• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2002년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.482-485
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• 2002

Development projects in KAIST rotted to the micro thermal device is introduced. Multi disciplinary research team is composed by combustion group and semiconductor group in KAIST and catalyst research center in KRICT to develop micro thermal/fluidic device and various items are on development. Among the projects, various kind of componenst that is required by the micro thermal devicesystem is introduced. Technology related to development of micro combustor, Micro igniter, micro fabrication of 3D structure, micro reactor and micro catalyst preparation is introduced.

• 한국가스학회지
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• 제21권4호
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• pp.92-102
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• 2017

피셔-트롭쉬 합성반응은 CO와 H2의 혼합가스로 이루어진 합성가스를 부가가치가 높은 탄화수소 제품으로 변환시킨다. 본 논문에서는 저온 피셔-트롭쉬 합성반응과 단일, 다중 마이크로채널 반응기에 패킹시킨 촉매를 기반으로 강화된 반응조건의 열전달을 고려하여 전산유체역학 기반의 시뮬레이션을 진행하고 분석하였다. 단일채널모델을 통하여 CO 전환률이 ~65% 이상, $C_{5+}$ 선택도가 ~74% 이상을 달성하면서도 Co 기반의 super-active 촉매를 통해 GHSV를 $30000hr^{-1}$을 달성할 수 있음을 보였다. 다중 마이크로채널 반응기모델에서는 열전달 시뮬레이션을 동시에 해석하여, 3가지의 다른 반응기구조에 대해서, 직교류 wall boiling 냉매를 사용시 ${\Delta}T_{max}$가 23 K였으며 평행유동 subcooled 냉매와 평행유동 wall boiling 냉매의 경우 각각 15 K와 13 K의 ${\Delta}T_{max}$를 보였다. 반응기 전체적으로 498 - 521 K에서 온도제어가 가능했으며 계산된 사슬성장 가능성은 저온 피셔-트롭쉬 합성에 적합한 것으로 보인다.

• 한국가스학회지
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• 제2권3호
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• pp.60-69
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• 1998

저온 플라즈마를 이용한 메탄 직접 전환반응은 진공에서 메탄만을 원료로 마이크로웨이브나 라디오 주파수(R.F)등의 에너지를 가하여 플라즈마 상태로 반응시켜 에틸렌, 에탄, 아세틸렌 등의 C2 화합물을 생성하는 방법이다. 이러한 직접적인 메탄 전환의 장점은 산소를 가하지 않으므로 산소에 의한 부생성물이 없는 점과 저온 플라즈마를 이용하므로 저에너지 공정이라는 것을 들 수 있다. 본 연구에서는 마이크로웨이브와 라디오 주파수(R.F)를 이용하여 저온 플라즈마 반응으로 메탄 전환반응을 수행하였고 일반적인 플라즈마 반응에 사용되는 관형반응기 외에도 독자적인 시리즈 반응기를 설계하여 성능실험을 수행하였다. 또한 플라즈마와 촉매를 이용한 반응실험을 수행 촉매의 영향을 확인하였다. 저온 플라즈마를 이용한 메탄 전환 반응의 특성을 분석한 자료는 공정의 실용화를 위한 반응기 설계 및 반응속도를 분석하기 위한 기초자료로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.826-833
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• 2014

해양 중소규모 가스전의 경제성에 대한 화두가 던져진 이후 전통 석유의 가격변동과 세계적인 환경규약 등에 맞물려 석유화학관련 산업계에서는 이를 효과적으로 대처하고 천연가스를 활용할 수 있는 공정을 개발하고자 하였다. 이에 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하는 해상 GTL 공정(offshore gas-to-liquid process)이 제안되었고 부유시스템 platform으로 공정을 적용시키고자 마이크로채널 반응기가 떠오르고 있다. 본 논문에서는 단일 마이크로채널 반응기를 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하여 Matlab과 ASPEN Hysys를 연동하여 모사하고 이로 얻어진 반응열을 도입해 상용 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 소프트웨어인 ANSYS fluent로 멀티 마이크로채널 반응기 모델을 제작하였다. 그리고 4가지의 설계변수인 냉각채널 넓이, 높이, 냉각채널과 반응채널의 간격, 냉각채널 간의 간격을 설정하고 이들의 변화에 따른 열유동을 3가지의 변수인 열유속, 냉각 및 반응채널의 최대온도의 변화를 시각화하여 그 경향성을 확인하였다. 경향성 분석 결과, 냉각채널의 넓이와 높이는 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도 역시 높아졌으나 냉각채널과 반응채널의 간격은 열유동에 거의 영향을 미치지 못하였다. 냉각채널 간의 간격은 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도는 낮아졌다. 따라서 적절한 냉각채널의 넓이와 높이를 제안하고 짧은 간격의 냉각채널 구조를 도입하여 반응채널의 열량을 충분히 제거할 수 있는 반응기설계에 대한 휴리스틱을 제안할 수 있었다. 이처럼 멀티채널 반응기의 모델을 설계하고 이로부터 적절한 변수를 선택해 그 경향성을 확인할 수 있는 방법을 통해 설계 단계에서부터 적절한 반응기 구조에 대한 제안을 하는데 도움을 줄 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권5호
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• pp.11-16
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• 2006

폐 폴리스티렌과 모터 오일의 혼합물로부터 마이크로웨이브 열분해를 이용하여 유용한 고분자 원료물질의 회수를 위한 연구를 수행하였다. 마이크로웨이브 반응기로 quartz tube를 사용하였으며 마이크로웨이브 흡수체로 실리콘 카바이드를 사용하였다. 공정 변수로 마이크로웨이브 입력 파워를 180에서 250 W까지 변화시켰으며, 마이크로웨이브 조사시간을 30분에서 1시간까지 변화시키며 실험하였다. 열분해를 통하여 얻어진 생성물을 GC/MS를 사용하여 분석한 결과 스티렌, 메틸 스티렌, 톨루엔, 그리고 에틸벤젠이 4개의 주요 회수 성분이었으며, 이 중 폴리스티렌으로부터 스티렌의 회수율은 약 50% 이었다. 열분해에 마이크로웨이브를 사용함으로써 일반 열분해 보다 훨씬 낮은 온도에서 열분해가 이루어졌다.

• 한국진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.122-129
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• 1994

MWPECVD법으로 CH3CHO-H2 계와 CH4-H2-O2 계로부터 Si 기판 위에 다이아몬드박막을 성장 시키고 성장된 박막을 SEM XRD 및 Raman 분광기로 평가하고 박막과 입자의 성장률을 조사하였다. 마이크로 판전력 950W 반응관압력 80torr 수소유량 200sccm 기판온도 95$0^{\circ}C$ 및 CH3CHO농도 3.5%로 5시간 성장시킨 다이아몬드의 박막성장율은 $4mu$m/hr가 되어고 12%$960^{\circ}C$로 Si기판 위에 5시간 성장시킨 다이아몬드의 박막성장율은 3.2$\mu$m/hr가 되었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2002년도 제25회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.237-240
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• 2002

Micro catalytic reactors are alternative propulsion device that can be used on a nano satellite. When used with a monopropellant, $H_2O_2$, a micro catalytic reactor needs only one supply system as the monopropellant reacts spontaneously on contact with catalyst and releases heat without external ignition, while separate supply lines for fuel and oxidizer are needed for a bipropellant rocket engine. Additionally, $H_2O_2$ is in liquid phase at room temperature, eliminating the burden of storage for gaseous fuel and carburetion of liquid fuel. In order to design a micro catalytic reactor, an appropriate catalyst material must be selected. Considering the safety concern in handling the monopropellants and reaction performance of catalyst, we selected hydrogen peroxide at volume concentration of 70% and perovskite redox catalyst of lantanium cobaltate doped with strondium. Perovskite catalysts are known to have superior reactivity in reduction-oxidation chemical processes. In particular, lantanium cobaltate has better performance in chemical reactions involving oxygen atom exchange than other perovskite materials. In the present study, a process to prepare perovskite type catalyst, $La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$, and measurement of its propellant decomposition performance in a test reactor are described.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권6호
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• pp.818-823
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• 2015

본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 마이크로채널 내부의 Fischer-Tropsch(FT) 반응을 모사하였고, 나아가 반응채널의 너비와 높이, 냉각채널과의 거리 그리고 채널 사이 간격을 변수로 두고 채널 내부 온도에 대해 민감도 분석을 수행하였다. 마이크로채널 반응기는 채널 간의 열교환을 고려하기 위한 5개의 반응채널과 냉각채널을 대신한 냉각면으로 이루어져 있으며 채널의 높이와 너비를 포함한 변수들의 길이는 0.5 mm ~ 5.0 mm 범위에서 설정하였다. 반응물로는 $H_2$와 CO의 혼합기체($H_2/CO$ molar ratio=2)를 사용하였으며 반응기의 운전 조건은 $GHSV=10000h^{-1}$, 압력 20 bar와 온도 483 K($210^{\circ}C$)이다. 민감도 분석의 결과로 반응채널 내부의 최대 온도는 채널의 높이에 비례하며 너비에 대해서는 특정 길이 이상에서 영향을 받지 않는 것을 확인하였으며 이 중에 냉각채널과의 거리와 채널 사이 간격은 채널 내부 온도에 거의 영향을 미치지 않았다. 따라서 채널 레이아웃에서 반응채널의 높이는 짧을수록(약 2 mm 이하), 너비는 길수록(약 4 mm 이상) 열제거뿐만 아니라 생산량 측면에서 이득을 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.606-612
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• 2022

수용액에서 수용성 염료를 소수성 염료로 전환시킨 후 마이크로 버블을 이용한 침전 및 부상응집에 의한 염료를 제거하는 연구를 수행하였다. 양이온성 염료에 음이온 collector를 반응시키며, 또한 음이온성 염료에 양이온 collector를 첨가하여 소수성으로 변환시켰다. 소수성으로 전환된 염료 용액을 회분식 반응기에 저장하여 마이크로 버블을 분사시켜 색을 제거하였다. 염료 용액을 제조하기 위해 Basic Yellow 1 및 Direct Orange 10을 사용하였으며, sodium dodecyl sulfate, oleic acid sodium salt 및 amine류와 같은 음이온 및 양이온 collector를 사용하면 색 제거에 효과적이었으며, 모든 색은 8분 이내에 제거되었다. 색 제거는 collector의 첨가량과 수용액 pH의 영향을 받으며, 염료농도에 비해 극히 소량의 계면활성제를 첨가하였을 경우에는 pH에 의존하였으나, 염료농도와 비슷한 collector 양을 첨가하였을 경우에는 pH에 의존하지 않았음을 알 수 있었다. 그 이유는 collector와 염료가 1:1M로 반응하여 소수성이 완전히 부여되어야 제거됨을 알 수 있었다.

• 분석과학
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• 제29권5호
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• pp.225-233
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• 2016

입자 표면에 고분자를 화학적으로 접목하는 것은 수용성 액체 이상 시스템(ATPS)과 같이 분리된 액체 층에서 마이크로/나노입자를 선택적으로 분배시키는데 중요한 구실을 한다. 본 연구에서는 덱스트란, 폴리에틸렌 글리콜, 알부민을 화학적으로 폴리스티렌 자성 마이크로입자 표면에 화학적으로 부착시켰다. 분배 현상을 역전시킬 수 있는 긴 고분자 사슬의 부착은 일차 아민 작용기를 가진 다양한 고분자를 p-톨루엔술폰산(토실)기를 부착시킨 폴리스티렌 자성 마이크로입자와의 S_N2 치환에 의해 간단히 수행될 수 있었다. 이 후 적외선 현미경을 사용하여 마이크로입자의 표면 변화의 유무를 검사하였다. 반응 후 입자들은 세 가지 폴리머 모두 N-H 신축 진동 피크를 보였으며 대부분의 주요 피크들의 위치는 반응 전후에 유사하였으나 지문 영역에서 구별 가능한 차이를 보였다.