• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.231-234
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• 2005

수소 기반의 에너지 사회는 중소규모 분산 발전과 연료 전지 자동차에서 시작될 거라는 예측이 지배적이다. 가정용 고분자 연료전지 시스템은 상업화에 가장 가까운 소규모 분산 발전 시스템중의 하나이며, 에너지기술연구위원에서는 가정용 고분자 연료전지에 수소를 공급하기 위한 천연가스 수증기 개질시스템의 개발을 진행해 왔다. 효율 향상과 제작의 용이성, 그리고 소형화에 초점을 맞추어 개발된 prototype-I은 $2.0Nm^3/hr$의 순수 수소 생산 용량을 가지고 있으며, 수증기 개질기와 수성가스 전이 반응기 수중기 생성 장치, 그리고 반응열 공급에 필요한 버너 등을 이중 동심원관에 통합한 형태이다. 수중기 개질과 수성가스 전이 반응을 거쳐 나오는 개질 가스의 조성은 $72.3\%\;H_2,\;4.8\%\;CH_4,\;0.7\%\;CO,\;22.2\%\;CO_2$이며, 이때 S/C 비율은 2.5였다. 고분자 연료 전지 공급 시 요구되는 CO 농도가 10ppm 이하이기 때문에, 본 시스템에는 선택적 산화 반응기를 2단으로 설치하여 CO. 농도를 10ppm 이하로 낮추어주었다. 전체 시스템의 열효율은 LHV 기준으로 $68\%$. Prototype-I의 운전을 통해 설계 개선안을 도출하였으며, 이를 적용해 제작한 prototype-II가 시험 운전 중이다,. 통합된 개질 시스템에서는 각 단위 반응기사이의 열교환을 최적화하여 단위 반응들이 적정 온도 범위에서 일어나도록 유도하는 것이 중요하다. Prototype-II는 수증기 개질 반응기와 WGS 반응기, 수증기 생성 장치 사이의 열교환율을 향상시켜 농도를 $2.5\%$로 감소시키면서 CO의 농도는 $1\%$이하로 유지하였다. 이 결과를 바탕으로 얻어진 메탄 전환율은 $87\%$이고, 열효율은 LHV 기준으로 $75\%$이다. 아울러 개선점을 적용한 선택적 산화 반응기를 제작하였다. 개질 가스와 산소의 혼합을 유도하고, 반응기 온도의 제어를 통해 선택적 산화 반응의 속도와 선택성을 향상시키고자 한다. 시스템의 운전을 통해 메탄 전환율과 열효율의 개선을 진행할 예정이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.6
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• pp.641-648
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• 2011

Off-gases emitted from the anode of a molten carbonate fuel cell (MCFC) at high temperatures for power generation are used as fuel in catalytic combustion. The heat generated in the catalytic combustor is utilized as the heat for the endothermic reaction required for steam reforming. Among the various operational conditions of the integrated reactor, we varied the inlet gas compositions of the catalytic combustor according to fuel utilization in the MCFC and the ratio of steam to carbon in the reformer. Subsequently, the thermal behaviors and reaction characteristics of the integrated reactor were investigated experimentally. The fundamental data from this experimental study will be useful for the design and fabrication of a more practical integrated reactor in the future.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.60 no.1
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• pp.116-124
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• 2022

In this study, waste air containing ethanol and hydrogen sulfide, was treated by an integrated hybrid system composed of two alternatively-operating UV/photocatalytic reactor-process and biofilter processes of a biofilter system having two units with an improved design (R reactor) and a conventional biofilter (L reactor). Both a pressure drop (△p) per unit process of the integrated hybrid system and a microbe-population-distribution of each biofilter process were observed. The △p of the UV/photocatalytic reactor process turned out very negligible. The △p of the L reactor was observed to increase continuously to 4.0~5.0 mmH₂O (i.e., 5.0~6.25 mmH₂O/m). In case of R reactor, its △p showed the one below ca. 16~20% of the △p of the L reactor. Adopting such microbes-carrying biofilter media with high porosity as waste-tire crumb media, and the improved biofilter design, contributed to △p of this study, reduced by ca. 37~50% and 40~53%, respectively, from the reported △p of conventional biofilter packed with biofilter media of the mixture (50:50) of wood chip and wood bark. In addition, the △p of R reactor in this study, reduced by ca. 80% from the reported △p of conventional biofilter packed with biofilter media of the mixture (75:25) of scoria with high porosity and compost, was mainly attributed to adopting the improved biofilter design. On the other hand, in case of L reactor, the CFU counts in its lowest column was analyzed double as much as those in any other columns. However, in case of R reactor, its CFU counts were bigger by 50% than the one of L reactor and its microbes were evenly distributed at its higher and lower columns of R_dn reactor and R_up reactor. This phenomena was attributed to an even moisture distribution of 50~55% of R reactor at its higher and lower columns. Therefore, R reactor showed superb characteristics in terms of both △p and microbe-population-distribution, compared to L reactor.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.112-121
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• 2005

본 연구는 2003년부터 2005년까지 2년간 에너지관리공단의 선행연구과제로서 진행되었으며 20 Watt 급 소형 연료전지에 수소를 공급할 수 있는 소형의 마이크로 채널 메탄올 개질장치를 개발하는 것을 목적으로 하였다. 개질장치는 개질기 본체, 여기에 반응열을 공급 해주는 촉매 연소기 그리고 연료를 증발시켜 주는 연료증발기의 세부분으로 구성되며 각 반응기의 개발 및 통합을 수행하였다. 반응기는 반응면적을 증가시키기 위하여 폭 $200{\sim}5000{\mu}m$, 필이 $200{\sim}5000{\mu}m$ 규모의 마이크로 채널 유로를 금속 박판을 화학 에칭하여 구현하였으며 이를 수십장 적층하여 전체 반응기를 제작하였다. 마이크로 채널표면에 내부 촉매 지지체를 먼저 코팅한 후 촉매를 코팅하는 방법을 사용하여 담지체 코팅으로 기하학적 표면적 대비 표면적이 10 배 이상 향상되는 우수한 결과를 얻을 수 있었고 촉매의 내구성이 월등히 향상 되었다. 저온 활성 촉매를 사용하여 $350^{\circ}C$ 이하에서 메탄을 전환율 90% 이상을 구현하였다. 실제 운전 후 측정 결과 개질 반응기의 부분별 온도차가 $20^{\circ}C$ 이내로 설계의 우수성을 확인하였다. 촉매 연소기를 이용한 개질 반응열 공급장치를 개발하여 20Watt 급 수소 생산을 위한 개질 반응기에 반응열을 공급하도록 하였다. 이와 함께 촉매 연소기를 이용한 연료 증발열 공급 장치 개발하여 개질기 공급 연료의 90% 이상이 기화되도록 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.264-267
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• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.138-138
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• 2011

GTL(Gas to Liquid) 합성유 생산 공정은 크게 합성가스 개질공정(reformer), FT 반응공정, upgrading 공정으로 구성된다. 본 연구에서는 FT 반응기에 유입되는 합성가스의 생산공정인 개질공정 최적화 시뮬레이션을 수행하였다. 기존에 HYSYS 공정 모사 tool로 구현한 개질공정 모델에 dynamic simulation을 적용하여 공정 운전 시간 변화에 따른 온도/압력/조성의 일정범위 별 생산 가스의 성분비를 모사하고자 한다. Dynamic 공정 시뮬레이션은 모사 대상 공정의 운전 시간 별 결과값 변화를 산출할 수 있는 방법으로 기존 정상상태(steady-state) 시뮬레이션에 비해 현실 공정의 운전 변수를 보다 더 정확하게 반영할 수 있는 장점이 있다. 본 시뮬레이션은 1bpd급 GTL 파일럿 플랜트의 설계 자료를 근거로 수행되었으며, 향후 운전 데이터를 feedback하여 최적의 운전 매뉴얼 도출자료로 활용코자 한다. 아울러, 다음의 시간 변화별 모사 결과 데이터들을 산출하고 공정의 최적운전 조건을 분석하고자 한다. - 시간에 따른 공정의 온도/압력 변화, 이에 연동되는 반응기 출구의 1) $H_2$/CO 비율, 2) $CH_4$ conversion, 3) $CO_2$ conversion 본 연구의 결과 데이터를 1bpd급 GTL 플랜트 내 합성가스 개질공정의 운전조건 최적화에 적용코자 하며, 이는 개질반응기의 안정적인 연속운전을 통한 GTL 통합공정의 운전 효율향상에 기여 가능하리라 기대된다. 향후 개질공정의 후단공정인 FT 합성공정 시뮬레이션 과업과 연계하여 GTL 통합공정 시뮬레이션 및 최적화에 따른 실증 규모의 스케일업 기반 데이터를 마련할 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.60 no.1
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• pp.100-115
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• 2022

In this study, integrated hybrid system (IHS) composed of two alternatively-operating UV/photocatalytic reactor (AOPR) process and biofilter processes of a biofilter system having two units (i.e., R_up and R_dn) with an improved design (R reactor) and a conventional biofilter (L reactor) was constructed, and its transient behavior was observed to perform the successful treatment of waste air containing ethanol and hydrogen sulfide (H₂S). At the IHS-operating stages of HA1, HA2 and HA3T of reversed feed direction, the AOPR process showed not only ethanol-removal efficiencies of 55, 50 and 45%, respectively, but also H₂S-removal efficiencies of 70, 60 and 37%, respectively. In particular, a drastic decrease of H₂S-removal efficiency at the stage of HA3T was observed due to a doubling of H₂S-inlet concentration fed to AOPR from 10 ppmv to 20 ppmv at the stage of HA3T. The order of ethanol-breakthroughs and the order of the magnitude of ethanol-removal efficiencies at the sampling ports of each unit of R reactor at the stages of HA1, HB1, HA2, HB2, and the first half of HA3T, were reversed, respectively, at the stages of the second half of HA3T and HB3T. In case of H₂S, R reactor did not show H₂S-breakthrough as prominent as the ethanol-breakthrough, but showed the trend similar to the ethanol-breakthrough.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.25 no.4
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• pp.364-377
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• 2014

The performances of a coupled reactor in which a steam reformer and a catalytic combustor were mounted simultaneously had been investigated and compared. The combustible offgas exhausted from the anode of SOFC and MCFC were utilized as heat sources for the endothermic steam methane reforming. The catalytic combustion was used in order to burn the combustible offgas. Thermal energy released by the catalytic combustion is directly transferred to the reformer surrounding the combustor. The various operational conditions such as fuel utilization rate, steam to carbon ratio, amount of catalysts, fuel cell loads were changed. And operating variables were comprehensively identified by sensitivity analysis. The fundamental results from this experimental study show the potential abilities of the coupled reactor. Therefore the results will be of help to design and manufacture the more better coupled reactor in the future.

• The Korean Journal of Zoology
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• v.35 no.2
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• pp.136-143
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• 1992

돼지 난포의 폐쇄기 작을 규명하고 폐쇄난포의 판정기준을 보완, 확립하기 위하여 난포의 크기 및 상태 그리고 난소주기에 따라 Acid phosphatase(Acpase)의 활성부위와 활성도를 조사하였다. Acpase의 활성부위는 과립세포와 난포막내층이었고, 반응정도는 난포 :극 대난포와 중난포의 경우 정상군에 비해 폐쇄군에서 강한 반응을 보였다. 황체기난포의 과립세포에서는 중난포와 소난포 모두 반응이 미약하였고, 난포막층에서는 정상군과 폐쇄군 모두 강하게 나타났다. Acpase의 활성도는 난포기 난포의 과립세포에서 난포가 커짐에 따라 증가하였는데 난포막층의 활성도는 감소하였으며 , 폐쇄군이 높은 활성도를 보f:다. 황체기의 경우 반포기와는 달리 과립세포와 난포막층에서 난포가 커짐에 따라 활성도는 감소하였으나 폐쇄군은 역시 높았다. 이상의 결과에서 폐쇄난포의 Acpase의 활성부위와 활성도는 정상난포에 비하여 뚜렷하고 강하여서 이 방법은 폐쇄의 판정기준으로 이용 가능한 것으로 사료된다. 또한 난소주기에 따라 상이한 결과를 나타낸 것은 폐쇄기 작이 서로 다름을 시사하였다.

• The Korean Journal of Zoology
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• v.37 no.2
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• pp.174-181
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• 1994

3 종의 한국산개구리를 사용하여 여포들이 생성하는 스테로이드와 난자의 성숙능이 번식기 근처에서 어떻게 변하는가를 조사하였다. 개구리의 여포를 생체외 배양하면서 이들이 뇌하수체추출물(frog pituitary homogenate, FPH) 혹은 CAMP의 자극으로 생성하는 progesterone(Pa)과 testosterone(T)의 양을 측정하여 이로부터 P4yT의 비율을 구하였으며 여포난자들이 FPH. P4 혹은 12-0-tetrsdecanoyl phorbol-13-acetate(TPA)에 반응하여 성숙을 일으키는 시기를 조사하였다. 북방산개구리의 여포난자는 11월 부터 호르몬에 반응하여 성숙을 일으켰으며 2월에 PJT의 비율이 급격히 증가하였다 참개구리는 5월에 가서of PJT의 비율이 현저히 증가하고 FPH에 반응하여 성숙을 일으켰다. 그러나 P4에 의한 난자성숙은 3월부터 시작하였다 옴개구리는 7월에 P4/T 비율의 증가가 있었으며 이때부터 또한 TPA에 반응하여 난자의 성숙을 일으켰다 따라서 3종의 개구리에서 모두 각각의 번식기 근처에서 PJT의 비가 급격히 증가하고 또한 성숙능이 생긴다는 것을 알 수있었다.