• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.99-104
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• 2024

본 연구에서는 고용량 리튬이온배터리용 음극 소재로 탄소 코팅된 할로우 구조의 실리콘(HSi/C) 복합소재를 제조하였다. CTAB (N-Cetyltrimethylammonium bromide)이 첨가된 Stöber법을 통해 할로우 실리카(HSiO₂)를 합성하였으며, HSiO₂를 마그네슘열 환원한뒤 표면에탄소를 코팅하여 HSi/C 음극복합소재를 제조하였다. 복합소재의물리적 특성과 전기화학적 특성을 CTAB 조성에 따라 조사하였다. FE-SEM 분석 결과 CTAB 조성이 감소할수록 HSiO₂ 입자의 크기가 커졌으나 두께는 감소하였다. 제조된 HSi/C 소재는 다양한 CTAB 비율(0.5, 1.0, 1.5)에서 각각 2188.6, 2164.5, 1866.7 mAh/g의 높은 초기 방전용량을 나타내었으며, 100 사이클의 충·방전 후 0.5-HSi/C가 1171.3 mAh/g의 높은 가역 용량과 70.9%의 용량 유지율을 보여주었다. 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)으로 저항 특성을 분석하였으며, 0.5-HSi/C 소재가 20 사이클 이후 다른 CTAB 조성의 HSi/C 복합소재에 비해 안정적인 저항 특성을 보이는 것을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제22권4호
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• pp.303-314
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• 1989

경남거제지역 금(金)-은광상(銀鑛床)들은 후기 백악기 안산암류와 화강섬록암(83 m.y.)내의 열극을 충진한 함금(含金)-은(銀) 열수맥상(熱水脈狀) 광체로 구성된다. 열수광화작용(熱水鑛化作用)은 구조운동에 의하여 시기적으로 3회에 걸쳐 진행되었다. 초기 제$370^{\circ}C$의 고온에서 후기 $200^{\circ}C$에 이르는 제 I, II 광화기(鑛化期)에서는 각기 상이한 열수계(熱水系)에 의하여 석영, 유화물이 침전하였으며, $320^{\circ}C$를 전후로 하여 광화류체(鑛化流體)의 비담(沸膽)현상이 일어났다. 제 I, II 광화작용(鑛化作用)시의 압력은 <100기압이고, 심도는 500~1,250m였다. 금(金)-은(銀)의 주광화시기(主鑛化時期)인 광화(鑛化) I 기(期)의 공생광물에 대한 유체포유물(流體包有物) 및 광물열수학적(鑛物熱水學的) 연구에 의하면, 황철석, 섬아연석, 황동석은 $290^{\circ}C$ 이상의 고온에서 비담작용(沸膽作用)과 동시에 정출하였고, 사면동석, 에렉트렘, 스튜자이트는 금(金)-유황종(硫黃種)의 농도가 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$molal, 상당염농도(相當鹽濃度)가 2~6wt.% NaCl인 광화유체(鑛化流體)로부터 $220{\sim}260^{\circ}C$, 유황 및 산소분압이 각각 $10^{-11.8}{\sim}10^{-14}$, $10^{-35}{\sim}10^{-36}$ atm인 물리 화학적 환경하에서 침전하였다. 균질화(均質化) 온도와 염농도(相當鹽濃度)와의 관계는 천수류입(天水流入)에 의한 광화류체(鑛化流體)의 냉각(冷却) 및 희석(稀釋)작용이 광석광물 침전의 주된 메키니즘이었음을 지시해 주며, 유체내(流體內) 환원(還元) 유황종(硫黃種)($H_2S$)의 감소에 따른 금류화복합체(金硫化複合體)($Au(HS)_2$) 의 파괴로 금(金)의 침전이 유도되었으리라 사료된다. 유황 및 탄소, 산소 안정동위원소(安定同位元素) 연구(硏究)결과, 광화류체내(鑛化流體內)의 유황 및 탄소는 심부화성(深部火成)기원이었고, 방해석의 산소 안정동위원소(安定同位元素)값으로부터 열수계(熱水系)에서 천수(天水)가 지배적인 역할을 하였으리라 사료된다.

• 한국석유지질학회지
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• 제5권1_2호
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• pp.48-58
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• 1997

포항 분지 신제3기 연일층군 퇴적물내 유기물의 석유 지화학적 특성연구를 위하여 시추공 B, E, F, H에서 이암 시추 시료를 채취하여 유기탄소 분석, Rock-Eval 열분석을 실시하였다. 또한 각 시추공의 선별된 시료에 대해서 케로젠을 분리하고 비투멘을 추출하여 광학 현미경 관찰, 적외선 분광 분석, 생물표기화합물 분석을 실시하였다 시추공 시료의 유기탄소 함량은 $0.55{\~}3.74{\%}$로 석유 근원암의 조건을 갖추었고 석유 생성 잠재력을 나타내는 S1+S2 값은 H공을 제외한 거의 모든 시료에서 각각 2mgHC/gRock 이상을 나타내어 시추공 시료의 유기물 함량 및 유기물의 석유 생성 잠재력은 대체로 양호한 것으로 나타났다. Rock-Eval 열분석, 적외선 분광 분석 및 케로젠의 현미경 관찰을 통해서 살펴본 B, E, F 시추시료의 유기물은 타이프 II에 비교되었고 H공의 시료는 육성 기원 유기물이 우세해서 타이프 III에 비교되었다 H공 시료의 유기물이 다른 시추공 시료의 그것에 비해 석유 생성 잠재력이 상대적으로 낮은데 이는 분지의 가장자리에 위치하여 육성 유기물의 함량이 상대적으로 많은데 기인하는 것으로 해석된다. 연일층군 유기물의 열 성숙도는 미성숙 단계이고 시추 심도에 따른 뚜렷한 열적 진화 양상을 나타내지 않았다. 석유 지화학적 분석 자료를 종합하면 포항 분지 연일층군은 유기탄소의 함량 및 석유 생성 잠재력은 양호하지만 열적으로 미성숙 상태라서 아직 석유 생성 단계에 이르지 못하였는데 이는 주로 퇴적층의 매몰 심도가 얕은 것에 기인하는 것으로 판단된다. 케로젠의 현미경 관찰 결과와 생물표기화합물 분석에 의하면 연일층군 유기물은 주로 해양기원 유기물로 구성되어 있으나 육상 기원 유기물도 상당히 포함되어 있었으며, 프리스테인/파이테인의 비율을 고려 할 때 환원 환경하에서 퇴적된 것으로 보인다. 이런 퇴적 환경 및 유기물 특징을 고려했을 때 포항 분지는 육지에서 가까운 바다로 주변 육상 기원 유기물의 유입이 용이했던 것으로 여겨진다. 시추공 분석 시료의 최하부 구간에는 육상 기원 유기물이 우세한데 이는 포항 분지 초기의 육성 퇴적 환경의 영향에 의한 것으로 해석된다.

• 기계와재료
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• 제24권2호
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• pp.38-46
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• 2012

인구의 증가와 급속한 산업화 그리고 편안함을 추구하고자 하는 문명의 이기로 인한 에너지 사용량 증가는 환경오염을 가속화시키는 문제를 유발하고 있어 전 세계적으로 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 이에 반해 삶의 질의 향상에 따라 보다 쾌적한 환경에 대한 욕구와 인식의 변화로 환경보호에 대한 관심이 증가하는 추세이며, 이에 따라 각 국의 환경규제는 날로 강화되고 있다. 이러한 환경문제를 해결하기 위한 국제협력이 활발해지면서 무역과 연계된 국제 환경규제가 가속화되고 있으며, 환경선진국은 이러한 환경규제를 무역장벽으로 이용하고 있어 국가의 대외경쟁력에도 직 간접적으로 영향을 미치고 있다. 환경오염물질 중 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), 이산화탄소($CO_2$) 및 휘발성유기화합물(VOCs), 다이옥신 그리고 입자상물질(PM)과 같은 대기오염물질은 대기 중으로 쉽게 확산되는 특성에 의해 인접한 지역까지 영향을 미치기 때문에 국제적인 규제대상의 초점이 되고 있으며, 경제협력개발기구(OECD, Organization for Economic Cooperation and Development), 유엔산하 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization) 및 국제연소기구협회(CIMAC, International Council on Combustion engines)등 여러 국제기구를 중심으로 각종 규제수단을 개발하여 적용하고 있다. 특히, 국제해사기구(IMO)에서는 선박에서 발생되는 오염물질 등에 대한 규제강화를 위하여 새로운 국제해양오염방지협약(MARPOL)을 채택, 발효하여 그 규제 범위를 넓혀감에 따라 선박에 대한 각종 환경규제가 대폭 강화되고 있어 친환경 선박 및 관련 기술 개발이 활발히 진행 중에 있다. 이 글에서는 선박에서 배출되는 대기오염물질 중 그 자체로도 인체에 유해하며, 산성비, 광화학스모그 등 다양한 환경문제를 유발시키는 대표적인 물질인 질소산화물(NOx)과 질소산화물 배출규제에 대한 대응기술인 선택적촉매환원법(SCR, Selective Catalytic Reduction)과 SCR 탈질시스템에 사용되는 SCR 촉매에 대해 소개하고자 한다.

• 한국재료학회지
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• 제27권5호
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• pp.263-269
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• 2017

Fe-Si-Cr ferroalloy is predominantly produced by carbothermic reduction. In this study, silicothermic and carbothermic mixed reduction of chromite ore to produce Fe-Si-Cr alloy is suggested. As reductants, silicon and silicon carbide are evaluated by thermochemical calculations, which prove that silicon carbide can be applied as a raw material. Considering the critical temperature of the change from the carbide to the metallic form of chromium, thereduction experiments were carried out. In these high temperature reactions, silicon and silicon carbide act as effective reductants to produce Fe-Si-Cr ferroalloy. However, at temperatures lower than the critical temperature, silicon carbide shows a slow reaction rate for reducing chromite ore. For the proper implementation of a commercial process that uses silicon carbide reductants, the operation temperature should be kept above the critical temperature. Using equilibrium calculations for chromite ore reduction with silicon and silicon carbide, the compositions of reacted metal and slag were successfully predicted. Therefore, the mass balance of the silicothermic and carbothermic mixed reduction of chromite ore can be proposed based on the calculations and the experimental results.

• 공업화학
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• 제1권2호
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• pp.207-214
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• 1990

자동차 배기가스 정화용 촉매계에서 중요하게 취급되는 CO와 NO와의 산화환원반응을 다결정 Pt 표면위에서 초고진공계를 이용한 열탈착분광법(TDS)과 정상상태 실험을 통하여 알아 보았다. CO와 NO의 압력이 각각 $1{\times}10^{-7}Torr$로 일정할 때 $CO_2$의 생성속도는 560K 에서 최대값을 보였으며, 반응온도가 560K, NO 압력이 $1{\times}10^{-7}Torr$로 일정할 때, $CO_2$ 생성속도는 CO의 압력에 대하여 $1.35{\times}10^{-7}Torr$를 전후하여 1차에서 -0.3차로 변화하였다. 하지만 이 반응에 미치는 반응물의 압력에 의한 영향은 표면흡착질의 농도에 따라 달리 해석되어야 함을 알 수 있었다. 본 실험의 결과를 종합하여 다결정 Pt 상에서의 CO와 NO와의 반응에 대한 새로운 반응기구를 제안하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권6호
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• pp.402-409
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• 2013

The objective of this study was to develop a synthesis process for ${\beta}$-SiC powders to reduce the synthesis temperature and to control the particle size and to prevent particle agglomeration of the synthesized ${\beta}$-SiC powders. A phenol resin and TEOS were used as the starting materials for the carbon and Si sources, respectively. $SiO_2$-C hybrid precursors with various C/Si mole ratios were fabricated using a conventional sol-gel process. ${\beta}$-SiC powders were synthesized by a carbothermal reduction process using $SiO_2$-C hybrid precursors with various C/Si mole ratios (1.6 ~ 2.5) fabricated using a sol-gel process. In this study, the effects of excess carbon and the addition of Si powders to the $SiO_2$-C hybrid precursor on the synthesis temperature and particle size of ${\beta}$-SiC were examined. It was found that the addition of metallic Si powders to the $SiO_2$/C hybrid precursor with excess carbon reduced the synthesis temperature of the ${\beta}$-SiC powders to as low as $1300^{\circ}C$. The synthesis temperature for ${\beta}$-SiC appeared to be reduced with an increase of the C/Si mole ratio in the $SiO_2$-C hybrid precursor by a direct carburization reaction between Si and excess carbon.

• 한국재료학회지
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• 제24권5호
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• pp.243-248
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• 2014

Silicon-carbon composite was prepared by the magnesiothermic reduction of mesoporous silica and subsequent impregnation with a carbon precursor. This was applied for use as an anode material for high-performance lithium-ion batteries. Well-ordered mesoporous silica(SBA-15) was employed as a starting material for the mesoporous silicon, and sucrose was used as a carbon source. It was found that complete removal of by-products ($Mg_2Si$ and $Mg_2SiO_4$) formed by side reactions of silica and magnesium during the magnesiothermic reduction, was a crucial factor for successful formation of mesoporous silicon. Successful formation of the silicon-carbon composite was well confirmed by appropriate characterization tools (e.g., $N_2$ adsorption-desorption, small-angle X-ray scattering, X-ray diffraction, and thermogravimetric analyses). A lithium-ion battery was fabricated using the prepared silicon-carbon composite as the anode, and lithium foil as the counter-electrode. Electrochemical analysis revealed that the silicon-carbon composite showed better cycling stability than graphite, when used as the anode in the lithium-ion battery. This improvement could be due to the fact that carbon efficiently suppressed the change in volume of the silicon material caused by the charge-discharge cycle. This indicates that silicon-carbon composite, prepared via the magnesiothermic reduction and impregnation methods, could be an efficient anode material for lithium ion batteries.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.408-412
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• 2019

본 연구에서는 urea를 이용해 질소 도핑된 카본 펠트 전극을 제조하고 이를 바나듐 레독스 흐름 전지용 전극으로 적용하였다. Urea는 암모니아 보다 취급이 용이할 뿐 아니라 고온 열분해를 통해 $NH_2$ 라디칼이 발생하여 탄소 표면에 질소 작용기를 만들고 이는 바나듐 이온의 산화/환원 반응을 향상시키는 활성점(active site)로 작용한다. Urea로 활성화된 카본 펠트 전극은 $150mA/cm^2$의 전류 밀도에서 14.9 Ah/L의 방전 용량을 보였으며 이는 산소작용기로 활성화된 카본 펠트(OGF) 및 비활성화 카본 펠트(GF)보다 각각 23% 및 187% 더 높았다. 이러한 결과는 urea로 활성화된 카본 펠트 전극이 레독스 흐름 전지용 전극 소재로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.613-618
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• 2023

현대 사회는 일상생활 중 80% 이상을 실내에서 생활하고, 생활수준의 향상으로 실내오염물질 노출에 대한 유의가 필요하다. 본 연구에서는 실내오염물질 중 하나인 포름알데히드(HCHO)를 별도의 빛 또는 열 없이 상온에서 제거할 수 있는 액상환원법 기반 Pt/TiO₂ 촉매의 성능 및 반응 특성을 조사하였다. 활성실험을 통해, 동일한 방법으로 제조된 촉매라도 TiO₂ 종류에 따라 약 40~80%의 서로 다른 활성을 나타냄을 확인하였다. XRD, BET, XPS 분석을 통해 지지체의 입사 사이즈, 결정구조, 비표면적 및 O/Ti molar ratio를 조사하였고, 지지체 자체의 물성과 성능 간 상관성은 미미함을 확인하였다. HCHO 산화 반응 경로를 조사하기 위해 일산화탄소를 활용한 In situ DRIFT 분석과 H₂-TPR을 수행하였다. 그 결과, 촉매의 성능이 활성금속의 산화상태 및 흡착종의 흡탈착 특성에 지배받음을 확인할 수 있었다.