• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.4
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• pp.657-666
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• 2022

The International Maritime Organization(IMO) recommends the active implementation of national policies on technological development and energy efficiency to reduce Green House Gas (GHG) in the international shipping sector. Such IMO environmental regulation policies have a great impact on the entire shipping sector and are also a heavy burden on ship's owners. The most reasonable way to curb GHG emissions from ships comes down to the development of zero-emission ships. In other words, the development of a fuel cell ship (FCS) driven by an eco-friendly fuel is an alternative that can escape the IMO regulations. Countries in Asia, Northern America, and Europe independently develop and produce PEMFC, and are pursuing international standardization by acquiring approval in principle from an internationally accredited registration authority. Currently, there are three types of fuel cells (FC) that are recommended for ships: a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), a Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), and a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). In this study, PEMFC, which is expected to grow continuously in the global FC market, was analyzed domestic and international development trends, specifications, performance, and empirical cases applied to ships. In addition, when applying PEMFC to ships, it was intended to suggest matters to be considered and the development direction.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.10 no.1
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• pp.27-36
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• 2012

Metal chloride waste is generated as a main waste streams in a series of electrolytic processes of a pyrochemical process. Different from carbonate or nitrate salt, metal chloride is not decomposed into oxide and chlorine but it is just vaporized. Also, it has low compatibility with conventional silicate glasses. Our research group adapted the dechlorination approach for the immobilization of waste salt. In this study, the composition of SAP ($SiO_2-Al_2O_3-P_2O_5$) was adjusted to enhance the reactivity and to simplify the solidification process as a subsequent research. The addition of $Fe_2O_3$ into the basic SAP decreased the SAP/Salt ratio in weight from 3 for SAP 1071 to 2.25 for M-SAP( Fe=0.1). The experimental results indicated that the addition of $Fe_2O_3$ increased the reactivity of M-SAP with LiCl-KCl but the reactivity gradually decreased above Fe=0.1. Also, introducing $B_2O_3$ into M-SAP requires no glass binder for the consolidation of reaction products. U-SAP ($SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3-P_2O_5-B_2O_3$) could effectively dechlorinate the LiCl-KCl waste and its reaction product could be consolidated as a monolithic form without a glass binder. The leaching test result indicated that U-SAP 1071 was more durable than other SAPs wasteform. By using U-SAP, 1 g of waste salt could generated 3~4 g of wasteform for final disposal. The final volume would be about 3~4 times lower than the glass-bonded sodalite. From these results, it could be concluded that the dechlorination approach using U-SAP would be one of prospective methods to manage the volatile waste salt.

• Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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• v.43 no.8
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• pp.1248-1256
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• 2014

The purpose of this study was to investigate the mechanisms of behind $SO_2$ formation and elevated cause of reducing power in purple bamboo salt (PBS) along with an analysis of physicochemical properties, content of sulfur compounds, oxidation reduction potential (ORP), mineral contents of salt type (MSS, mudflat solar salt; BS, bamboo salt), and addition of raw bamboo (RB). $SO_2$ content of 630 ppm was detected in PBS. $SO_2$ was not detected in MSS, BS, or RB, whereas $SO_2$ (782 ppm) from $K_2SO_4$ was detected after heating a NaCl, KCl, $MgCl_2$, $MgSO_4$, MgO, $CaCl_2$, $K_2SO_4$, and $FeSO_4$ with RB. $SO_2$ content of BS increased with baking time, and it originated from BSRB1 (13.88 ppm) to BSRB4 (109.13 ppm). $SO_3{^{2-}}$ originated only from MSSRB4 and BSRB2~BSRB4. Sulfate ion content decreased along with increasing $SO_2$ and sulfite ion contents. ORP increased with baking time of MSS and BS, and it was present at higher levels in BSRB4 (-211.40 mV) of BS than MSS. Insoluble content was higher in BS than MSS. Further, Ca, K, and Mg ion contents decreased in MSS and increased in BS with baking time. BSRB4 had 1.4 fold higher levels of Ca, 1.5 fold higher levels of Mg, and 1.8 fold higher levels of K than BS. Li, Al, Mn, Fe, and Sr in MSS as well as Al, Fe, and Ni in BS increased with baking time. Anions (Cl, $NO_3$, and Br) and heavy metals (Pb, Cd, Hg, and As) between MSS and BS were not significantly different. These results suggest that the reducing power of BS was due to $SO_2$ and sulfite ion. To increase the amounts of these compounds and reducing power, higher melting temperature and longer baking time are necessary along with BS, which is created by the addition of RB to roasted salt.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.134-134
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• 2010

Fuel cell is a device that directly converts chemical energy in the form of a fuel into electrical energy by way of an electrochemical reaction. In the anode for a high temperature fuel cell, nickel or nickel alloy has been used in consideration of the cost, oxidation catalystic ability of hydrogen which is used as fuel, electron conductivity, and high temperature stability in reducing atmosphere. Most MCFC stacks currently operate at an average temperature of $650^{\circ}C$. There is some gains with decreased temperature in MCFC to diminish the electrolyte loss from evaporation and the material corrosion, which could improve the MCFC life. However, operating temperature has a strong related on a number of electrode reaction rates and ohmic losses. Baker et al. reported the effect of temperature (575 to $650^{\circ}C$). The rates of cell voltage loss were 1.4mV/$^{\circ}C$ for a reduction in temperature from 650 to $600^{\circ}C$, and 2.16mV/$^{\circ}C$ for a decrease from 600 to $575^{\circ}C$. The two major contributors responsible for the change in cell voltage with reducing operation temperature are the ohmic polarization and electrode polarization. It appears that in the temperature range of 550 to $650^{\circ}C$, about 1/3 of the total change in cell voltage with decreasing temperature is due to an increase in ohmic polarization, and the electrode polarization at the anode and cathode. In addition, the oxidation reaction of hydrogen on an ordinary nickel alloy anode in MCFC is generally considered to take place in the three phase zone, but anyway the area contributing to this reaction is limited. Therefore, in order to maintain a high performance of the fuel cell, it is necessary to keep this reaction responsible area as wide as possible, that is, it is needed to keep the porosity and specific surface area of the anode at a high level. In this study effective anodes are prepared for low temperature MCFC capable of enhancing the cell performance by using zirconium hydride at least in part of anode material.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.223.2-223.2
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• 2010

용융탄산염 연료전지(MCFC)는 $650^{\circ}C$에서 작동하는 고온형 연료전지 시스템이다. 이 시스템은 천연가스 등을 개질하여 생산된 수소를 바로 전기로 생산할 수 있는 시스템으로 열효율이 높으며, 현재 대체 발전시스템으로 각광을 받고 있다. MCFC는 개질방식에 따라 내부개질 방식과 외부개질 방식이 있다. 내부개질 방식은 수소를 생산하는 개질기가 스택내부에 장착된 형식으로 천연가스를 스택내부에서 개질하여 바로 전기를 생산하는 방식이다. 이 내부개질반응에 사용되는 촉매로는 알루미나에 담지된 니켈(Ni) 계열촉매이 주로 쓰이고 있다. 또한 내부개질촉매의 형태는 작은 원주형의 촉매형태로 성형되어 사용된다. 이 성형된 촉매의 크기가 바로 내부개질 스택의 크기를 결정하는 중요한 요소이다. 그래서 촉매의 크기는 되도록이면 작게 성형하는 것이 중요하다. 그러나 촉매의 크기가 너무 작으면 촉매를 성형하는데 큰 어려움이 생기게 된다. 본 연구에서는 니켈 촉매를 공침법이 아닌 균일용액침전법을 이용하여 제조하였으며, 이 촉매를 이용하여 지름이 약 2 mm 이하로 촉매를 압출성형하는 방법을 연구하였다. 먼저 요소(urea)를 이용한 균일용액침전법으로 촉매를 제조하였다. 최적의 촉매 합성조건을 살펴보기 위해서, 반응 온도를 80, 85, 90, 95, $100^{\circ}C$로 변화 시키면서 제조된 촉매의 특성을 살펴보았다. 그리고 촉매의 적절한 니켈 양을 알아보기 위해서 니켈의 양을 30, 40, 50, 60, 70 wt%로 변화 시켰으며, 조촉매로 사용되는 MgO 양을 5, 10, 15, 20 wt%로 변화 시켜서 제조된 촉매의 특성을 살펴보았다. 물성을 비교하기 위해서, X-선 회절분석(XRD) 및 TPR, 물리화학흡착을 하였다. 그 결과 침전반응온도가 $80^{\circ}C$에서 촉매가 가장 좋은 물성을 보였으며, 우수한 개질성능을 보였다. 그리고 촉매 활성물질인 니켈의 함량은 50 wt% 정도가 가장 적절한 함량이었으며, MgO의 함량이 15 wt%일 때 가장 우수한 물성과 개질 성능을 보여주었다. 이 촉매들은 공침법으로 제조된 상용촉매와 비교하였을 때, 보다 우수한 물성과 개질성능 보였다. 그래서 이 촉매를 균일침전법을 이용하여 대량으로 제조한 다음 압출성형 방법을 이용하여 촉매를 원주형으로 제조하였다. 먼저 제조된 촉매는 별도의 분쇄작업(볼밀 혹은 제트밀)을 거치지 않아도 입자사이즈가 약 $4{\mu}m$ 수준이 나오도록 촉매 제조조건을 조절 하였다. 그리고 소량의 Methyl cellulose(MC) 바이더와 물만 사용하여 촉매를 혼합한 다음 스크류 압출기를 이용하여 촉매를 성형하였다. 이 촉매는 지름이 약 2 mm 이하로 제조할 수 있었으며, 기계적 강도는 타정기로 성형한 상용촉매보다 우수하였다. 그리고 촉매 성능 또한 상용촉매와 비교하였을 때, 우수한 성능 보였다. MCFC용 내부개질 촉매로 균일용액침전법을 사용한 촉매가 적합하다고 판단되며, 압출성형에도 적합하다고 판단되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.155-155
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• 2011

용융탄산염 연료전지(MCFC)는 $650^{\circ}C$에서 작동하는 고온형 연료전지 시스템이다. 이 시스템은 천연가스 등을 개질하여 생산된 수소를 바로 전기로 생산할 수 있는 시스템으로 열효율이 높으며, 현재 대체 발전시스템으로 각광을 받고 있다. MCFC는 개질방식에 따라 내부개질 방식과 외부개질 방식이 있다. 내부개질 방식은 수소를 생산하는 개질기가 스택내부에 장착된 형식으로 천연가스를 스택내부에서 개질하여 바로 전기를 생산하는 방식이다. 이 내부개질반응에 사용되는 촉매로는 알루미나에 고함량 (약 50 wt.%)으로 담지된 니켈(Ni) 계열촉매이 주로 쓰이고 있다. 이 고함량으로 담지된 촉매는 대부분 높은 활성을 보인다. 비교적 낮은 온도 운전조건 (약 $580{\sim}620^{\circ}C$)을 가지는 MCFC 내부개질에 적용하기 위해서는 활성점인 니켈을 최대한 담지체에 고르게 분산 시켜야한다. 이를 위해서 MgO를 이용하여 촉매의 활성점을 높게 분산시키는 연구를 진행 하였다. 촉매를 제조하는 방법으로 요소(urea)를 이용한 균일용액침전법을 이용하였다. 니켈함량은 50 wt.%로 고정을 한 다음, MgO 양과 $Al_2O_3$ 양을 각각 0 ~ 45 wt.%와 5 ~ 50 wt.%로 조절하면서 촉매를 제조하여 그 특성들을 분석하였다. 물성을 비교하기 위해서, X-선 회절분석 (XRD) 및 TPR, 물리화학흡착 실험을 하였다. 촉매의 활성을 살펴보기 위해서, fresh 상태 및 피독 상태에서 메탄수증기 개질활성 실험을 실시하였다. MgO 함량이 없거나 적은 촉매에서는 높은 BET surface area와 작은 NiO, metallic Ni 결정 크기가 나타났다. 반면 MgO 함량이 높은 촉매에서 낮은 BET surface area와 비교적 큰 NiO, metallic Ni 결정 크기가 나타났다. 또한 XRD 분석에서 MgO 함량이 증가할 수 록 MgO 결정 피크가 명확히 나타났으며, $MgAl_2O_4$ 피크는 나타나지 않았다. TPR 분석에서 촉매들의 환원 피크를 측정한 결과, 저함량의 MgO를 포함한 촉매는 $700^{\circ}C$ 부근에 환원 피크가 관찰되었고 MgO가 고함량인 촉매는 환원 피크가 $400^{\circ}C$ 부근에서 관찰되었다. 촉매의 초기 fresh 상태에서의 활성은 고함량 MgO를 포함한 Ni-90M10A 샘플을 제외하고 모든 촉매가 거의 비슷하게 나타났다. 그러나 $K_2CO_3$ 피독 상태에서는 MgO 함량이 증가할 수 록 활성이 좋지 않았음을 알 수 있었다. 따라서 MgO가 소량 포함된 촉매의 경우 fresh 상태에서는 우수한 물성과 활성을 보이지만, 피독상태에서는 MgO가 포함되지 않은 Ni-$Al_2O_3$ 촉매가 우수한 활성을 보였다.

• Proceedings of the Korea Technology Innovation Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.8-8
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• 1998

한 국가의 경쟁력은 여러 가지 생산요소들의 질적·양적 우위에 의해 결정되나, 그 중에서도 특히 기술이 체화된 인적자원이 경쟁력 확보의 핵심요소임은 재론의 여지가 없다. 과거 우리나라 급성장의 주요 원동력이었던 우수하고 풍부한 인력이 이제 더 이상 우리 경쟁력의 원천이 되지 못하고 있다. 무한경쟁시대를 이끌어갈 창의력과 지도력을 갖춘 고급기술인력이 부족하고, 우수한 기술인력이 과학기술계를 회피하고 있으며, 산업현장에서 실제문제를 해결할 수 있는 실천적 전문기술과 숙련된 기능을 제대로 갖춘 인력을 배출하지 못하고 있다. 이러한 기숙인력 양성의 문제들을 해결하기 위한 방안의 하나로서 일반대학과 별도로 기술인력양성을 전문으로 하는 학위과정 설치의 필요성이 대두되었으며, 1996년 교육개혁의 일환으로 단설대학원제도와 전문학위제도가 시행되기 시작하였다. 그동안 여러 분야에서 단설대학원 설립이 추진되었으며, 일부에서 운영이 시작되고 있으나 과학기술분야에서는 극히 일부의 사례만이 있을 뿐이고 아직 본격적으로 설립운영되고 있다고 보기 어렵다. 본고는 외국 공공연구기관에서 시행되는 단설대학원의 사례들을 조사 분석함으로써 우리나라 과학기술계 출연연구기관에서의 바람직한 운영모델을 제시하고자한다. 일본의 총합연구대학원대학과 연계대학원제도, 중국 국가연구소들의 학위수여제도, 프랑스 국가연구소들의 석·박사과정, 독일 연구기관들의 박사과정 등을 소개하며, 이 들의 특징과 장단점들을 비교한다. 이어서 우리나라에서 현재 진행되고 있는 현황을 분석하고, 과학기술계 출연연구기관의 단설대학원 설립의 방향과 활성화를 위한 개선방안 등을 제시한다. 보고하였다2) 이 경우 보호피막으로서 NiO 와 $LiCrO_2$가 작용하는데, $LiCrO_2$가 용융탄산염 중에서 보다 안정한 것으로 부터, Cr의 첨가가 내식성에 기여하는 것으로 판단하였다. 다음 단계 로서 Fe/Cr재료에 용-융탄산염 중에서 안정한 산화물을 형성하는 Al의 첨가효과를 검토하였다. Al의 첨가는 더욱 내식성을 향상시키는 것이 발견되었고, 약 4wt%의 첨가로 충분한 내식성을 가지 는 것을 보고 하였다. 그러나 이러한 안정한 산화물에 의한 내식성 향상은 전기진도도의 희생을 바탕으로 한 것으로서, 다읍 단계로서 Ti산화물의 반도체적인 특성을 이용하고자 제 4의 원소로서 Ti첨가를 시도하였다. 그러나 Fe/Cr/AVTi재료가 뛰어난 내식성을 가지는 것은 관찰되었으나, 전도도 향상에는 기여하지 못하는 것이 보고되었다. 현재 MCFC는 실용화를 위한 고성능화의 하나로서 가압하에서의 운전을 시도하고 있다. 이 러한 가압하에서의 운전은 기전력의 향상 및 전극반응의 촉진 등으로 출력의 향상을 가져오나. 현재 문제로 되고 있는 Cathode극인 NiO의 용해/석출 현상을 가속화하는 결과를 초래해, 이에대 한 대책으로서 Li-K보다 NiO의 용해가 적은 Li-Na탄산염으로의 전환이 진행되고 있다. 이러한 배경으로부터 Uchida그룹에서 개발한 FeiCr/AVTi재료와 현재 분리판 재료로 사용증인 SUS 310, S SUS 316재료에 대해. 산화성 분위기의 5기압까지의 가압하에서, Li-K, Li-Na탄산염에 대하여 부 식거동을 검토한 결과, 가압하에서 내식성이 향상되는 것이

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.26 no.1
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• pp.21-27
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• 2015

Hydrogen production from commercial diesel fuels is an attactive option for energy generation purpose due to the low cost and good availability of diesel fuels. However, in order to utilize commercial diesel fuels, the sulfur contents must be removed down to approximately 0.1 ppm level to protect the fuel cell catalysts from poisoning. Commercial catalysts $CoMo/Al_2O_3$ and $NiMo/Al_2O_3$ were tested for HDS (Hydrodesulfurization) of model diesel and commercial diesel. The experimental conditions were $250-400^{\circ}C$ and LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) $0.27-2.12hr^{-1}$. $NiMo/Al_2O_3$ was found to be more effective than $CoMo/Al_2O_3$ in removing sulfur from model diesel. Based on the experimental results of model diesel, commercial diesel fuel purchased from a local petrol station was tested for HDS using $NiMo/Al_2O_3$. The GC-SCD (Gas Chromatography Sulfur Chemiluminescence Detector) results showed that the DMDBT (Dimethyldibenzothiophene) derivatives were fully removed from the commercial diesel fuel proving that HDS with $NiMo/Al_2O_3$ is technically feasible for industrial applications.