• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.676-682
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• 2009

본 연구에서는 국내 원주에서 생산되고 있는 RDF의 열분해 특성을 조사하기 위해 열중량 분석기(TGA)를 이용하여 비등온 실험(10, 20, $30^{\circ}C/min$)을 수행하여 분석하였다. 다양한 성분의 물질을 함유한 RDF는 승온 속도에 따라 차이가 있으나, 대체로 $350{\sim}700^{\circ}C$ 사이에서 열분해 및 연소되었으며, 최대 열분해 반응속도를 나타내는 온도는 석탄의 그것에 비해 매우 빠름을 알 수 있었다. Friedman 및 Flynn-Wall-Ozawa의 방법을 이용하여 평균한 활성화에너지 값은 각각 14.44, 18.40 kcal/mol이었으며, Friedman의 방법을 통해 반응 차수는 1.219, 빈도인자 $3.02{\times}10^5(s^{-1})$의 값을 얻었다. 또한 Coats Redfern의 방법을 통해 앞서 계산한 활성화에너지 값과의 유사성을 비교하여 고체상의 연소반응 메커니즘을 판단할 경우, 개별 입자들 사이에서 하나의 핵에서 핵화되는 반응인 1차 화학 반응($F_1$)이 가장 유사한 반응 메커니즘으로 판단되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.8-18
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• 2023

지속적인 인구의 증가와 경제의 발전으로 인한 전세계 에너지 수요의 증가는 화석연료의 이용을 끊임없이 증가시키고 있다. 그러나 화석연료에 대한 높은 의존도는 환경오염과 급격한 지구온난화라는 새로운 문제를 야기시켰다. 이의 해결을 위해 전통적인 연소에서 벗어나 열분해, 가스화와 같은 새로운 열화학적 전환 공정을 이용한 청정 에너지 생산이 빠르게 확산되고 있다. 특히 다양한 연료의 이용, 쉬운 연속조업, 높은 열 및 물질전달, 등온 조업, 낮은 조업 온도 등의 특성들을 가지는 유동층 공정은 열화학적 에너지 전환에 적합하기 때문에 널리 채택되어 이용되고 있다. 이에 본 총설에서는 열분해, 가스화, 연소에 적용된 최근의 유동층 공정 연구의 중요한 결과들을 정리하였다. 더불어 유동층 열화학적 공정에서 주로 연구되지 않은 층물질, 미세먼지 저감을 위한 물질(바이오매스, 천연 자원 폐기물 등)과 같은 연구의 필요성을 제시하였다. 이를 통해 유동층 기술에 대한 관심과 이해를 높이고, 유동층 공정 기술 개발의 미래 과제를 해결하기 위한 방향을 제시하고자 한다.

• 공업화학전망
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• 제24권2호
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• pp.10-21
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• 2021

최근 폐플라스틱의 사용량 증가와 미세플라스틱으로 인한 해양 오염 및 생태계 축적 등의 부정적인 영향으로 인해 플라스틱 업사이클링(upcycling) 및 리파이너리(refinery) 기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 화학적 재활용 방법 중의 하나로, 폐플라스틱의 열분해를 통해서 재생 연료 및 화학물질을 생산하는 연구는 90년도에 활발히 진행된 바 있고, 최근의 환경오염에 대한 대응으로서 다시 많은 관심을 받고 있다. 폐플라스틱을 효율적으로 분해하기 위해서는 촉매를 사용하여 분해 속도를 제어해 주어야 하며, 사용된 촉매의 특성에 따라 최종 생성물의 성상이 크게 달라진다. 본 기고문에서는 폐플라스틱의 촉매 열분해를 통해 가솔린, 디젤유 및 항공유와 같은 수송용 연료, 발전용 연료 혹은 방향족 화학 물질을 생산하는 기술들의 최신 연구 동향을 다루고 향후 전망에 대해 기술하고자 한다. 아울러 최근 몇 년간 많은 연구가 있었던 바이오매스와 폐플라스틱의 혼합열분해를 통한 하이브리드 촉매 공동 열분해 기술에 대해서도 다루고자 한다.

• 에너지공학
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• 제21권1호
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• pp.68-74
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• 2012

국내 석탄화력발전소의 아역청탄과 역청탄의 혼소는 일반화되어 있으며 아역청탄의 비율이 무게 기준으로 50%가 넘는 경우도 있다. 저급탄인 아역청탄의 혼소 비율이 높아짐에 따라 연소 부산물인 비회에서 미연물질이 다량 발생하고 있으며 이는 콘크리트 혼화제로서의 비회 재활용을 가로막는 중요한 인자로 작용하고 있다. 본 연구에서는 아역청탄 혼소율이 높은 국내 500MW 표준 석탄화력발전소에서 미연물질이 포함된 비회를 입수하여 이에 대한 분석을 수행하였다. 이러한 미연물질은 석탄의 열분해 생성물인 검댕(soot)인 것으로 나타났으며 실제 석탄화력발전소에서 사용하고 있는 석탄과 혼탄의 성상 데이터와 CPD모델을 사용하여 혼탄별 검댕(soot)의 발생가능성을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권10호
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• pp.986-992
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• 2007

This paper presents the fabrication and characterization of carbon films pyrolyzed with various photoresists for bioMEMS applications. To verify the usefulness of pyrolyzed carbon films as an electrode material in an electrochemical biosensor developed by the authors, interactions between avidin and biotin on the pyrolyzed carbon film were studied via electrochemical impedance spectroscopy based on electrostatic interactions between avidin and negatively-charged ferricyanide. The pyrolyzed carbon films were characterized using a surface profiler, a precision semiconductor parameter analyzer, a nanoindentor, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy. Amine conjugated biotin was immobilized on the electrode using EDC/NHS as crosslinkers after $O_2$ plasma treatment to enhance functional groups on the carbon electrode pyrolyzed at $1000^{\circ}C$ with AZ9260. The detection of avidin binding with different concentrations in a range of 0.75 nM to $7.5\;{\mu}M$ to the pyrolyzed carbon electrode modified with biotin was carried out by measuring the electrochemical impedance change. The results show that avidin binds to the biotin on the electrode not by non-specific interaction but by specific interaction, and that EIS successfully detects this binding event. Pyrolyzed carbon films are a promising material for miniaturization, integration, and low-cost fabrication in electrochemical biosensors.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권2호
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• pp.177-182
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• 2015

디젤 엔진과 산업용 보일러에서의 질소산화물(NOX) 배출은 환경오염을 유발시키는 주요물질 중의 하나이다. 이러한 질소산화물 발생을 저감시키기 위한 방법으로 후처리 기술 중의 하나인 우레아 선택적 촉매 환원(Urea-SCR)기술이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 선박용 디젤엔진의 배기가스 조건을 모사한 실험실 스케일의 실험장치를 통해 우레아 수용액의 열분해 특성에 대해 고찰하였다. 40 wt. %의 우레아 농도를 가진 우레아 수용액을 사용하였고, 모사가스의 온도와 유속변화, 우레아 수용액의 유량에 따른 총 전환율 뿐만 아니라 암모니아($NH_3$)와 이소시안산(HNCO)의 전환율 차이를 알아보았다. $210^{\circ}C$와 $250^{\circ}C$ 모사가스 온도에서 체류시간에 따라 암모니아의 전환율이 이소시안산의 전환율보다 높게 나타남을 확인하였다.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2005년도 추계정기총회 및 제26회 학술발표대회 고분자리싸이클링기술 특별심포지엄
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• pp.75-82
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• 2005

바이오매스 열분해는 에너지와 가치있는 화학물질의 원료를 얻을 수 있는 유망한 방법 중의 하나이다. 열분해 반응기의 최적운전조건을 결정하기 위하여 기포유동층 반응기에서 상수리나무와 낙엽송의 열분해를 수행하였다. 온도, Uo/Umf, L/D가 생성물의 수율과 조성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 상수리나무와 낙엽송 톱밥으로 유동층 급속열분해를 수행하였다. 반응온도, Uo/Umf, L/D, 원료주입량의 효과를 결정하였고, 최적조건은 다음과 같다 : $T\;=\;400^{\circ}C,\;U_o/U_{mf}\;=\;3.0,\;L/D\;=\;2.0$. 바이오오일의 최대 수율은 약 55%이었고, 주요 조성은 carbohydrate류, guaiacol류, furan류, phenol류, syringol류 화합물이었다. 생성가스는 CO, $CO_2$, 저분자 탄화수소이었고, 조성을 이용하여 측정한 가스수율은 계산치와 일치하였다.

• 공업화학
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• 제10권3호
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• pp.432-437
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• 1999

폴리에틸렌 열분해실험을 반응기 크기가 $10cm^3$인 스테인레스 스틸 반응기에서 수행하였으며 이때 반응온도는 $390{\sim}450^{\circ}C$이었다. 열분해생성물인 반응생성물과 기체생성물을 분리하여 채취하였고 각 생성물의 분자량분포는 HPLC-GPC와 GC분석을 통해 얻었다. 열분해반응의 개시-종료, 전파-비전파반응, 즉 수소탈취반응, 사슬절단, 고분자물질과 라디칼과의 결합반응 등을 설명할 수 있는 random, specific 생성물의 분자랑분포에 대한 distribution balance식을 제안하였다. 말단절단 과정에 의해 저분자량의 비응축성 기체생성물 (C1~C5)이 생성되었으며 이 기체생성물의 평균분자량은 38이었다. 무작위절단과 말단절단의 속도매개변수 중의 하나인 활성화에너지는 각각 35, 17 kcal/mole 이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.117-117
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• 2010

나노입자 제조 기술이 점차 발전하면서 금속산화물, 반도체용 및 태양전지용, 신소재 등 다양한 응용분야에 사용하고 있다. 따라서 이와 같은 나노입자 제조방법으로는 펄스 레이저 용사법(pulsed laser ablation), 플라즈마 아크 합성법(plasma arc synthesis), 열분해법(pyrolysis), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)법 등과 같은 기상공정이 많이 사용되고 있다. 기상공정은 기존의 공정에 비해 고순도 입자의 대량 생산, 다성분 입자의 화학적 균질성 유지, 비교적 간단하고 깨끗한 공정 등의 장점을 가지고 있다. 기상공정에서 일반적인 입자 형성 메커니즘은 기체 상태의 화학 물질이 물리적 공정 혹은 화학 반응에 의해 과포화상태에 도달하게 되며, 이 때 동질 핵생성(homogeneous nucleation)이 일어나고 생성된 핵(nuclei)에 기체가 응축되고 충돌, 응집하면서 입자는 성장하게 된다. 열분해법은 실리콘 나노입자를 생산하는 기상공정 중 하나이다. 일반적으로 열분해 공정은 지속적으로 열이 가해지는 반응기 내에 반응기체인 $SiH_4$을 주입하고, 운반기체는 He, $H_2$, Ar, $N_2$ 등을 사용하였을 때, 높은 열로 인해 $SiH_4$가 분해되며, 이 때 가스-입자 전환 현상(gas to particle conversion)이 일어나 실리콘 입자가 형성된다. 그러나 입자 형성과정은 $SiH_4$ 농도, 유량, 작동 압력, 온도 등 매우 다양한 요소에 영향을 받는다. 고, 복잡한 화학반응 메커니즘에 의해 명확히 규명되지는 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 복잡한 화학반응을 해석하는 상용코드 CHEMKIN 4.1.1을 이용하여 열분해 반응기 내에서의 실리콘 입자 형성, 성장, 응집, 전송 모델을 만들고 이를 수치해석하였다. 표면 반응, 응집, 전송에 의한 입자 성장 메커니즘을 포함하고 있는 aerosol dynamics model을 method of moment법으로 해를 구하였으며, 이를 실험 결과와 비교하여 모델링을 검증하였다. 또한 반응기의 온도, 압력, 가스 농도, 유량 등의 요소를 고려하여 실리콘 나노입자를 형성하는 최적의 조건을 연구하였다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.508-513
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• 2011

헴프(Hemp)는 빠른 성장과 재배가 용이한 특성을 가지고 있으며 전통적으로 인피(Bast)는 섬유산업에 이용되고 있다. 그러나 인피를 제외한 줄기(Stem)와 뿌리(Root)는 활용분야가 없어 대부분 부산물로서 폐기되고 있다. 이러한 헴프 부산물은 바이오-오일과 같은 바이오연료나 활성탄의 원료물질로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 헴프 줄기, 뿌리 및 인피를 대상으로 열화학적 특성을 파악하였다. TGA를 이용해 열중량분석을 수행한 결과 헴프 부산물들의 분해영역은 대부분 $270{\sim}370^{\circ}C$ 라는 것을 확인하였다. TGA 분석으로부터 얻은 실험데이터는 미분법을 적용하여 전화율 변화에 따라 활성화에너지와 전지수인자를 계산하였다. 열분해반응에서 활성화에너지는 전화율 증가에 따라 증가하였다.