catalyst ratio, it was found that levulinic acid was produced from 5-HMF by rehydration.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.13.1-13.1
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• 2009

에어로젤은 인류가 개발한 소재 중에서 가장 가벼운 고체로, 기공률이 90%이상이고 비표면적은 ~1000m2/g, 기공의 크기는 10nm 크기로 이루어진 나노기공 물질이다. 1931년에 Kisley가 물유리로부터 실리카 에어로젤을 합성한 이래로 실리카 에어로젤에 대한 연구가 가장 많이 이루어져왔으며, 단열소재, 흡음재, 체렌코프우주선 디텍터, 반도체의 초저유전소재, 유출된 석유의 정제, 촉매 등에 대한 응용에 대해서도 연구가 많이 이루어져 왔다. 그리고TiO2와 같은 광촉매 에어로젤 소재, 카본 에어로젤 소재등 다양한 나노기공 소재에 대해서도 연구가 이루어지고 있으며, 카본 에어로젤의 경우 나노기공과 비표면적을이용한 전기이중층 커패시터 (EDLC)에 대한 연구도 이루어지고 이다. 본 연구에서는 첫째로, 실리카 에어로젤에 대한 연구결과를 소개하고 이의 단열소재로서의 응용가능성에대하여 언급하고자 한다. 실리카 에어로젤 나노기공 소재의 경우, 기공크기가 10nm크기로 매우 작고 공기의 자유이동길이와 거의 비슷하여서 대류에 의한 열전달을 낮출 수 있으며, 낮은 고체함량으로 인하여 포논에 의한 열전달을 낮출 수 있기 때문에 단열소재로서 최고의 성능을 나타낸다. 하지만, 문제는 높은 기공률로 인한 기계적인 취약성이 문제이다. 따라서 이를 보완하기 위항 섬유로 에어로젤을 보강할 수 있는데, 이를통하여 에어로젤 나노기공소재와 섬유보강에 의한 복합화에 대하여 말하고자 한다. 또 다른 하나의 연구방법은유기-무기 하이브리드 나노기공 소재를 합성하는 것이다. 여기서는하나의 방법으로 MTEOS-TEOS의 하이브리드화와 초임계 건조공정에 의한 나노기공 소재에 대한 연구결과를소개하고자 한다. 마지막으로 카본 에어로젤 나노기공소재의 합성과 나노기공 구조의 제어 및 물성평가에 대한 것을 말하고자하는데, 본 발표에서는 레소시놀과 포름알데히드를 촉매에 의한 중합반응을 통하여 유기 에어로젤 소재를 합성하고 분위기에서탄소화 공정을 통하여 카본에어로젤을 합성하였다. 또한 금속 니켈을 도입하는 것에 의하여 탄소/니켈 복합 하이브리드 에어로젤 소재를 합성하고 슈퍼커패시터 전기화학 특성에 대한 연구결과를 발표하고자 한다.

• Applied Biological Chemistry
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• v.36 no.2
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• pp.93-98
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• 1993

The purpose of this study is to determine the physicochemical properties in soybean oil during the hydrogenation by addition of phosphorus compounds and sulfur compounds is increased in soybean oil, decreased oleic acid and increased linoleic acid and stearic acid contents were found. When the sulfur compounds content is increased, solid fat content is increased at $10.0^{\circ}C$ and $21.1^{\circ}C$ and gradually decreased at $33.3^{\circ}C$ and $37.8^{\circ}C$. Higher melting point in hydrogenated soybean oil is observed on addition of phosphorus compounds compared to addition of sulfur compounds. When the sulfur compounds content is increased, conditions of selective hydrogenation are observed. Lead and arsenic are detected at a concentration of 0.01 ppm in a few kinds at each step of the refining process of soybean oil.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.2B
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• pp.207-212
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• 2009

Surfactants were used as representative anionic and non ionic surfactants to investigate the effect of mass transfer on the mineral-catalyzed Fenton-like oxidation of sorbed phenanthrene. Mass transfer of phenanthrene on the oxide surface or interlayer between aqueous and solid phases was generated by surfactant addition. Apparent solubility of phenanthrene was increased as surfactant concentration increasesd. In tests using Tween 80, oxidation of phenanthrene decreased as apparent solubility increased. High apparent solubility was not responsible for oxidation of sorbed phenanthrene in the sand due to the surfactant acted as a scavenger of degradation. In tests with SDS, $H_{2}O_{2}$ decomposition rate in Fenton-like oxidation was decreased by complexation between goethite and SDS. However, in tests using 32 mM of SDS, efficiency of phenanthrene treatment increased compared to the test without SDS addition. Therefore, suitable amount of SDS addition could provide optimum condition for phenanthrene oxidation on the oxide surface or interlayer between aqueous and solid phase, and decrease $H_{2}O_{2}$ decomposition, and as a result, phenanthrene removal efficiency can be improved.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.46 no.1
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• pp.57-63
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• 2002

The hydropurification reaction of CTA (crude terephthalic acid) was carried out with hydrogen over PdRu/CCM (carbon-carbonaceous composite material) catalyst in a batch reactor at high temperature. The first order kinetics of hydropurification is confirmed with the linear dependence of ln(4-CBA; 4-carboxybenzaldehyde) with reaction time. The reaction condition studied is thought to represent the hydropurification well because of the linear dependence of catalytic activity on the catalyst weight. The p-toluic acid (p-tol) in solid and liquid increases with the conversion of reaction or the decrease of 4-CBA. However, the benzoic acid (BA) concentration does not depend much on the conversion. The AT (alkali transmittance) does not depend on the 4-CBA when the concentration is higher than about 0.2% which shows the 4-CBA, in itself, does not cause the coloring effect. The AT of PTA depends inversely with the concentration of 4-CBA when the 4-CBA is less than about 0.15%. This may show the coloring materials are removed in parallel with the hydrogenation of 4-CBA. The (0.3%Pd-0.2%Ru)/CCM shows larger residual catalytic activity than a commercial catalyst, 0.5%Pd/C, after using in a commercial reactor even though the former has smaller fresh activity than the latter. The palladium and ruthenium in PdRu/CCM show the synergetic effect in activity when the ruthenium concentration is about $0.2{\sim}0.35$ wt%. It may be supposed that the PdRu/CCM catalyst can be a promising candidate to replace the commercial Pd/C catalyst.

• Clean Technology
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• v.20 no.3
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• pp.218-225
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• 2014

Catalytic gasification of raw coals at mild condition is not realized yet mainly due to deactivation of catalysts via their irreversible interaction with mineral matters in coal. In this work, the gasification behavior of ash-free coal (AFC) was compared with that of the parent raw coal. In order to modify the gasification conditions, the raw coal gasified with fixed variables (water supply, space velocity, temperature, catalysts) in a fixed bed reactor. When catalysts are added by physical mixing method with coal, $K_2CO_3$ was the most effective additives for steam gasification of coal. However, the activity of ash-free coal (AFC) was much less reactive than raw coal due to high temperature extraction in a 1-methylnaphthalene under 30bar at $370^{\circ}C$ for 1 h, almost removed oxygen functional groups, and increased carbonization. The addition of $K_2CO_3$ in AFC achieved higher conversion rate at low temperature ($700^{\circ}C$). At that time, the molar ratio of gases ($H_2/CO$ and $CO_2/CO$) was increased because of water-gas shift reaction (WGSR) by addition of catalysts. This shows that catalytic steam gasification of AFCs is achievable for economic improvement of gasification process at mild temperature.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.129.1-129.1
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• 2010

석탄가스화로부터 얻어진 합성가스는 CO, $H_2$가 주성분으로, 그 자체를 연료로 사용하여 발전을 하거나 또는 적절한 정제, 분리 및 합성을 통해 다양한 원료물질을 생산할 수 있다. 이러한 석탄의 청정 사용 기술은 최근의 에너지 분야에서 많은 관심을 불러일으키고 있는 고유가 현상 및 석유자원 고갈에 대비할 수 있는 현실적인 방법의 하나로 여겨지고 있다. 석유를 대체할 에너지원으로서 석탄을 이용하는 다양한 응용 방법 중의 하나로 가스화 반응을 통해 발생하는 합성가스를 이용한 SNG 제조 공정을 들 수 있는데, 이는 석탄 등의 고체 시료를 이용하여 메탄이 주성분인 연료가스를 생산하는 것이다. SNG(Synthesis Natural Gas 또는Substitute Natural Gas)는 합성천연가스 또는 대체천연가스로 불리어지는데 주로 석탄의 가스화를 통해 얻어진 합성가스(syngas 또는 synthesis gas)인 CO, $H_2$를 촉매에 의한 합성반응을 통해 얻을 수 있다. SNG 합성 반응(메탄화 반응)은 보통 수성가스 전환 공정과 가스 정제 공정을 거친 합성가스를 $CH_4$로 전환하는 것으로 석탄을 이용한 SNG 제조 공정에서 가장 핵심 공정인 메탄화 반응은 높은 발열반응으로 주로 니켈 촉매를 사용하며 $250{\sim}400^{\circ}C$에서 반응이 이루어진다. SNG 합성 반응은 공급되는 합성가스의 조성($H_2$/CO 비), 공급되는 합성가스의 유량과 반응기에 충진된 촉매의 부피와의 관계를 나타낸 공간속도, 반응온도 등의 조건에 따라 반응 특성이 달라질 수 있다. 가스화 반응을 통해 생성되는 합성가스를 이용한 SNG 합성반응(메탄화 반응)의 특성을 파악하기 위하여 Lab-scale 규모의 고정층 반응기를 이용하여 Ni 함량이 다른 2종류의 촉매를 대상으로 반응온도 및 압력에 따른 CO 전환율, $CH_4$ 선택도, $CH_4$ 생산성 변화를 파악하였다. 실험 결과 반응기의 온도가 350도 이상의 조건에서 CO 전환율은 99.8%이상, $CH_4$ 선택도는 90.7%이상으로 나타났으며, 공간속도가 2,000 1/h 이상의 조건에서는 $CH_4$ 생산성이 500 ml/g-cat, h을 만족하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.4 no.4
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• pp.715-720
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• 1993

Diphenylmethane (pKa=33.4), which is difficult to be oxidized in normal oxidation conditions, was oxidized to produce benzophenone at ambient temperature and atmospheric pressure by using phase transfer catalysts and solid potassium tert-butoxide as base. Quaternary salt such as benzyltriethylammonium chloride, tetrabutyl ammonium bisulfate, tetrabutylphosponium chloride, are ineffective catalysts for this reaction, but 18-crown-6 and polyethylene glycols showed catalytic activity. The conversion of diphenylmethane was increased with increasing chain length of PEG molecules when they are used as phase transfer catalysts both in equal molar and equal weight basis. The conversion of diphenylmethane was increased with the agitation speed, and aprotic solvent like DMF showed higher reaction rate compared with benzene.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.487-490
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• 2005

재생 가능한 자원인 동식물성 기름으로부터 만들어지는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정올 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다 한국에서는 년간 20만톤의 폐식용유가 배출되며 이중 약 10만톤이 회수 가능한 것으로 추산된다. 폐식용유의 무단 폐기로 인한 수질오염과 폐기물의 자원 재활용 및 에너지 생산 관점에서 폐식용유를 바이오디젤 원료로 사용하는 연구가 많이 진행되었다. 높은 함량의 유리지방산을 함유한 폐식용유를 효율적으로 전이에스테르화(methanolysis) 하기 위해서는 먼저 산 촉매를 이용한 유리지방산의 전환 제거가 필요하다 본 연구에서는 다양한 종류의 강산성 이온교환 수지를 폐식용유의 전처리(pre-esterification)용 고체 산 촉매로 회분식 반응기에서 테스트하였으며 그 결과 Amberlyst-15가 유리지방산의 에스테르화 반응에 가장 적합한 것으로 나타났다. 회분식 반응기에서 도출된 최적 전처리 반응조건을 적용한 200시간 이상의 연속 전처리 운전결과 폐식용유에 함유된 $5\%$의 유리지방산이 $90\%$이상 전환제거 되었다 전처리 반응 후의 폐식용유를 균질계 염기촉매(KOH) 존재하에 메탄올과 전이에스테르화 반응을 시킨 결과 바이오디젤로 불리는 지방산메틸에스테르(Fatty Acid Methyl Ester, FAME)의 생산 수율은 $85\%$로 얻어졌으며 국내 바이오디젤 표준 규격에 따른 연료특성 분석 결과 FAME의 농도 규격을 제외한 모든 항목이 국내 규격을 만족하였다 폐식용유 바이오디젤의 FAME 농도가 $94.3\%$로 국내 규격$96.5\%$에 미달하는 문제는 식물성 원료유로 제조한 고순도 바이오디젤과 혼합 사용하거나 감압 증류 공정을 통해 고농도의 폐식용유 바이오디젤을 제조하여 해결 가능하다. 대전시 신성동 소재의 음식점에서 수거한 폐식용유를 원료로 하여 생산한 바이오디젤의 차량 배출가스 실증 테스트 결과 경유 차량의 주 오염물질인 PM과 Soot 및 기타 오염물질의 배출량은 감소하였으나 NOx의 배출량은 약간 증가하는 것으로 나타났다