• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.41-47
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• 2012

본 연구는 담수미세조류의 일종인 클로렐라를 적색 발광다이오드를 이용하여 효율적으로 배양하기 위한 조건을 찾기 위해 수행되었다. 클로렐라 배양에 최적인 광량을 찾기 위해 광량을 조절하여 클로렐라가 포함된 반응기에 각각 조사하여 성장속도 및 셀농도를 측정하였다. 적색파장 사용 시, 광량이 증가할수록 성장속도는 광량에 비례하여 증가하였으나 셀농도는 지속적으로 감소하였다. 공기 공급에 따른 성장특성을 살펴보기 위해 반응기에 미세공기를 연속적으로 주입하였는데, 반응속도 및 셀농도는 공기를 주입하지 않은 경우에 비해 2배와 10배 증가함을 알 수 있었다. 고농도의 이산화탄소 주입의 경우에는 배지의 pH가 3이하로 저하되어 클로렐라의 성장이 감소하는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 클로렐라를 효과적으로 배양하기 위해서는 적색파장의 발광다이오드를 광원으로 사용하고 반응기에 공기를 연속적으로 주입하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권10호
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• pp.639-647
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• 2017

Solid SCR에 사용 가능한 암모니아 저장물질의 하나인 암모니움 카바메이트는 열 분해시 이산화탄소 가스와 암모니아 가스를 생성하며, 분해 온도인 $60^{\circ}C$ 이하에서 암모니움 염으로 재결합되는 단점이 있다. 이러한 재결합 현상을 극복하기 위하여, 희석기체인 압축공기를 이용하여 기초가시화 실험을 수행하였다. 또한, 재결합 현상을 계량화하기 위하여, 재결합 물질의 무게변화를 측정하기 위한 간단한 장치를 만들어 자동차환경에서 사용되는 SUS재질의 3가지 관경에 크기에 대한 상관관계를 검토하였다. 아크릴 튜브로 제작된 온도조절이 가능한 가시화 실험장치에, 암모니아 가스, 이산화탄소 가스, 희석기 체인 질소 가스를 공급하며, 재결합 방지를 위한 온도, 압력, 희석유량과의 관계를 고찰하고, Chapman-Enskog Theory에서 파생된 Diffusivity를 사용하여 재결합 조건을 유추할 수 있는 지표로 사용하고자 한다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권4호
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• pp.159-170
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• 1999

초정지역에서 산출되는 탄산수에 대한 수리화학적 연구를 수행하였다. 초정탄산수는 낮은 pH(5.0~5.8). 높은 이산화탄소함량($Pco_2$＜$10^{0.31}$atm). 높은 TDS 함량을 갖는 것으로 특징되며. 화학적으로 Ca-$HCO_3$형에 속한다. 탄산수의 화학적특성은 지하수가 심부로 순환하는 과정에서 심부기원의 이산화탄소와의 반응을 통하여 탄산수가 형성되었음을 지시하며. 낮은 pH를 갖는 탄산수는 물-암석(화강암) 반응이 활발히 진행되면서 지화학적으로 진화된 것으로 판단된다. 또한 높은 $NO_3$함량은 탄산수가 천부로 상승되는 과정에서 주변지하수와 혼합된 특성을 지시한다. 초정 탄산수의 진화과정은 이산화탄소의 공급. 물-암석반응 및 혼합작용으로 설명할 수 있다. 이러한 진화과정을 열역화적으로 확인하고자 지화학 반응을 PHREEQC를 이용하여 모델링하였다. 비록 모델링은 사장석자의 반응에 국한되었지만. 탄산수의 진화과정에서 pH 및 Ca와 Na함량 변화양상에 대한 타당한 설명을 제시하고 있다.

• 공업화학
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• 제22권6호
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• pp.653-657
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• 2011

대기압 플라즈마 반응기를 이용한 메탄과 이산화탄소의 전환처리로 수소와 일산화탄소로 구성된 합성가스를 제조하는 공정특성을 연구하였다. 유전체 격벽 방전방식의 플라즈마 반응기를 인가전력, 혼합가스의 구성비 및 사용된 반응기의 갯수 등의 공정변수들에 대하여 메탄과 이산화탄소의 전환율에 미치는 영향이 분석되었다. 인가전력의 공급에 따라 플라즈마 반응기 자체의 온도 상승이 일어나지만 반응기 온도 증가가 반응기체의 전환율 향상에 효과가 크지 않았다. 그러나 인가전력이 증가할수록 메탄과 이산화탄소의 전환율이 크게 증가하였다. 반응기체인 $CH_4/CO_2$ 비가 커질수록 $CH_4$의 전환율은 감소하나 $CO_2$의 경우는 증가하였다. 전체적으로 반응에 따른 $CH_4$의 전환율이 $CO_2$의 전환율보다 큰 경향성을 보인다.

• 공업화학
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• 제16권3호
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• pp.312-316
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• 2005

본 연구에서는 원시 활성탄에 질산을 이용한 산 처리 또는 LiOH를 첨착한 후, 이에 대한 이산화탄소의 흡착 특성을 수분의 공존 유, 무 상태에서 고정층 파과 실험을 통해 평가하였다. 질산 처리 및 LiOH 첨착에 따른 활성탄의 표면 성상 및 물리, 화학적 특성은 SEM, EDS, 질소 흡착, FTIR, XRD를 이용하여 고찰하였다. 질산 처리로 인해 원시 활성탄의 비표면적은 감소하였지만 활성탄 표면에서 산소 함량은 증가하였으며, 질산의 산화 반응으로 활성탄 표면에 탄소 및 산소 외에 질소를 포함한 새로운 관능기가 생성되었다. LiOH 첨착으로 인한 비표면적의 감소 폭은 질산 처리한 활성탄이 원시 활성탄에 비해 작게 나타났다. LiOH를 2 wt% 이상으로 첨착하면 상당 부분의 LiOH가 활성탄 세공 내부에 들어가지 못하고 외부 표면에 존재하였다. 고정층 파과 실험을 통해 질산 처리 및 LiOH 첨착량 증가에 따라 활성탄의 이산화탄소 흡착 성능은 향상되었다. 또한 공급가스 내에 수분이 공존함에 따라 이산화탄소 흡착량이 증가하였다. LiOH가 첨착된 활성탄에서 이산화탄소 흡착 후 LiOH는 화학반응에 의해 $Li_2CO_3$로 전환함을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.301-307
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• 2011

Spirulina platensis NIES 39의 최적 배양 조건을 확립하고자 본 연구에서는 여러 광원에 따른 균체의 생장양상을 확인하여 보았다. 이를 기반으로 형광등 및 LED 광생물반응기를 개발하여 균체농도 증가, 이산화탄소 고정화속도 및 효율, 클로로필 생산에 대한 연구를 수행하였다. 배양에 공급되는 이산화탄소 농도 및 유속은 명 조건에서 약 4 h 주기로 10 min간 5% $CO_2$, 0.1 vvm임이 확인되었다. 내부조사형 형광등 광원 및 저전력형 SMD 타입 적색광 LED 광생물반응기는 최대 배양 건조 균체량이 1.411 g/L를 넘지 못하였지만, 조도를 높인 파워형 적색광 LED (색온도 12000 K)에서는 최대 건조 균체량이 1.758 g/L가 되었다. 이 경우 이산화탄소 고정화 속도 및 효율 또한 증가되었다. 총 클로로필 생산량은 균체량 증가에 비례하여 증가하였지만, 건조균체질량당 생산량은 청색광 LED조건(색온도 7500 K)에서 더 높은 수치를 보여주었다. 그리고 최대 균체생장조건(DCW)에서 이산화탄소 농도는 주입량(5% $CO_2/Air$, v/v) 대비 유실률은 0.15% 이내로 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.226.1-226.1
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• 2010

본연구에서는 GTL(gas to liquids)공정의 합성가스 생산을 위해 수증기-이산화탄소 복합개질반응(Combined Steam and Carbon dioxide Reforming of Methane, CSCRM)을 수행하였다. CSCRM은 수증기와 이산화탄소의 공급비 조절을 통해 $H_2$/CO비를 2로 맞추기 용이한 장점을 지니고 있어 다른 단일 개질 반응과 달리 합성가스 생산 시 $H_2$/CO 비율을 조절하기 위한 부가적인 공정이 필요하지 않아 경제적인 공정이다. 일반적으로 사용되는 Ni개질촉매는 가격대비 우수한 성능을 보이지만 S/C비가 낮은 CSCRM의 경우 촉매표면의 탄소침적에 의한 비활성화가 야기되는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 산소저장능력과 산소전달능력이 우수한 $CeO_2$를 조촉매로 첨가하여 표면에 형성된 코크 제거가 용이하도록 하였다. Ni-Ce/$MgAl_2O_4$촉매는 동시함침법(co-impregnation)으로 제조하였으며, Ni의 함량을 10wt%로 고정한 상태에서 Ce의 함량을 조절하여 Ce/Ni 최적비를 찾고자 하였다. XRD, TPR, BET, $H_2$-Chemisorption과 같은 촉매의 특성분석을 통해 촉매의 비표면적, 환원특성과 Ni입자의 분산도 등을 확인하였다. Ce를 첨가함에 따라 Ce2.5wt%까지는 비표면적이 증가하다가 이후 점차 줄어드는 경향성을 보였다. 또한, $H_2$-Chemisorption 결과 역시 비표면적과 유사한 경향성을 보였는데, Ce5.0wt%까지 Ni 분산도가 증가 하다가 다시 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 반응실험은 $H_2O:CO_2:CH_4:N_2$ = 0.8:0.4:1:1의 공급조건에서 수행하였으며, 질소와 수소 환원분위기로 $700^{\circ}C$에서 1시간 환원 후 $650^{\circ}C$에서 $550^{\circ}C$범위로 온도를 떨어뜨려가면서 반응을 수행하였다. Ce를 첨가함에 따라 $CH_4$ 전환율이 증가를 하다가 Ce2.5wt% 이후 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 높은 촉매 활성은 Ce 첨가로 인해 환원특성이 좋아지고 Ni분산도가 증가하여 담체와 강한 상호작용(SMSI)을 형성함으로 탄소침적 저항성 강화에 기인한 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.406-413
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• 2011

최근 선박에서 배출되는 온실가스를 저감하기 위한 기술로 연료전지가 주목 받고 있다. 본 연구에서는 메탄을 연료로 사용한 내부개질형 500kW급 고체산화물 연료전지의 선박 적용을 가정하여 연료전지 스택을 모델링하여 스택을 구성하는 셀의 수, 수소 변환율, 셀의 반응면적에 따른 출력 및 효율에 관한 특성을 평가하고, 공기와 메탄의 공급조건이 연료전지 스택의 성능에 미치는 영향 등에 관하여 검토하였다. 그 결과 셀의 수, 수소 변환율, 셀의 반응면적 및 공급 공기 유량이 증가할수록 스택의 출력 및 효율이 증가하였고, 메탄 공급 유량이 증가하면 출력은 증가하지만 효율은 감소하였다. 또한 Case 3의 경우에 전류가 976.4 A, 전압이 529.1 V에서 출력이 516.6 kW이고 이때의 연료전지 스택의 효율은 42.91%를 얻을 수있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.185-185
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• 2016

일반적인 송 배수시스템의 운영은 지대가 높은 곳에 위치한 배수지(tank)에 용수를 저장한 후, 자연유하에 의해 수요절점으로 용수를 공급한다. 이때 배수지에 용수를 송수하기 위한 펌프장 운영에서 많은 전기에너지가 소모된다. 일반적으로 송수펌프의 운영은 다년간의 운영자료를 기반으로 운영자의 판단에 의해 이루어지거나, SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)시스템을 통해 관측되는 배수지 수위를 기준으로 펌프 작동여부를 결정하고 있다. 본 연구에서는 이러한 기존 펌프운영방법을 개선하고 좀 더 효율적인 운영방법을 모색하기 위해 실시간 송수펌프 최적운영 모형을 개발하였다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 사용하였으며, 다양한 제약조건(operational constraints)을 적용하고 급수지역의 24시간 용수사용량을 미리 예측하여 실제 시스템의 운영형태와 근접하게 반영하였다. 또한 최적화 과정에서 상수관망해석 프로그램(EPANET)을 연계하여 수요절점의 수압조건 및 시스템의 운영상황을 모의하였다. 개발된 모형을 국내 P시의 광역상수도 시스템에 실제 적용하였으며, 현장 실시간 운영 데이터를 입수하여 전력사용량, 배수지수위, 이산화탄소 발생량 등을 비교, 분석하였다. 개발 모형을 이용하여 펌프운영을 실시하였을 경우, 기존의 운영방식과 비교하여 경제적/환경적으로 뚜렷한 개선 효과를 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1002-1007
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• 2012

에너지 수요의 지속적인 증가는 화석 연료의 사용을 통해 상당한 부분이 충족되고 있으며 이로 인한 이산화탄소의 배출은 지구온난화의 주요 원인으로 인식되고 있다. 대규모 발생원으로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 방안의 하나로 흡수 공정이 적용되고 있으며, 흡수제의 흡수 및 재생으로 구성된 연속 순환 공정 특성상 흡수제의 특성뿐만 아니라 흡수 재생 운전 조건은 전체 공정 성능에 매우 중요한 부분을 차지한다. 이러한 최적의 운전 조건은 실제로 운전되고 있는 공정에서 찾아내는 것이 최선이라 할 수 있으나, 이를 위해 실제 상용 공정의 운전 변수를 임의로 변경하는 것은 공정 안정성 측면에서 현실적으로 불가능한 경우가 많다. 따라서 본 논문에서는 이러한 현실적인 제약을 극복하고자 흡수제의 기-액 상평형에 대한 이론적인 접근법을 적용하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 $CO_2$ 흡수 공정에서 최적 흡수 재생 조건 파악에 적용된 이론적인 접근법을 20 wt% Monoethanl amine (MEA) 수용액에 적용하여 흡수제의 최적 재생 조건을 예측하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 $CO_2$ 흡수 재생 공정에 사용할 경우, 재생 공정으로 공급하는 흡수액의 $CO_2$ 부하(loading)를 0.4 이하로 유지하는 것이 필요한 반면, 20 wt% MEA 수용액을 사용하는 경우에는 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 대한 제한이 필요 없음을 알 수 있었다. 최적 재생 온도는 이론적 접근법을 이용해서 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 따라 결정할 수 있으며, 재생된 흡수액의 $CO_2$ 부하는 흡수 공정에서 필요한 $CO_2$ 흡수량에 따라 결정되고 이를 기준으로 최적 재생 온도에 해당하는 열원의 공급량을 결정할 수 있게 된다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 실험실 규모의 연속 $CO_2$ 흡수 재생 실험에서 최적 재생 조건을 비교적 정확하게 예측할 수 있었던 이론적 접근법을 20 wt% MEA 수용액에 적용하여 최적 재생 조건 예측에 적용할 수 있음을 확인하였고, 실제 화학흡수제를 이용한 $CO_2$의 흡수 재생 공정의 설계 및 운전에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다.