• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1025-1031
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• 2011

자발화 특성은 디젤 및 PCCI 엔진의 설계에서 중요한 인자이다. 특히, 디젤분무화염은 자발화현상에 의해서 형성되어 노즐에서 부상된다. 노즐과 부상화염 사이의 영역에서 분무된 디젤의 중앙으로 주위 공기의 유입이 발생하기 때문에, 그 부상된 화염은 매연 생성에 영향을 준다. 본 연구에서 간단한 모델로써 동축류 제트를 적용하였고, 점화지연시간에 대한 자발화 과정에서 발생하는 열손실의 영향을 확인하였다. 메탄($CH_4$), 에틸렌($C_2H_4$), 에탄($C_2H_6$), 프로핀($C_3H_6$), 프로판($C_3H_8$), 및 노말 부탄(n-$C_4H_{10}$)의 연료들을 고온의 공기로 분사하였으며 자발화된 부상화염의 높이를 측정하였다. 그 결과로 자발화된 부상화염의 높이와 열손실을 고려한 점화지연시간과의 상관관계를 결정하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.31-38
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• 2016

세계적으로 사용 중인 대부분의 추진물질들은 연소 시 메탄가스, 이산화탄소 등의 환경유해 물질을 다량 발생시킨다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 에너지 가소제로 사용 가능한 고질소 화합물인 트리아졸 계열의 4,5-bis(azidomethyl)-methyl-1,2,3-triazole(DAMTR)의 합성공정을 확립하였다. 또한, 분광분석(NMR, IR)을 통해 DAMTR의 구조를 분석하였고, 유리전이온도, 녹는점, 분해온도, 밀도, 점도, 충격감도, 점도, 휘발성 등의 물리적 특성을 측정하였다. 그리고 Gaussian 09와 EXPLO5를 이용하여 생성열과 폭발 특성(폭압, 폭속) 등을 계산하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.75-75
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• 2010

단일벽 탄소나노튜브(SWNT)는 뛰어난 물리적 성질과 화학적 안정성을 가지고 있어서 다양한 분야의 응용이 기대되어 폭넓은 연구가 진행 되고 있다. 특히 SWNT의 전기적 및 기계적 특성들은 SWNT의 직경 및 뒤틀림도(chirality)에 의해 크게 좌우되기 때문에, 합성하는 단계에서 직경 또는 chirality를 제어에 관한 많은 이론적 연구가 진행되어 왔으며, 최근에는 초기 SWNT의 핵생성 단계에서의 촉매의 거동 및 상호 연관성 등에 관한 실험적인 연구결과들이 속속 보고되고 있는 실정이다. 하지만, 아직도 이에 관한 더욱 다양하고 활발한 연구 접근 및 결과들이 필요한 시점이다. 상기 배경을 바탕으로 본 연구에서는 균일한 직경을 갖는 SWNT의 합성을 위한 기초연구로서 SWNT의 직경과 촉매나노입자의 크기의 상호 연관성에 대해 체계적으로 조사하였다. 우선 SWNT합성을 위한 촉매나노입자를 얻기 위해 페리틴(ferritin)용액의 농도 및 스핀코팅 조건을 변화시킴으로써 기판 위에 분산농도를 제어한 후, 대기 열처리를 통하여 촉매나노입자의 농도를 제어하였다. 나노입자의 평균직경은 4 nm 정도로 비교적 균일하였으며, 고농도의 촉매입자는 SWNT의 다발화(bundling)를 유발하였다. 따라서, SWNT와 나노입자 직경의 상호연관성을 조사하기 위해서는 단분산(monodispersed) 된 나노입자를 이용하였으며, 아르곤 분위기에서 추가적으로 고온($900^{\circ}C$) 열처리를 실시함으로써 나노입자의 크기감소를 도모하였다. 실험결과, 열처리 시간의 증가에 따라 입자크기가 감소함을 확인하였으며, 이는 나노입자의 증발에 의한 것으로 예상된다. 다음으로는 열처리를 통하여 직경이 제어된 나노입자를 이용하여 SWNT를 합성한 후 SWNT와 촉매크기 사이의 크기 관계를 조사하였다. SWNT의 합성은 메탄을 원료가스로 열화학증기증착법을 이용하였고, 합성기판으로는 산화실리콘웨이퍼와 퀄츠기판을 이용하였다. 성장한 SWNT의 직경은 AFM을 이용하여 측정하였으며, 퀄츠기판에 수평배향 성장시킨 SWNT를 3차원 구조의 기판으로 전사(transfer)하여, 라만분석이 용이하도록 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.5-13
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• 2005

매립장의 침하메카니즘은 매우 복잡하여 전통적인 토질역학적 방법으로만 해결하는 것은 적절한 방법으로 판단되지 않는다. 매립장은 다량의 유기물질이나 유기질토로 이루어졌기에 분해에 의한 침하방법도 고려하여야한다. 매립장의 유기물질 분해는 혐기성상태에서 분해가 이루어지는데 분해시 발생 가스는 이산화탄소($CO_2$)와 메탄($CH_4$)등의 성분으로 이루어진다. 매립장에서의 유기물질의 분해는 침하와 관계를 가지며 분해는 가스를 생성하므로 발생가스량에 따른 침하예측모델을 제안할 수 있었다. 또한 매립장의 조기안정화 방법으로 사용하는 침출수 재순환법을 적용하여 침출수를 재순환 한 매립조와 재순환을 하지 않은 매립조를 제작하여 가스발생과 침하특성을 비교 분석하였다. 제안한 가스모델을 침출수가 재순환하지 않은 매립조와 재순환한 매립조에 적용할 때는 각각 보정계수 1.4, 1.7이 필요하며 재순환 매립조의 침하촉진효과는 22% 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.41-46
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• 2018

본 연구에서는 바이오가스 기반 예혼합 압축착화(Homogeneous charged compression ignition, HCCI) 엔진에 수소를 첨가하였을 때, 연소실 내부 압력, 온도 배출가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 자세히는 수소 첨가량과 과다공기량(${\lambda}$) 변화에 따른 연소실 압력 온도, 그리고 생성물로서의 NO, $CO_2$ 배출 특성을 화학 반응 해석 프로그램을 사용하여 고찰하였다. 대상의 엔진은 2300cc 바이오가스 엔진 발전기로서 압축비 13:1, 발전량 15kW 급이다. 과급압은 1.2bar 고정 조건이며, rpm은 1800rpm의 정속 조건이다. 엔진 연소 방식은 예혼합 압축 착화를 모사하였다. 본 연구를 진행하기에 앞서 바이오가스의 주요 조성인 메탄의 연소 및 산화 메커니즘에 대한 선행 연구에 대한 고찰을 통하여 연소반응 메커니즘을 규명하기 위한 반응 메커니즘 연구 기술의 경향을 살펴보고, 본 연구에 적용 가능한 반응 메커니즘을 선정하여 해석을 진행하였다. 수소를 첨가할 때 NO는 증가하는 반면, $CO_2$등의 배출량은 감소하였고 실린더 내부 압력이 상승하며, 상승 구간이 진각 됨을 알 수 있었다. 또한, 희박영역에서 수소 첨가가 가연 한계를 증가시켰다.

• 공업화학
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• 제22권2호
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• pp.203-208
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• 2011

런던협약에 의해 2012년부터는 폐기물 해양투기가 전면 금지될 것이다. 따라서 지상에서의 음식폐기물 처리방법의 모색이 시급한 실정이다. 위 문제의 해결방안은 UASB 공법을 이용하여 음폐수로부터 자원화개발을 하는 것이다. 본 연구에서는 유출수의 재순환 및 내부반송이 유기물 제거효율과 바이오 가스 생성에 미치는 영향을 알아보았다. 25일 동안은 내부순환만 실시하였고, 그 후엔 유출수 재순환을 실시하였다. 실험 결과 운전기간동안 유기물 제거효율은 90% 이상으로 나타났고, 메탄수율은 78~80%로 나타났다. 또한, 유출수 반송을 3 Q 이상으로 반송하여 운전할 경우 수산화나트륨(1 N)의 소모가 없었고, 그 결과 경제적이며 안정적인 운전을 할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권2호
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• pp.63-71
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• 2022

This study aimed to maximize the potential of fluorescence 3D excitation-emission matrix (EEM) for predicting the trihalomethane formation potential (THMFP) of DOM with various sources. Fluorescence spectroscopy is a useful tool for characterizing dissolved organic matter (DOM). In this study, differential spectroscopy was applied to EEM for the prediction of THMFP, in which the difference between the EEM before and after chlorination was taken into account to obtain the differential EEM (DEEM). For characterization of the original EEM or the DEEM, the maximum intensities of several different fluorescence regions in EEM, fluorescence EEM regional integration (FRI), and humification index (HIX) were calculated and used for the surrogates for THMFP prediction. After chlorination, the fluorescence intensity decreased by 77% to 93%. In leaf-derived and effluent DOM, there was a significant decrease in the protein-like peak, while a more pronounced decrease was observed in the humic-like peak of river DOM. In general, leaf-derived and effluent DOM exhibited a relatively lower THMFP than the river DOM. Our results were consistent with the high correlations between humic-like fluorescence and THMFP previously reported. In this study, HIX (r= 0.815, p<0.001), FRI region V (r=0.727, p<0.001), humic-like peak (r= 0.827, p<0.001) from DEEM presented very high correlations with THMF P. When the humic-like peak intensity was converted to a logarithmic scale, a higher correlation was obtained (r= 0.928, p<0.001). This finding suggests that the humic-like peak in DEEM can serve as a universal predictor for THM formation of DOM with various origins.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.99-106
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• 2021

본 연구는 혐기성 소화의 전처리로써 열가수분해와 고액분리가 결합된 공정의 성능을 평가하였다. 탈수케이크는 열가수분해를 통해 가용화되며, 이후 고액분리를 수행한다. 고액 분리된 액상은 혐기성 소화에 기질로써 이용되고 고형물은 열가수분해로 회수된다. 열가수분해의 가용화율(COD 기준)은 45.1-49.3%이며 고액분리와 결합한 공정은 76.1-77.6%로 나타났다. Dual-pool two-step model을 통해 도출된 메탄 발생 특성을 살펴보면 고액 분리된 액상의 전체 분해 가능한 물질 중 분해가 빠른 물질의 비(a)는 0.891-0.911로 열가수분해된 시료에 비해 높게 나타났다. 반면에 분해가 빠른 물질의 반응 속도(kF)는 유사하게 나타났다. 이를 통해 열가수분해와 고액분리가 결합한 공정은 열가수분해를 통해 분해가 빠른 물질을 생성하고, 고액분리를 통해 선별하는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.505-516
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• 2023

플라스틱은 가공과 처리가 간단하여 매년 생산량이 증가하고 있으며 이에 따라 플라스틱 폐기물의 양 또한 매년 증가하고 있다. 플라스틱 폐기물 문제를 해결하기 위하여 촉매를 활용한 업사이클링 공정은 유망한 해결책으로 제시되고 있다. 다양한 금속(Ru, Pt 등) 및 지지체(TiO₂, CeO₂ 등)가 폴리 올레핀계 플라스틱의 화학적 재활용에 적용되었다. 입자 크기를 조절하고, 지지체의 특성 및 이종 금속을 도입하여 액체 연료의 선택도를 향상시키고 메탄 생성 양을 줄이려는 시도가 있었다. 한편으로는 값비싼 귀금속의 양을 줄임으로써 최적의 촉매를 찾기 위한 연구를 진행하였다. 본 논문에서는 이러한 hydrogenolysis 반응 및 hydrocracking 반응에서 경제성을 높이기 위하여 어떠한 시도들이 있었는지 살펴보고자 한다. 이러한 관점에서 촉매 업사이클링 공정을 통해 플라스틱 폐기물 문제를 해결할 가능성을 제시하고자 한다.

• 청정기술
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• 제30권3호
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• pp.188-194
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• 2024

이 연구는 환원 온도 변화가 코발트-망간(CM) 기반 촉매의 구조와 성능에 미치는 영향을 조사하며, 이산화탄소(CO₂)의 직접 수소화 반응에서 촉매의 역할에 중점을 두고 있다. CM 촉매는 350 ℃의 환원 온도에서 CO₂를 장쇄 탄화수소로 성공적으로 전환하는 것으로 관찰되었다. 이러한 효율은 촉매의 코어-쉘 구조가 제공하는 최적의 조건에 기인하며, 이는 역수성가스전환(Reverse Water-Gas Shift, RWGS)과 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch, FT) 반응을 모두 효과적으로 반응한다. 그러나 환원 온도가 섭씨 600 ℃까지 상승하면 이러한 효과적인 반응 과정이 방해받아 메탄으로 선택성이 전환된다. 이러한 변화는 고온에서 촉매의 표면이 과도하게 환원되어 RWGS 부위가 감소하고 결과적으로 CO 생성이 억제되기 때문에 발생한다. 이러한 연구 결과는 코발트 기반 촉매의 설계 및 최적화에서 환원 온도를 제어하는 것이 중요하다는 점을 강조하며 환원 온도조절을 통한 RWGS와 FT 반응 간의 균형 잡힌 상호 작용을 유지하는 것이 중요하다.