• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.884-891
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• 2016

디젤엔진에서는 2차 분사 시스템은 다양한 배기 시스템에 적용이 가능하고, 엔진 제어와 관계없이 독립적으로 제어가 가능하기 때문에 환원제 희석 면에서도 후분사 또는 다른 농후한 환원제 분위기 형성 방법 등에 비해 장점이 많다. 2차 분사 시스템에서는 환원제의 공급 방법에 따라서 촉매의 효율은 달라질 수밖에 없다. 환원제는 일정압력 이상으로 유지 및 최적화가 필요하고, 인젝터의 위치 및 각도의 선정은 매우 중요한 인자이다. 본 논문에서는 2차 분사 조건을 변화시켜 환원제의 농도와 양을 변화시켰다. De-NOx 촉매 시스템에서 최대의 NOx 정화 효율에 적합한 환원제 분사 조건들의 선정이 필요하고, 분무 도달거리, 분무 평균 입경, 분무각, 분사량 등의 분무 특성과 환원제의 균일 분포를 잘 파악하여야 한다. 이와 같은 목적을 위하여 2차 분사에서 충돌판 형상에 의한 분무 및 거동 특성은 가시화 방법과 디지털 화상 처리 기법을 사용하여 분석하였으며, 충돌판 형상의 영향성과 각 형상에 대한 최적 각도 범위를 도출하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.506-512
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• 2013

바이오매스 및 저등급 석탄인 갈탄은 잠재력이 큰 에너지원으로 이들을 가스화하여 합성가스를 얻으면 발전을 하거나 수송용 연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 상압의 열천칭 반응기(thermobalance)에서 woodchip, 톱밥, 갈탄의 수증기 가스화반응의 kinetics를 조사하였다. 가스화 온도 $600{\sim}900^{\circ}C$, 수증기 분압 20~90 kPa 범위에서 수증기 가스화 반응을 수행하였다. 세 가지의 기체-고체 화학반응모델들이 가스화반응의 거동을 묘사하는 능력을 비교하였다. 이들 중에서 탄소전환율의 변화를 가장 잘 나타내는 modified volumetric model을 사용하여 가스화반응의 kinetic 정보를 도출하였다. Arrehenius plot으로부터 얻어진 시료들의 활성화에너지는 문헌상의 범위 내에서 얻어졌으며 톱밥 > woodchip > 갈탄의 순으로 나타났다. 각 시료에 대하여 수증기 분압에 대한 반응차수를 결정하였으며, 가스화공정 설계의 기초 데이터로서 겉보기 반응속도식을 제시하였다.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.432-439
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• 2012

백금(Pt)과 루테늄(Ru)의 조성비가 일산화탄소(CO) 산화반응에 미치는 영향을 조사하고자 탄소를 지지체(support)로 사용한 20 wt% 백금과 백금-루테늄 시리즈 촉매(Pt : Ru = 7 : 3, 5 : 5, 3 : 7)를 콜로이드 방법(colloidal method)으로 합성하였다. 다양한 물리 화학적 분석장비인 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)과 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD), 에너지 분산형 X-선 분석기(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)를 이용하여 구조 화학적 특성을 분석하고, X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 전자적 특성 변화를 확인하였다. 더불어 일산화탄소 벗김 전압전류실험(CO stripping voltammetry)을 이용하여 전기화학적 거동을 분석하였다. 합성된 촉매들 중 $Pt_5Ru_5/C$가 가장 낮은 개시 전위(vs. Ag/AgCl)와 가장 큰 일산화탄소의 전기화학적 활성화 표면적(CO EAS) 값을 나타냈으며 이를 통해 $Pt_5Ru_5/C$이 일산화탄소의 전기화학적 산화반응에 있어 가장 효과적인 촉매임을 확인하였다. $Pt_5Ru_5/C$의 격자상수 변화를 통한 구조적 특성변화 및 백금 d-밴드의 페르미 레벨 변화를 통한 전자적 특성변화 그리고 이작용기(bifunctional)의 효과가 일산화탄소의 전기화학적 산화반응에 대한 활성을 증진시켰다고 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.172-177
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• 2010

본 논문에서는 SOFC 금속연결재로서 Crofer22APU를 적용하고자 표면에 전도성 산화막($La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$)을 습식코팅 후, SOFC 작동환경에서 산화거동, 전기적 특성변화 및 미세구조 변화를 관찰하였다. 코팅 전 샌드블러스트 장치를 이용한 Crofer22APU 표면처리를 통하여 코팅막/금속의 접합특성을 개선시킬 수 있었으며, 320 mesh의 입자크기를 갖는 알루미나 분말을 이용하여 표면처리한 경우 접착특성이 극대화되었다.$La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$ 코팅된 시편의 전기적 특성 평가는 4-wire 법을 이용하여 SOFC 작동환경에서 약 4,000 시간 장기성능 평가하였으며 $12mW{\cdot}cm^2$의 낮은 면저항값을 얻을 수 있었다. 실험종료 후 미세구조 분석결과에서도 전도성 산화막($La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$) 코팅이 금속의 부식으로 인한 산화층의 생성속도를 늦추고 이로 인한 금속의 전기적 특성이 감소하는 것을 방지하는데 유효함을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.492-500
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• 2019

본 연구에서는 $9.2MW_e$의 상용규모 순환유동층 보일러에서 화학첨가제 사용에 따른 미세입자 저감에 대한 영향을 확인하였다. 또한 화력 발전소에서 화석연료의 연소 중 발생하는 미세입자를 포집하기 위하여 간단하고 효과적인 포집설비를 개발하였다. 연소 배가스 중 PM 10이하의 입자를 감소시키기 위하여 화학첨가제를 사용하였으며, 사용한 화학첨가제는 borax solution을 사용하였다. 포집된 미세입자 중 PM 10이하의 입자 거동을 확인하기 위하여 입도분석기와 SEM 분석을 통해 확인하였다. Borax solution은 배가스중에 용융된 미네랄을 흡수하여 미세입자를 성장시키는 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 결과적으로 borax solution을 사용함으로써 $10{\mu}m$ 이하의 미세입자가 감소되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권5호
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• pp.187-191
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• 2019

고체전지, 산화물연료전지, 센서, 산화물 분리막 등 에너지 재료로 활용이 무궁한 산소 이온 전도체 중 acceptor가 첨가된 $LaAlO_3$의 전기적 특성과 고온에서의 혼합전도체로 사용 가능성을 연구하였다. Sr과 Mg을 $LaAlO_3$에 동시에 첨가하여 만든 LSAM의 전기적 특성을 교류(a.c.)와 직류(d.c.) 방법을 이용하여 다양한 산소 분압에서 측정하였다. 교류 임피던스 방법을 이용하여 LSAM의 전체 저항에서 입자(grain) 저항과 입계(grain boundary) 저항을 분리한 결과, $550^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 입계 저항이 지배적이나 $800^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 입자 저항이 대부분임을 알 수 있었다. 또 산소분압에 따른 전도도 측정을 물질의 결함모델(defect model)을 이용하여 분석해 전체 전도도를 이온 전도도와 전자 전도도로 분리하였다. 그 결과, $800^{\circ}C$ 이상의 고온에서 LSAM은 낮은 산소분압($Po_2$ < $10^{-10}atm$)에서는 산소이온 전도체이고 높은 산소분압($Po_2$ > $10^{-5}atm$)에서는 혼합전도체의 거동을 보였다. 또 온도가 증가하여도 산소이온 전도가 주도적인 산소분압의 영역은 줄어들지 않았고 낮은 산소분압에서도 안정적인 전기적 특성을 보이는 등으로 보아, LSAM은 고온의 낮은 산소분압(T > $1500^{\circ}C$, $Po_2$ < $10^{-10}atm$) 조건에서 용강에서의 산소이온센서와 같은 산소이온체로의 사용 가능성이 높다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권3호
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• pp.187-197
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• 2010

화석연료를 사용하는 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서 배출되는 $CO_2$를 포집하고 이를 대수층이나 유가스전과 같은 지질학적 구조에 장기간 저장하는 이산화탄소 포집 및 저장기술(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 이와 같은 CCS 기술을 구현하기 위해서는 포집된 대용량의 $CO_2$ 혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하는 과정이 필요하고, 이러한 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 $CO_2$를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 $CO_2$ 혼합물에는 $N_2$, $O_2$, Ar, $H_2O$, $SO_2$, $H_2S$ 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 $CO_2$ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 $CO_2$ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 황성분이 함유된 $SO_2$가 포함된 $CO_2$ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 $CO_2$ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 상태량 모델들을 비교 분석하였다. 이를 위해 BWRS EOS, PR EOS, PRBM EOS, RKS EOS, SRK EOS 그리고 NRTL-RK 모델과 같은 총 6가지 물리적 상태량 모델을 이용하여 $CO_2-SO_2$ 혼합물의 VLE 거동을 수치계산하고 이를 실험 데이터와 비교하였다. 또한, $CO_2$, $SO_2$와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 상태량 모델을 이용한 계산결과와 실험결과와의 차이를 정량화하여 각각의 상태량 모델의 예측능력을 계량화 비교분석하였고 이로부터 $CO_2-SO_2$ 혼합물에 대한 최적의 이성분 매개변수 값들을 도출하였다.

• 환경영향평가
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• 제28권2호
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• pp.152-168
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• 2019

비소는 암 등의 질병 치료 및 생활용품 등의 원료로 사용되는 등 산업 활동 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용되어 온 원소이다. 그러나 토양 매립 폐기물 처리, 금속 제조 및 화석 연료의 사용 등으로 인해 환경 생태계를 오염시킬 수 있다. 특히 비소는 토양 및 미생물에 의한 자연적 요인과 산업활동과 같은 인위적 요인으로 발생 할 수 있어 환경매체 중에 광범위하게 존재하기 때문에 다른 원소에 비해 인체에 노출될 가능성이 크다. 따라서 본 연구는 기존의 단순농도 평가 및 단일 매체 중심의 오염원 관리의 단점을 극복하기 위해 다경로(흡입, 경구, 접촉 등)/다매체(대기, 수질, 토양 등) 거동 특성을 반영하여 인체 위해성 평가를 수행하였다. 결과적으로 노출경로별 비소가 인체에 가장 많이 노출되는 경로는 경구에 의한 기여도로 57~96 %를 차지했다. 상대적으로 다른 연령군에 비해 영유아에서 높은 노출량을 보였다. 이는 성인에 비해 체중이 적고 체표면적이 커서 유해물질에 더 많이 노출 될 수 있기 때문이다. 기존 연구에서 보고된 바와 같이, 비소는 경구 경로 중 먹는물의 기여도가 대부분의 연령층에서 주요 노출 경로를 보였다. 최종적으로 노출량 평가 결과에 근거하여 발암위해도 및 비발암위해도를 산정하였다. 산정결과 CTE 및 RME에 대한 발암위해도는 2.3E-05~6.7E-05의 범위로 모든 연령 군의 전체 시나리오에서 발암확률 1.0E-04을 초과하지 않았으므로, 발암위해를 무시할만한 수준으로 판단된다. 반면 RME에 대한 발암위해도는 6.4E-05~1.8E-04의 범위로써 영유아 및 미취학아동 군에서 1.3E-04~1.8E-04의 범위로 초과발암확률 1.0E-04을 초과하였다. CTE 및 RME에 대한 비발암위해도 결과는 위해지수가 각각 5.4E-02~1.9E-01, 1.5E-01~6.8E-01의 범위로 모든 연령 군의 전체 시나리오에서 위해지수 1을 초과하지 않았으므로, 비발암 위해성은 낮은 것으로 판단된다.

• 분석과학
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• 제32권1호
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• pp.17-23
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• 2019

질소산화물(NOx)은 인위적 배출원(화석연료 연소, 이동오염원, 산업배출원 등)과 자연배출원(번개, 생물기원 토양, 산불 등)으로부터 배출된다. 질소안정동위원소를 이용한 분석 기법은 배출원의 기여도 및 추적 인자로 활용되어 왔다. 본 연구는 NOx의 특성을 보기 위하여 ${\delta}^{15}N-NO_2$를 측정하였으며 배출원의 동위원소 특성을 파악하기 위하여 수행되었다. 시료채취가 용이한 Ogawa PAS를 이용하여 대기 중 가스상 질소를 포집하여 안정동위원소를 분석하였다. 도심지역 터널내부의 평균 $NO_2$ 농도는 $3808.8{\pm}2656.5ppbv$이며, ${\delta}^{15}N-NO_2$ 값은 $7.7{\pm}1.8$‰를 나타내며 일반적인 이동오염원의 값을 나타냈다. 고속도로의 이동오염원으로부터 거리에 따른 결과, 고속도로와 인접한 지점의 $NO_2$ 농도는 $965.4{\pm}125.2ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $5.9{\pm}1.4$‰이었고, 1.1 km 떨어진 지점의 $NO_2$ 농도는 $372.5{\pm}95.9ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $-11.5{\pm}2.9$‰로 고속도로인근의 값이 높게 나타내었다. 고속도로부터 이동오염원 기여율을 보기 위하여 binary mixing model을 수행하였으며 고속도로와 근접할수록 기여율, 농도 및 동위원소가 높게 나타나는 경향을 나타냈다.