• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.67-67
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• 2010

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 기계적, 화학적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 차세대 응용재료로서 각광을 받고 있다. 다양한 CNT의 합성방법 중 CNT 구조제어가 가장 용이한 방법으로는 열화학증기증착법(TCVD)와 플라즈마지원(PE) CVD법이 있으며, 대량합성을 위해서는 TCVD가 보다 일반적으로 이용되어지고 있다. 일반적으로 CNT를 합성하기 위해서는 전이금속의 촉매가 필요하며 촉매의 활성화 및 탄소를 포함하는 원료가스의 분해를 위하여 고온공정이 요구된다. 그러나 향후 산업적 응용을 고려한다면 저온합성법의 개발은 시급하게 해결해야 할 과제로 인식되고 있다. 또한 기판 위에 CNT를 합성하는 경우 촉매와 기판재료 사이의 합금화를 방지하기 위하여 산화막층을 삽입하게 되는데, 이는 CNT의 높은 전도성을 이용하고자 할 경우 저해요소로 작용하게 된다. 따라서 CNT를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 직접 성장시키는 기술 역시 향후 CNT응용에 있어서 중요한 과제라 할 수 있다. 상기와 같은 배경으로 본 연구에서는 금속기판 위 CNT의 저온성장을 목적으로 연구를 진행하였다. CNT 합성기판으로는 SUS316L 및 Inconel과 같은 촉매금속을 자체 함유한 금속기판을 선정하였고, 플라즈마 전처리를 통한 기판표면 제어를 통하여 CNT의 저온성장을 도모하였다. 직류전원의 아르곤 플라즈마를 이용하여 금속기판을 처리하였을 때 기판온도 및 플라즈마 파워가 증가함에 따라 기판의 표면조도가 증가하는 것을 AFM분석을 통해 확인할 수 있었다. 아세틸렌 가스를 원료가스로 이용한 TCVD합성에 있어서는 플라즈마 처리한 기판이 무처리 기판보다 동일 합성온도에서 더 두꺼운 CNT박막을 형성하였고, 합성온도는 $400^{\circ}C$ 부근까지 내릴 수 있었다. 이는 플라즈마 처리로 증가된 기판의 표면조도가 저온에서 CNT의 핵생성에 유리하게 작용했음을 추측하게 한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.3
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• pp.255-261
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• 2007

The catalytic behavior of the manganese oxides was studied for the selective catalytic reduction with ammonia at a low temperature condition under $200^{\circ}C$. Outlet unreacted ammonia increases with decreasing temperature and increasing $NH_3/NOx$ mole ratio, however $NO_2$ shows an opposite result. $NO_2$ is generated by the adsorption of NO on the catalyst and the following oxidization to nitrates. Unreacted NH3 slip is not observed even at the $NH_3/NOx$ feed ratio above 1.0 due to the reaction between formed nitrates on the catalyst and adsorbed ammonia. The addition of Zr increases $NO_2$ generation, whereas the addition of CeO2 on the catalyst decreases $NO_2$ generation. Furthermore, the additon of the metal oxide induce DeNOx efficiency to reduce.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.191-191
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• 2013

금속 산화물 촉매 입자는 특정한 파장에 의해서 활성화되면서 전자-정공 쌍을 생성한다. 광촉매원리를 이용하면 전자 정공 제공을 통해 기존의 물질 주위에 활성 라디칼을 생성하고 물질의 특성을 변화시킬 수 있다. 이런 독특한 특성을 이용한 금속산화물의 다양한 연구가 물리, 화학, 재료, 생명 분야에서 이루어지고 있다. 본 연구에서는 광촉매 입자와 대기압 플라즈마와의 특성을 활용하여 발생되는 물리적 특성과 재료적인 특성을 이용한 응용 연구에 대한 내용을 다루고 있다. 특히 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$가 $200^{\circ}C$ 이하 저온 플라즈마 방전가스에 의해 상변화되는 현상을 다루고 이에 대한 구체적인 재료 분석을 실시 하였다. 즉, 저온의 알곤과 알곤/산소 대기압 플라즈마에 의해 처리된 $TiO_2$의 결정성 변화에 대해서 조사하였고 이를 이용하여 유사 작용제의 분해에 대한 연구를 하였다. 신경작용제(VX: nerve agent)의 유사작용제인 말라치온(Malathion)뿐만 아니라 셀룰로우즈(cellulose) 계의 복잡한 구조의 화학유기물 등을 대기압 플라즈마를 이용해 분해시킬 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마와 금속산화물의 결정성 변화에 대한 분석을 통해 기능성화된 촉매입자를 이용한 효과적인 화학물질의 분해를 소개하고, 대기압 플라즈마의 나노 소재기술로의 높은 응용가능성도 함께 살펴보았다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.6
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• pp.397-405
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• 2012

In this study, performance evaluation of newly developed technology for the economical and safe removal of volatile organic compounds (VOCs) coming out from electronic devices washing operation and offensive odor induction materials was made. Metal oxidization catalyst has shown 50% of removal efficiency at the temperature of $220^{\circ}C$. Composite metal oxidization catalyst applied in this study has shown that the actual catalysis has started at the temperature of $100^{\circ}C$. Comprehensive analysis on the catalyst property using Mn-Cu metal oxidization catalyst in the pilot-scale unit was made and the removal efficiency was variable with temperature and space velocity. Full-scale unit developed based on the pilot-scale unit operation has shown 95% of removal efficiency at the temperature of $160^{\circ}C$. Optimum elimination effective rates for the space velocity was found to be $6,000hr^{-1}$. The most appropriate processing treatment range for the inflow concentration of VOCs was between 200 ppm to 4,000 ppm. Catalyst control temperature showed high destruction efficiency at $150{\sim}200^{\circ}C$ degrees Celsius in 90~99%. External heat source was not necessary due to the self-heat reaction incase of VOCs inflow concentration is more than 1,000 ppm. Equipment and fuel costs compared to the conventional RTO/RCO method can be reduced by 50% and 75% respectively. And it was checked when there was poisoning for sulfide and acid gas.

• Clean Technology
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• v.27 no.4
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• pp.332-340
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• 2021

With the recent reinforcement of emission standards, it is necessary to make efforts to reduce NOx from air pollutant-emitting workplaces. The NOx reduction method mainly used in industrial facilities is selective catalytic reduction (SCR), and the most commercial SCR catalyst is the ceramic honeycomb catalyst. This study was carried out to reduce the NOx emitted from steel plants by applying De-NOx catalyst coated on metallic monolith. The De-NOx catalyst was synthesized through the optimized coating technique, and the coated catalyst was uniformly and strongly adhered onto the surface of the metallic monolith according to the air jet erosion and bending test. Due to the good thermal conductivity of metallic monolith, the De-NOx catalyst coated on metallic monolith showed good De-NOx efficiency at low temperatures (200 ~ 250 ℃). In addition, the optimal amount of catalyst coating on the metallic monolith surface was confirmed for the design of an economical catalyst. Based on these results, the De-NOx catalyst of commercial grade size was tested in a semi-pilot De-NOx performance facility under a simulated gas similar to the exhaust gas emitted from a steel plant. Even at a low temperature (200 ℃), it showed excellent performance satisfying the emission standard (less than 60 ppm). Therefore, the De-NOx catalyst coated metallic monolith has good physical and chemical properties and showed a good De-NOx efficiency even with the minimum amount of catalyst. Additionally, it was possible to compact and downsize the SCR reactor through the application of a high-density cell. Therefore, we suggest that the proposed De-NOx catalyst coated metallic monolith may be a good alternative De-NOx catalyst for industrial uses such as steel plants, thermal power plants, incineration plants ships, and construction machinery.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2000.11a
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• pp.421-422
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• 2000

VOCs 처리기술로는 촉매연소, 열적처리, 생물학적처리법 등이 있으며, 촉매연소방법의 경우 저온에서 처리가 가능하여 처리비용 절감 등의 효과를 고려할 때 가장 경제적인 방법으로 평가되고 있다(Guisnet, et al., 1999). VOCs 처리에는 대부분 고가의 귀금속촉매를 많이 사용하므로, 경제적 부담을 줄이기 위하여 귀금속을 담체(SiO$_2$, A1$_2$O$_3$, TiO$_2$등)에 담지시켜 활용하거나, 귀금속촉매를 대체하기 위한 Mn, Co, Cu 등의 금속 산화물 촉매에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. (중략)

• Journal of Digital Convergence
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• v.10 no.8
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• pp.201-210
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• 2012

Because sensing odor varies depending on each person, even if the odor is released in line with the legal emission permission concentration levels, it can still become a social issue if a civil complaint is made. The purpose of this research is to study the possibility of putting Mn-Cu metallic oxide catalysts into practical use to economically eliminate acetaldehyde which produces a odor in the industrial process. An optimal operating parameter to eliminate acetaldehyde was deduced through a performance evaluation in the research laboratory and the performance was verified by applying the parameter into an actual facility as an on-the-site experiment through a Scale-up of pilot size. The operating temperature of the metallic oxide catalysts researched so far was at the minimum close to $220^{\circ}C$, and the $220^{\circ}C$ elimination efficiency was 50% or below. However, having experimented by using a Mn-Cu metallic oxide catalyst in this research, optimum elimination efficiency showed when space velocity (GHSV) was equal to or below 6,000 $hr^{-1}$. The average elimination efficiency was 61.2% when the catalyst controlling temperature was $120^{\circ}C$, 93.3% when the catalyst controlling temperature was $160^{\circ}C$, and 94.9% when catalyst controlling temperature was $180^{\circ}C$, thereby reflecting high elimination efficiency. The specific surface area of the catalyst was $200m^2/g$ before use, however, was reduced to $47.162m^2/g$ after 24 months and therefore showed that despite the decrease in specific surface area as time passed, there was no significant influence on the performance. Having operated Mn-Cu metallic oxide catalyst systems for at least two years on a site where there was no inflow of toxins like sulfur compounds and acidic gases, we were able to confirm that elimination efficiency of at least 90% was maintained.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.299-302
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• 2005

Direct Borohydride Fuel Cell은 알칼리 붕소 수소화물의 수용액을 이용하는 연료전지로 연료의 직접 산화반응을 통해 기존의 DMFC(직접 메탄을 연료전지)보다 높은 전류밀도와 OUV(Open Circuit Voltage)를 나타낸다. 또한 액체 연료를 사용하므로 장치 구성이 간단하며, 사용하는 연료가 반응성이 높은 알칼리 붕소 수소화물로 이루어져 있기 때문에 탄화수소 계열의 액체 연료와 달리 전기화학 반응이 비귀금속 전극에서도 쉽게 이루어질 수 있다는 장점을 가지고 있다 하지만 강알칼리 조건에서 전기화학 반응이 진행되므로 이에 적합한 재료로 장치를 구성해야 하며, 액체 상태의 연료가 전해질을 투과하는 현상인 크로스오버 문제를 해결해야 하고, 생성물인 $BO_2$-가 침적되어 전지효율을 떨어뜨리는 것을 방지해야 하는 문제점이 있다. 또한 알칼리 붕소 수소화물이 물과 반응하여 수소를 발생시키는 hydrolysis 반응을 억제하여야 하고 직접 산화반응만이 진행될 수 있도록 전지를 구성해야 연료효율을 높일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수소 생성반응일 hydrolysis 반응은 억제하고 연료의 직접 산화반응만을 진행시키기 위한 전극촉매에 대하여 연구하였다. 일반적인 저온형 연료전지의 전극촉매로 사용하는 Pt등의 귀금속 촉매와, 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 Ni등의 비귀금속 촉매를 그 연구 대상으로 하였으며, 평가 방법으로는 unit cell station을 이용한 단위전지 성능측정 실험과 Potentiostat/Galvanostat을 이용한 half cell 실험을 병행하여 수행하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.19 no.1
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• pp.92-97
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• 2008

Selective catalytic reduction (SCR) of NO with ammonia was carried out over the physical mixture of $MnO_2$ and K or Cu-loaded activated carbons (AC) at low temperature. Introduction of oxygen affected positively the reduction of NO. Metal-impregnated AC showed significantly enhanced catalytic activity. Without water, the mixed catalyst of $MnO_2$ and K-loaded AC exhibited the best activity in the reduction of NO at $120^{\circ}C$. On the contrary, the activities of all the catalysts were significantly diminished in the presence of water. The mixed catalyst of $MnO_2$ and Cu-loaded AC treated with nitric acid and heat (1 : 1, w/w) exhibited the better activity for the reduction of NO than each single catalyst in presence of water.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.840-843
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• 2009

폐자동차의 최종처분 과정에서 발생하는 자동차 파쇄 폐기물(Automobile Shredder Dust)은 대부분이 고분자 화합물로 높은 발열량을 가지고 있다. 또한 할로겐족 원소가 포함된 난연성 고분자류가 많아 다이옥신의 생성 우려가 높은 고분자류와 다이옥신 생성의 촉매 역할을 할 수 있는 금속성분이 많이 함유되어 있어 가스화용융시스템에 적용하여 처리하기에 매우 적합한 폐기물이다. 본 연구에서는 ASR의 가스화 용융 시설에서 고농도 CO를 함유한 합성가스를 수성가스전환반응(Water Gas Shift reaction, WGS)을 이용하여 수소의 수율을 높이는 기술을 제시하였다. 가스화 용융 설비에서 배출되는 합성가스 조성을 기준으로 적합한 고정층 WGS 반응기를 설계하고, 고온 촉매(KATALCO 71-5M)와 저온 촉매(KATALCO 83-3X)를 사용하여 실험하였다. 수성가스 반응 후의 가스 조성은 온도가 상승할수록 일산화탄소가 줄어들고 이에 따라 수소와 이산화탄소 발생량이 증가 되어 고온 촉매를 사용했을 경우 일산화탄소 전환율 ($1-CO_{out}/CO_{in}$)은 55.6에서 95.8%까지 상승하였다. 동일한 온도조건에서는 촉매에 관계없이 $CO/H_2$가 감소할수록 전환율도 감소하는 경향을 보였지만 동일한 합성가스 조성에서 일산화탄소 전환율을 비교하면 저온 촉매가 고온 촉매보다 매우 우수함을 알 수 있었다.