• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제49권3호
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• pp.213-225
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• 2021

본 논문에서는 열수 탄화(hydrothermal carbonization)에 의해 제조된 리그닌 하이드로차의 탄화 특성을 조사하였고, 근적외선 분광법과 부분 최소 제곱(partial least squares) 회귀를 이용하여 탄화 거동을 예측하기 위한 모델을 수립하였다. 온도 200℃에서 열수 탄화된 리그닌의 탄소 함량은 무처리 시료 보다 약 3 wt% 높았으며 가열 시간이 증가할수록 탄소 함량도 서서히 증가하는 경향이 나타났다. 열수 탄화는 리그닌을 더욱 탄소 집약적으로 변화시키고 마이크로 파티클을 제거하여 더욱 균질한 특성을 부여하였다. 근적외선 분광법과 부분 최소 제곱 회귀를 이용한 판별 및 예측 모델은 수열 탄화의 적용 여부를 완벽히 구분했으며 높은 정확도로 열수 탄화 리그닌의 탄소 함량을 예측하였다. 본 연구로부터 근적외선 분광법과 결합된 부분 최소 제곱 회귀 모델을 이용하여 열수 탄화에 의해 제조된 리그닌 하이드로차의 탄화 특성을 빠르고 비파괴적으로 예측할 수 있다는 것이 확인되었다.

• 공업화학
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• 제25권5호
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• pp.510-514
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• 2014

본 연구에서는 고형연료로써의 에너지 잠재성을 평가하기 위하여 하수슬러지의 기본특성에 대한 반탄화의 영향을 고찰하였으며, 이를 위하여 $150{\sim}600^{\circ}C$의 온도조건에서 하수슬러지의 반탄화 실험을 수행하였다. 반탄화된 하수슬러지는 에너지 수율, 회분, 가연분 및 고위발열량에 의하여 분석되었으며, 반탄화 과정에서 발생되는 가스성분 또한 분석하였다. 또한 본 연구에서는 하수슬러지의 반탄화 반응에 대한 속도론적 해석을 위하여 열중량 분석을 수행하였다. 본 연구로부터 반탄화 온도가 증가함에 따라 회분함량은 증가하는 반면에 에너지 수율, 고위발열량 및 가연분은 감소하는 것으로 나타났으며, 또한 $300^{\circ}C$에서 하수슬러지 내에 함유된 가연성 성분의 열분해로 인하여 일산화탄소 및 탄화수소 가스가 발생하기 시작함을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제39권3호
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• pp.230-237
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• 2011

본 연구는 개량형 탄화로를 이용하여 제탄과정 중 탄화로 내 외벽체의 온도변화를 측정하고, 제탄된 목탄의 특성을 조사하였다. 공시탄화로의 탄화과정은 8일정도 소요되었다. 탄재탄화시 탄화로 내부온도는 $720^{\circ}C$ 정도 였고, 정련단계에 이르기까지 탄화로 내부온도는 점점 증가하여 정련단계에서는 $1,000^{\circ}C$ 이상의 고온에 달하였다. 연통부는 착화시 $90^{\circ}C$였고, 서서히 증가되어 정련단계에서는 $750^{\circ}C$까지 상승하였다. 이 때 탄화로 벽체의 온도변화는 제탄과정 중의 탄화로 내부의 온도변화 경과곡선과 비슷한 경향을 보여주었다. 제탄과정에서 나타난 탄화로 벽체의 최고 온도는 $500^{\circ}C$ 정도였다. 적외선 열화상카메라를 이용하여 제탄전 탄화로의 내.외벽체의 온도분포를 측정한 결과, 출탄 후 시간이 다소 경과되어도 상당한 양의 잠열이 탄화로 벽체와 천장에서 감지되었다. 출탄된 목탄의 고정탄소은 85.9~89.9%였다. 정련도는 1, 경도는 12, 발열량은 7,047~7,456 kcal/kg, pH는 9.0~9.9였다. 목탄의 수탄율은 13.8% 정도로 기존의 탄화로에 얻어진 수탄율 9.8~12.3%에 비해 1.5% 정도 향상되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제33권3호통권131호
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• pp.45-52
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• 2005

북양젓나무(Abies sibirica Ledeb)의 목분, 목섬유, 수피를 탄화하여 획득한 목탄의 물성과 흡착특성을 탄화온도별로 조사하였다. 전체적으로 탄화온도가 상승할수록 탄화수율은 감소하였다. 목탄의 탄소함량은 탄화온도의 상승과 함께 증가하였으나, 수소나 산소의 함량은 감소하였다. 수피탄화물은 목분 또는 목섬유 탄화물과 비교하여 탄화수율이 높게 나타났으며, 수피탄화물 내 회분함량도 상당히 높았다. 목질탄화물의 요오드흡착능은 탄화온도가 높을수록 향상되었으며, 목분이나 섬유 탄화물이 수피탄화물보다 상대적으로 높았다. 기상의 톨루엔에 대한 흡착능은 목탄 종류에 관계없이 $600^{\circ}C$에서 탄화하였을 경우 가장 높게 나타났으며, 이러한 결과는 $600^{\circ}C$에서 생산한 목탄이 비표면적과 총세공용적이 가장 크다는 사실로 쉽게 설명되어진다. 초산가스제거율은 고온탄화물일수록 크고, 암모니아 가스 제거율은 $400^{\circ}C$와 같은 저온에서 탄화한 탄화물이 높은 경향을 나타내었다. 이는 고온탄화물일수록 알칼리성을 나타내는 반면 저온탄화물은 산성을 나타내는 것에 기인하는 것으로 보인다. 따라서 목탄의 pH가 산 또는 염기성 가스 흡착능력에 큰 영향을 주는 것으로 생각된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.230-236
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• 2009

국내 하수슬러지는 2012년부터 런던협약에 의해 해양투기가 금지될 예정에 있어 이에 대한 처리방법이 절실한 실정이다. 본 연구에서는 하수슬러지 케익을 재활용하기 위한 방법으로 탄화공정을 이용하여 탄화물 제조 및 에너지 특성에 대한 검토를 실시하였다. 하수슬러지 케익의 기초적 특성과 조성에 의하면, 하수슬러지 케익에는 27%의 인산염이 포함되어 있으며 이는 환원제로서 유해물질 처리에 이용될 수 있다. 하수슬러지 케익의 발열량을 파악한 결과, 저위발열량은 38.7 kcal/kg으로 하수슬러지 케익을 탄화하지 않고 직접 에너지원으로 사용하는 것은 바람직하지 않다. 하수슬러지 케익의 탄화공정에서 최적 탄화온도와 최적 탄화시간은 $250^{\circ}C$와 15분으로 설정되었다. 이 조건에서의 탄화물의 발열량은 비교적 낮아 하수슬러지 케익 탄화물 자체는 신재생 에너지원으로의 가능성은 크지 않다고 판단되나 인산염이 27% 정도가 포함되어 있어 다른 유기성 폐기물과 혼합하여 탄화하는 것이 적합하다고 판단되었다.

• 임산에너지
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• 제21권2호
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• pp.1-9
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• 2002

소용량 실험실용 탄화로 및 3종류의 대형 탄화로 (간이 탄화로 (400 - 500℃), 개량 탄화로(600 - 700℃) 및 전용탄화로 (800 - 1,000℃))를 이용하여 소나무 수피의 탄화를 실시하였다 그리고 제조된 수피탄의 물성과 세공구조를 분석하였다. 소나무 수피를 실험실용 소용량 탄화로를 이용하여 질소 존재하에서 500℃에서 900℃까지의 다양한 온도 조건에서 탄화시키면, 탄화수율은 탄화 온도의 증가와 함께 급속하게 낮아졌으며, 700 - 900℃에서 일정하게 유지되었다. 수피의 탄화수율은 동일 탄화온도에서 소나무 목부의 탄화수율보다 16 - 18％더 높았다. 제조된 수피탄의 BET 비표면적은 탄화수율 약 35 - 40％에서 약400 - 500㎡／g 을 나타내었다. 600℃ 30분의 탄화조건에서 제조된 소나무 목부탄은 미세공이 많이 발달해 있었으나, 동일조건에서 제조된 수피탄이 경우 미세공은 물론 중세공도 많이 존재하였다. 대형 탄화로에서 제조된 수피탄의 탄화 수율 및 요오드가 및 BET 비표면적은 소용량 탄화로의 결과와 매우 유사하였다. 이러한 결과는 소나무 수피가 높은 비표면적과 수율을 가지는 양질의 숯을 생산 할 수 있는 원료로 사용될 수 있음을 나타낸다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권4호
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• pp.44-51
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• 2008

본 연구에서는 국산 소나무재 심재부와 변재부 목분 탄화물의 물리 화학적 성질에 미치는 탄화 온도의 영향을 원소 분석, 질소-흡착 실험, SEM을 이용하여 분석하였다. 탄화물의 표면 구조 및 특성은 탄화 온도에 크게 의존하였으며 그 의존성은 변재부(swd)와 심재부(hwd)에 관계없이 정성적으로 거의 비슷하였다. 그러나, 심변재부간 경도, 성분 및 조직학적 차이 등의 영향 때문에 hwd를 탄화한 경우가 swd를 탄화한 경우보다 비표면적은 크고, 평균 pore 지름은 작았다. 예비 탄화 단계에서 대부분의 분해 반응이 일어나므로, 탄화물의 주성분은 탄소였다. 탄화 온도가 $700^{\circ}C$가 될 때까지는 미미하나마 탄화 반응이 지속적으로 일어났으며, 비표면적은 지속적으로 증가하였다. $800^{\circ}C$ 이상에서는 pore filling 및 narrowing 효과에 의하여 비표면적은 감소하였고, 특히 $900^{\circ}C$ 이상에서는 공극의 안쪽에 뿌리를 둔 육각 기둥 형태의 새로운 탄소 구조체가 형성되었다. 탄화물의 흡착 등온선은 type I, 흡착 등온선에서 보인 이력 루프는 type H4로 분류되었다.

• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.539-546
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• 2006

전도성 고분자인 polyethylenedioxythiophene (PEDOT)을 권취형 알루미늄 콘덴서의 고체 전해질 및 음극으로 적용하기 위하여 PEDOT 중합공정 및 절연지 탄화공정 연구를 수행하였다. 단량체로 ethylenedioxythiophene (EDOT), 산화제로 ferric-p-toluenesulfonate를 사용하였다. 권취된 미세 다공성 알루미늄 에칭박 피트 내부에 균일한 PEDOT 전해질 층을 생성하기 위하여 콘덴서 소자를 열처리하여 탄화함으로써 절연지의 섬유조직을 조절하고 이를 통해 중합액의 절연지 집중현상을 억제하여 에칭 피트 내부로의 중합액 함침이 용이하도록 하였다. 탄화온도, 탄화시간에 따라 콘덴서의 용량, 손실, 등가직렬저항, 내열특성이 좌우되었다. 절연지의 두께, 밀도는 탄화공정의 중요한 변수이며 이들 변수에 따라 콘덴서의 특성이 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.106-110
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• 2023

리그닌(lignin)은 고분자와 혼합될 수 있고 탄화도 가능하므로 효용성이 크다. 본 실험에서는, 탄화에 유리한 고분자인 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)과 리그닌을 혼합하여 탄소 전구체(precursor)로 제조하고, 탄화(carbonization)하여 안정한 탄소 필름이 제어된 탄화 과정을 통해 제조되었다. 얻어진 탄화 소재의 형태적, 전기적 특성들이 분석되었으며, 흡착 성능이 실험적으로 제시되었다. 탄소 전구체 복합소재의 형성은 적외선 분광기(Fourier-transform infrared, FT-IR)를 통해 확인하였고, 생성된 탄소 필름의 외형적 특성은 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 고찰하였다. 이를 통해 전구체 필름의 구조적 안정성이 탄화 이후에도 유지됨을 확인하였으며, 필름 내부에 존재하는 리그닌의 흔적도 고찰할 수 있었다. 탄소 필름의 미세 구조는 라만(Raman) 분광기를 통해 분석하였으며, 표면적 및 기공 구조는 BET (Brunauer-Emmett-Teller) 법으로 측정하여, 비교적 균일한 기공이 형성됨을 확인하였다. 탄소 시료의 전기적 특성도 고찰하여, 흡착 소재로서 사용 가능함을 확인하였고, 흡착(adsorption) 테스트를 통해 금속 양이온을 효율적으로 제거할 수 있음을 증명하였다. 본 연구는 해당 분야 향후 연구에 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권2호
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• pp.98-109
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• 2021

극초음속 비행체용 능동냉각시스템의 전체적인 운용 성능을 결정하는 주요 요소는 크게 탄화수소흡열연료, 재생냉각 채널, 시스템 소재 및 구조로 구분되며, 그 중에서도 효율적인 재생냉각시스템 개발을 위한 일련의 연구는 탄화수소 항공유의 흡열반응 성능 향상으로부터 시작된다. 따라서 이전 연구에서는 탄화수소 항공유 자체의 흡열분해 특성에 대한 광범위한 연구 동향을 정리하였으며, 본 연구에서는 그에 대한 후속 연구로서 효과적인 흡열분해 특성 개선 및 성능 향상 방안으로 다양하게 시도되고 있는 촉매 분해와 수증기 개질 연구들에 대한 세부기술 분석을 수행하였다.