In-Jun Hwang;Jae-Rak Jeon;Jinsoo Kim;Seung-Soo Kim
Clean Technology
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v.29
no.3
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pp.200-216
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2023
Ginkgo leaves are considered waste biomass and can cause problems due to the strong insecticidal actions of ginkgolide A, B, C, and J and bilobalide. However, Ginkgo leaf biomass has high organic matter content that can be converted into fuels and chemicals if suitable technologies can be developed. In this study, the effect of pyrolysis temperature, minimum fluidized velocity, and Ginkgo leaf size on product yields and product properties were systematically analyzed. Fast pyrolysis was conducted in a bubbling fluidized bed reactor at 400 to 550℃ using silica sand as a bed material. The yield of pyrolysis liquids ranged from 33.66 to 40.01 wt%. The CO2 and CO contents were relatively high compared to light hydrocarbon gases because of decarboxylation and decarbonylation during pyrolysis. The CO content increased with the pyrolysis temperature while the CO2 content decreased. When the experiment was conducted at 450℃ with a 3.0×Umf fluidized velocity and a 0.43 to 0.71 mm particle size, the yield was 40.01 wt% and there was a heating value of 30.17 MJ/kg, respectively. The production of various phenol compounds and benzene derivatives in the bio-oil, which contains the high value products, was identified using GC-MS. This study demonstrated that fast pyrolysis is very robust and can be used for converting Ginkgo leaves into fuels and thus has the potential of becoming a method for waste recycling.
Hwayeon Jeon;Cheol Hwan Jeon;Sung Joon Park;Jae Woo Lee;Jae-kon Kim
Clean Technology
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v.29
no.4
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pp.262-271
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2023
Globally, the amount of waste plastics has been occurring to environmental problems. As a result, it is necessary to research methods that utilize waste plastic pyrolysis oil (WPPO) produced by pyrolysis. One such method being studied is utilizing WPPO as a naphtha feedstock. In this study, five types of WPPO were analyzed to determine whether they can be used as raw materials for naphtha. Because of their wide boiling point range, the WPPOs were fractionated into light and heavy fractions through vacuum distillation, and the separation and purification techniques were analyzed using GC-VUV to determine the content of paraffin, olefin, and other compounds. All WPPOs showed high olefin content regardless of the source and fraction. Aromatic and paraffin content varied depending on the source, and oxygen and other compounds also varied significantly by source and fraction. In addition, the light fraction showed a carbon distribution similar to that of naphtha, whereas the heavy fraction showed a carbon distribution of C11 ~ C14. In conclusion, additional processes and raw material selection are required to utilize waste plastic pyrolysis oil as a raw material for naphtha.
Gasification technology is one of the representative next-generation fossil fuel utilization technologies, converting low grade fossil fuels such as coal, heavy residue oil, pet-coke into highly clean and efficient energy sources. Accordingly, related market demand for gasification technology is ever increasing steadily and rapidly. A few years ago, conventional pulverized coal utilization technology had an edge over the gasification technology but the most significant technical barrier of limited capacity and availability has been largely overcome nowadays. Futhermore, it will be more competitive in the future with the advancement of related technologies such as gas turbine, ion transfer membrane and so on. China has recently completed a commercialization-capable large-scale coal gasification technology for its domestic market expansion and foreign export, rapidly becoming a newcomer in the field and competing with existing US and EU technical leadership at comparable terms. Techno-economic aspect deserves intensive attention and steady R&D efforts need to continue in organized, considering that gasification technology is quite attractive combined with $CO_2$ capture process and coal to SNG plant is economically viable in Korea where natural gas is very expensive. In the present paper, recent technology development and commercialization trend of many leading companies with coal gasification expertise have been reviewed with significant portion of literature cited from the recently held '2014 Gasification Technology Conference'.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.11
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pp.663-667
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2017
Fuel depletion and environmental problems due to the use of fossil fuels have been worsening of late, and the development of alternative energy sources is urgently required to address these problems. Among the alternative energy sources, wind energy is attracting much attention as a clean energy source, because it can be used unlimitedly without any pollutant emissions. In wind power generation, wind energy is converted to kinetic energy through rotor blades and this kinetic energy is converted to electric energy through generators. The design and manufacturing of the blades, which are the major parts of wind power generators, are very important, but South Korea still lacks the requisite basic data and key technologies and, therefore, has to import the blades from overseas. In this study, multi-layered blades capable of generating power at low wind speeds were applied to a small wind power generator and the output characteristics of the generator according to the wind speed and the number of blades were analyzed. As a result, at the maximum wind speed of 8m/s, the application of three blades achieved up to 33% and 18% higher generator output voltage, up to 33% and 15% higher generator output current, and up to 23% and 13% higher generator RPM than the application of one or two blades, respectively. In this study, the application of multi-layered blades to a small wind power generator was shown to improve the output characteristics of the generator and make the collection of electric energy possible even at low wind speeds.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.34
no.12
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pp.840-846
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2012
Global climate changes caused by $CO_2$ emissions are currently debated around the world; green sources of energy are being sought as alternatives to replace fossil fuels. The sustainable use of biogas for energy production does not contribute to $CO_2$ emission and has therefore a high potential to reduce them. Catalytic steam reforming of a model biogas ($CH_4:CO_2$ = 60%:40%) is investigated to produce $H_2$-rich synthesis gas. The biogas utilized 3D-IR matrix burner in which the surface combustion is applied. The ruthenium catalyst was used inside a reformer. Parametric screening studies were achieved as Steam/Carbon ratio, biogas component ratio, Space velocity and Reformer temperature. When the condition of Steam/Carbon ratio, $CH_4/CO_2$ ratio, Space velocity and Refomer temperature were 3.25, 60% : 40%, $14.7L/g{\cdot}hr$ and $550^{\circ}C$ respectively, the hydrogen concentration and methane conversion rate were showed maximum values. Under the condition mentioned above, $H_2$ yield, $H_2$/CO ratio, CO selectivity and energy efficiency were 0.65, 2.14, 0.59, 51.29%.
Hydrogen is a clean and efficient energy source and is expected to take an important role in future energy demand. A possibly good route to produce hydrogen is by using biomass and organic wastes as a source through thermo-chemical conversion technology. In this study, pyrolysis of wood Pellet(Oregon pine) has been carried out in batch type fixed-bed reactor in $N_2$ atmosphere during 20 minutes to determine the optimum hydrogen generating conditions. At the influence of temperature, hydrogen yield was increased with increasing temperature. For the influence of Steam/Biomass Ratio(SBR), hydrogen yield was increased by steam addition at low temperature condition. However, effect of steam addition was insignificant over at SBR = 1. The hydrogen yield was increased with increasing SBR at high temperature condition. From result of $H_2$/CO and $H_2/CH_4$ ratio, dominant reaction was steam reforming in this experimental condition. The optimum condition for hydrogen production was determined as follows: $H_2$ yield = 38.3 vol.% (56.01 L/min kg) at $900^{\circ}C$, SBR=3.
Kim, Hyung-Jin;Kim, Kwang-Sik;Hwang, Se-Yun;Lee, Jang Hyun
Journal of Navigation and Port Research
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v.46
no.4
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pp.367-374
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2022
The purpose of this study was to propose a deep learning algorithm that applies to the fault diagnosis of fuel pumps and purifiers of autonomous ships. A deep learning algorithm reflecting the time dependence of the measured signal was configured, and the failure pattern was trained using the vibration signal, measured in the equipment's regular operation and failure state. Considering the sequential time-dependence of deterioration implied in the vibration signal, this study adopts Conv1D with sliding window computation for fault detection. The time dependence was also reflected, by transferring the measured signal from two-dimensional to three-dimensional. Additionally, the optimal values of the hyper-parameters of the Conv1D model were determined, using the grid search technique. Finally, the results show that the proposed data preprocessing method as well as the Conv1D model, can reflect the sequential dependency between the fault and its effect on the measured signal, and appropriately perform anomaly as well as failure detection, of the equipment chosen for application.
Hydrogen, a carrier of large-capacity chemical and clean energy, is an important industrial gas widely used in the petrochemical industry and fuel cells. In particular, hydrogen is mainly produced from fossil fuels through steam reforming and gasification, and carbon dioxide is generated as a by-product. Therefore, in order to obtain high-purity hydrogen, carbon dioxide should be removed. This review focused on free-standing polymeric membranes and mixed-matrix membranes (MMMs) that separate hydrogen from carbon dioxide reported in units of Barrer [1 Barrer = 10-10 cm3 (STP) × cm / (cm2 × s × cmHg)]. By analyzing various recently reported papers, the structure, morphology, interaction, and preparation method of the membranes are discussed, and the structure-property relationship is understood to help find better membrane materials in the future. Robeson's upper bound limits for hydrogen/carbon dioxide separation were presented through reviewing the performance and characteristics of various separation membranes, and various MMMs that improve separation properties using technologies such as crosslinking, blending and heat treatment were discussed.
Do Hyoung Kang;Kwanho Jeong;Yudam Jeong;Seung Hyun Song;Seunghee Lee;Sang Yong Nam;Jae-Kyung Jang;Euntae Yang
Membrane Journal
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v.33
no.6
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pp.352-361
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2023
Steam methane reforming is currently the most widely used technology for producing hydrogen, a clean fuel. Hydrogen produced by steam methane reforming contains impurities such as carbon monoxide, and it is essential to undergo an appropriate post-purification step for commercial usage, such as fuel cells. Recently, membrane separation technology has been gaining great attention as an effective purification method; in this study, we evaluated the feasibility of using commercial polysulfone membranes for biogas upgrading to separate and recover hydrogen from a hydrogen/carbon monoxide gas mixture. Initially, we examined the physicochemical properties of the commercial membrane used. We then conducted performance evaluations of the commercial membrane module under various conditions using mixed gas, considering factors such as stage-cut and operating pressure. Finally, based on the evaluation results, we carried out simulations for process design. The maximum H2 permeability and H2/CO separation factor for the commercial membrane process were recorded at 361 GPU and 20.6, respectively. Additionally, the CO removal efficiency reached up to 94%, and the produced hydrogen concentration achieved a maximum of 99.1%.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2009.11a
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pp.49.1-49.1
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2009
산업화 이후, 석탄 석유를 중심으로 한 화석연료가 이산화탄소를대량으로 배출하며 지구 온난화를 야기함에 따라, 석유를 대체할 새로운 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 대체에너지 가운데, 청정하고 무한 재생 가능한대체에너지를 이야기할 때, 가장 큰 기대를 받고 있는 것은 태양에너지이며, 이에 보조를 맞춰 태양광 발전에 대한 연구개발이 국내외적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다. 태양 전지는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 바꿔주는 소자로, 셀의효율을 높이기 위해서는 최대한 많은 빛을 흡수시킬 수 있는 것이 중요하다. 빛의 반사를 줄이는 방법에는 Texturing 과 Antireflecting coating 이있다. Antireflecting coating은 반도체와 공기의 중간 굴절율을 갖는 박막을 증착하여 측면 반사를 감소시킴으로서 빛의 손실을 감소시키는 역활을 한다. 반사 방지막으로 쓰이는 SiNx는 SiOx의 대체 물질로 굴절률이 약 1.5로서 Si에 쉽게 형성시킬 수 있고, texturing된 Si 표면에 적합하며 반사율을 10 %에서 2 %로 줄일 수 있다. 나아가 고성능의 반사방지막은 박막의 균일도확보 및 passivation 공정이 필수적이라 판단된다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 방법으로 SiH4와 NH3 gas 의 비율을 변화시켜 증착한 SiNx 박막의 결정학적 특성을 X-ray Diffraction 분석과 TEM (TransmissionElectron Microsopy) 을 통해 관찰하였으며, XPS (X-rayphotoelectron spectroscopy) 를 통해 화학적결합을 확인하였고, 이를 FT-IR (Fourier Transform-Infrared spectroscopy)를 통해 관찰한 결과와 연관시켜분석하였다. 굴절율의 경우 Ellipsometry를 이용하여측정하였으며 위의 측정을 통하여 SiNx박막의 반사 방지막으로써의 가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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