• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.41-41
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• 2010

반도체 소자의 선폭이 감소함에 따른 금속배선의 저항이 증가하면서 반도체 배선물질을 copper로 대체하려는 연구가 진행되고 있다. 그러나 copper를 금속배선에 사용하게 되면 대기 상에서 노출 시 쉽게 산화가 일어나며 형성된 산화물의 미세조직이 치밀하지 못하여 계속적인 산화가 진행되고, 후속 열처리 공정 시 copper가 유전체로 확산되어 소자의 정상적인 작동을 방해하게 되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 copper의 확산 및 산화를 방지하는 물질로 cobalt가 각광받고 있다. Cobalt는 낮은 저항과 열적 안정성이 우수하여 copper와의 연동에 문제가 없으며, 소자의 작동에도 영향을 미치지 않는다. Cobalt 박막의 적용을 위해 patterning 단계를 줄일 수 있는 선택적 증착공정의 개발도 요구되고 있다. 본 연구에서는 우수한 층덮힘(step coverage)과 양질의 박막을 증착할 수 있는 MOCVD 공정을 이용하였고, cobalt 전구체로서 $Co(hfac)_2$ (hfac: hexafluoroacethylacetonate) 전구체와 $Co_2$ (CO)8 (CO: carbonyl) 전구체를 사용하였다. 각각의 전구체에 따라 선택적 증착이 가능한 공정조건을 찾기 위한 연구를 진행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.228.1-228.1
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• 2010

선택적 CO 산화반응(PrOx)을 위한 Ru이 고분산 담지된 $Ru/{\alpha}-Al_2O_3$ 촉매를 증착-침전법(deposition-precipitation)으로 제조하였다. 용액의 pH와 aging 시간에 따른 Ru 입자의 크기 변화와 분산도의 영향을 살펴보았으며 함침법(impregnation)으로 비교 촉매를 제조하였다. 촉매의 특성분석은 BET, TPR, CO-Chemisorption분석을 수행하여 촉매의 비표면적, 환원특성, 분산도를 알 수 있었다. 특성분석결과, 증착-침전법으로 제조한 $Ru/{\alpha}-Al_2O_3$ 촉매가 함침법으로 제조한 촉매에 비해 분산도가 높았으며, pH별 촉매 제조에서는 pH6.5로 제조한 촉매가 22.06%로 가장 높은 분산도를 보였다. 또한, 담체의 비표면적 영향에 따른 Ru 입자의 분산도를 살펴보기 위해 ${\gamma}-Al_2O_3$와 ${\alpha}-Al_2O_3$ 담체를 적용한 결과, 비표면적이 작은 ${\alpha}-Al_2O_3$ 담체 표면에서 Ru 분산도가 ${\gamma}-Al_2O_3$ 담체에 비해 높았다. 이는 기공이 발달하여 비표면적이 넓은 ${\gamma}-Al_2O_3$ 담체는 소량의 Ru을 고분산 담지 시 담체 표면보다는 기공 내에 담지 되는 양이 많아 실제 반응 시 반응에 참여하는 표면 활성 금속양이 적음을 알 수 있다. 특히, 선택적 산화반응과 같이 표면에서 빠른 반응이 일어나는 경우, 기공 내부의 활성금속이 반응에 참여하기 어려워 반응 활성이 낮음을 PrOx 반응실험을 통해 확인할 수 있었다. PrOx test 조건은 GHSV 250000~60000, 온도는 80~200도, 람다값은 2~4로 성능 비교하여 실험 하였다. PrOx의 성능평가 결과 담체를 ${\alpha}-Al_2O_3$를 사용하여 deposition-precipitation방법으로 제조한 pH6.5 촉매에서 $100{\sim}160^{\circ}C$에서 90%의 가장 높은 CO conversion을 가지고 18%의 선택도를 가졌다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.34 no.4
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• pp.883-891
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• 2017

For the preferential oxidation of CO contained in the fuel of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), CuO-$CeO_2$ mixed oxide catalysts were prepared by the sol-gel and co-precipitation methods to replace noble metal catalysts. In the catalyst preparation by the sol-gel method, Cu/Ce ratio and hydrolysis ratio were changed. The catalytic activity of the prepared catalysts was compared with the catalytic activity of the noble metal catalyst($Pt/{\gamma}-Al_2O_3$). Among the catalysts prepared with different Cu/Ce ratios, the catalyst whose Cu/Ce ratio was 4:16 showed the highest CO conversion (90%) and selectivity (60%) at $150^{\circ}C$. As the hydrolysis ratio was increased in the catalyst preparation, surface area increased, and catalytic activity also increased. The highest CO conversions with the CuO-$CeO_2$ mixed oxide catalyst prepared by the co-precipitation method and the noble metal catalyst (1wt% $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$) were 82 and 81% at $150^{\circ}C$, respectively, whereas the highest CO conversion with the CuO-$CeO_2$ mixed oxide catalyst prepared by the sol-gel method was 90% at the same temperature. This indicates that the catalyst prepared by the sol-gel method shows higher catalytic activity than the catalysts prepared by the co-precipitation method and the noble metal catalyst. From the CO-TPD experiment, it was found that the catalyst having CO desorption peak at a lower temperature ($140^{\circ}C$) revealed higher catalytic activity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.157.1-157.1
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• 2011

선택적 CO 산화반응(PrOx)에 사용되는 촉매 중 Pt, Ru, Rh 등의 귀금속 계 촉매들은 비귀금속 계 촉매에 비해 활성이 좋은 반면 가격이 비싸다는 경제적인 제한점이 있다. 따라서 소량의 귀금속을 사용하여 높은 활성의 촉매를 제조하고자 활성금속의 고분산 담지 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 담체인 ${\gamma}-Al_2O_3$ 표면에 활성금속인 Pt의 고분산 담지를 위해 증착-침전법(Deposition-precipitation)을 적용하였으며 용액의 pH 변화에 따른 Pt 금속 입자의 분산도에 대한 영향을 살펴보았다. Pt의 함량은 1wt%로 고정하였고 침전제로 NaOH를 사용하여 용액의 pH를 pH 7.5 ~ 10.5로 변화시켰다. 제조된 촉매는 세척 후 $400^{\circ}C$, 3시간 소성 하였다. 제조된 1wt% Pt/$Al_2O_3$ 촉매의 특성분석을 위해 BET, TPR, CO-chemisorption을 수행하였다. PrOx 반응 실험은 GHSV=60,000 $ml/g_{cat}{\cdot}h$, $T=100{\sim}200^{\circ}C$, ${\lambda}$=4 조건에서 수행되었으며 반응 전에 촉매는 $400^{\circ}C$, 3시간 환원 후 사용하였다. 촉매의 특성분석과 PrOx 반응 실험 결과를 통해 촉매가 담체 위에 고분산 되는 최적의 pH를 확인할 수 있었으며, 기존의 함침법으로 제조된 촉매와 성능 비교를 통해 제조방법에 따른 영향을 살펴보았다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.2 no.2
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• pp.155-164
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• 1991

The reaction mechanism and the effects of the oxidation state of vanadium oxide and of support on catalytic activity for the oxidation of o-xylene were investigated. The oxidation of o-xylene simultaneously proceeded through the consecutive and parallel mechanisms. The high valence of vanadium favored selective oxidation to phthalic anhydride, while the low valence caused complete oxidation of phthalic anhydride to CO and $CO_2$. Crystalline $V_2O_5$ showed better selectivity for partial oxidation rather than amorphous one.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.4
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• pp.432-437
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• 2013

The CO preferential oxidation reaction (PROX) has been done using Cu catalytic active species supported on some of mesoporous silica materials which can facilitate the diffusion of the reactants in order to prevent the poisoning of anode active materials by CO molecules during driving polymer electrolyte fuel cells (PEMFC) in this study. As a result when SBA-15 with large pore used as a support showed excellent CO oxidation activity, especially the activity increased in proportion to the amount of supported Cu. Ti components which was inserted to increase the degree of dispersion of Cu, contributed to improving the performance for CO oxidation at low-temperature. The degree of dispersion of Cu ingredients was the best in the catalyst inserted 20 mol-% Ti into the framework of SBA-15, and CO oxidation activity was also improved.

• Membrane Journal
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• v.27 no.2
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• pp.167-181
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• 2017

Graphene-based materials have been considered as a promising membrane material, due to its easy processability and atomic thickness. In this study, we studied on gas permeation behavior in few-layered GO membranes prepared by spin-coating method. The GO membrane structures were varied by using different GO flake sizes and GO solutions at various pH levels. The GO membranes prepared small flake size show more permeable and selective gas separation properties than large one due to shortening tortuosity. Also gas transport behaviors of the GO membranes are sensitive to slit width for gas diffusion because the pore size of GO membranes ranged from molecular sieving to Knudsen diffusion area. In particular, due to the narrow pore size of GO membranes and highly $CO_2$-philic properties of GO nanosheets, few-layered GO membranes exhibit ultrafast and $CO_2$ selective character in comparison with other gas molecules, which lead to outstanding $CO_2$ capture properties such as $CO_2/H_2$, $CO_2/CH_4$, and $CO_2/N_2$. This unusual gas transport through multi-layered GO nanosheets can explain a unique transport mechanism followed by an adsorption-facilitated diffusion behavior (i.e., surface diffusion mechanism). These findings provide the great insights for designing $CO_2$-selective membrane materials and the practical guidelines for gas transports through slit-like pores and lamellar structures.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.9 no.3
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• pp.131-139
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• 2011

This study was carried out to examine the stability of $Na_2CO_3-H_2O_2$ carbonate solution with aging time in the dissolving solution after oxidative dissolution of U by a carbonate solution, the Cs/Re filtrate after selective precipitation of Cs and Re (as a surrogate for Tc), and the acidification filtrate after precipitation of U by acidification, respectively. The compositions of dissolving solution were not changed with ageing time, and the selective precipitation of Re and Cs was also not affected without regard to the aging time of dissolving solution. The successive removal of Cs and Re from a carbonate dissolving solution was possible. However, the recovery yield of U by acidification was decreased with increasing the aging time of the dissolving solution and the Cs/Re-filtrate, respectively, because U was converted from the uranyl peroxocarbonato complex to the uranyltricarbonate in the solution aged for a long time. Accordingly, it is effective that a dissolving solution and a Cs/Re filtrate are treated within the aging of 7 days, respectively, in order to recover U more than 99%. On the other hand, the recovery of U was carried out in order of the oxidative dissolution of U selective precipitation of Re and Cs precipitation of U by acidification. Almost all of U and a part of FP were co-dissolved in oxidative dissolution step. Over 99% of Re and Cs from the FP co-dissolved with U could be removed by a TPPCl (tetraphenylphosphonium chloride) and a NaTPB (sodium tetraphenylborate), respectively. U was precipitated nearly 100% by acidification to pH 4. Therefore, it was confirmed that the validity of recovery of U by precipitation methods from a SF (spent fuel) in the $Na_2CO_3-H_2O_2$ solution.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.231-234
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• 2005

수소 기반의 에너지 사회는 중소규모 분산 발전과 연료 전지 자동차에서 시작될 거라는 예측이 지배적이다. 가정용 고분자 연료전지 시스템은 상업화에 가장 가까운 소규모 분산 발전 시스템중의 하나이며, 에너지기술연구위원에서는 가정용 고분자 연료전지에 수소를 공급하기 위한 천연가스 수증기 개질시스템의 개발을 진행해 왔다. 효율 향상과 제작의 용이성, 그리고 소형화에 초점을 맞추어 개발된 prototype-I은 $2.0Nm^3/hr$의 순수 수소 생산 용량을 가지고 있으며, 수증기 개질기와 수성가스 전이 반응기 수중기 생성 장치, 그리고 반응열 공급에 필요한 버너 등을 이중 동심원관에 통합한 형태이다. 수중기 개질과 수성가스 전이 반응을 거쳐 나오는 개질 가스의 조성은 $72.3\%\;H_2,\;4.8\%\;CH_4,\;0.7\%\;CO,\;22.2\%\;CO_2$이며, 이때 S/C 비율은 2.5였다. 고분자 연료 전지 공급 시 요구되는 CO 농도가 10ppm 이하이기 때문에, 본 시스템에는 선택적 산화 반응기를 2단으로 설치하여 CO. 농도를 10ppm 이하로 낮추어주었다. 전체 시스템의 열효율은 LHV 기준으로 $68\%$. Prototype-I의 운전을 통해 설계 개선안을 도출하였으며, 이를 적용해 제작한 prototype-II가 시험 운전 중이다,. 통합된 개질 시스템에서는 각 단위 반응기사이의 열교환을 최적화하여 단위 반응들이 적정 온도 범위에서 일어나도록 유도하는 것이 중요하다. Prototype-II는 수증기 개질 반응기와 WGS 반응기, 수증기 생성 장치 사이의 열교환율을 향상시켜 농도를 $2.5\%$로 감소시키면서 CO의 농도는 $1\%$이하로 유지하였다. 이 결과를 바탕으로 얻어진 메탄 전환율은 $87\%$이고, 열효율은 LHV 기준으로 $75\%$이다. 아울러 개선점을 적용한 선택적 산화 반응기를 제작하였다. 개질 가스와 산소의 혼합을 유도하고, 반응기 온도의 제어를 통해 선택적 산화 반응의 속도와 선택성을 향상시키고자 한다. 시스템의 운전을 통해 메탄 전환율과 열효율의 개선을 진행할 예정이다.

• Clean Technology
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• v.8 no.1
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• pp.53-59
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• 2002

$Cu-CeO_2$ catalysts were prepared by co-precipitation and liquid phase oxidation (CP-LPO) and the prepared catalysts were examined as selective oxidation of carbon monoxide catalysts for the application of fuel cell vehicles. The prepared $Cu-CeO_2$ catalysts showed high reaction activity, but it was hard to find the correlation between the amount of Cu loaded and the reaction activities. As increase of the amount of Cu loaded, the micro pore structure of the catalyst was changed. It is due to the formation of solid solution between Cu and $CeO_2$. During pretreatment, the catalyst formed the solid-solution of Cu-Ce-O, resulting in the improvement of catalytic activity.