• 제목/요약/키워드: 화학적 개질

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일산화탄소의 선택적 산화반응을 위한 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매의 합성과 특성분석 (Preparation and Characterization of $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ Catalysts for Preferential Oxidation of Carbon Monoxide)

  • 이소연;이석희;천재기;우희철
    • 청정기술
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    • 제13권1호
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    • pp.54-63
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    • 2007
  • 고분자 전해질 연료전지에 사용되는 개질 수소 속에는 미량의 일산화탄소가 존재할 수 있으며, 이는 연료전지의 백금 성분의 양극 전극을 비활성화로 이끌며, 그로 인하여 전기 출력이 급격히 떨어지게 된다. 본 연구는 담체의 조성을 달리한 여러 가지 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ (x=0.0-1.0) 촉매들을 합성하고 그들 특성이 분석되었으며, 또한 일산화탄소의 산화반응과 수소 분위기에서의 일산화탄소에 대한 선택적 산화반응을 수행하였다. 이들 촉매들은 수열합성법과 침적-침전법을 조합하여 제조되었으며, XRD, XRF, SEM, TEM, BET, $N_2O$ 분해실험, 산소저장능력 측정 기법 등에 의해 그들의 물리화학적 성질들이 분석되었다. 담체의 조성과 반응물 산소의 과잉정도에 따른 영향들이 여러 반응온도에서 반응활성과 이산화탄소 선택도 등에 의해 조사되어졌다. 합성된 여러 조성을 달리한 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매들 가운데 $Cu/Ce_{0.9}Zr_{0.1}O_2$$Cu/Ce_{0.7}Zr_{0.3}O_2$ 두 가지 촉매는 $170^{\circ}C$ 반응온도 부근의 PROX 반응에서 99% 이상의 CO 전환율과 50% 내외의 선택도를 나타내었다. 이와 같은 비교적 완화된 조건에서의 우수한 활성은 높은 산소저장능력을 지닌 $Ce_xZr_{1-x}O_2$ 담체를 사용함으로서 구리촉매의 산호-환원 활성이 증가한 것에 기인하며, 결국 수소분위기에서의 일산화탄소의 산화 반응에 대한 높은 활성과 선택도를 이끌었다.

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철 기반 촉매의 Fischer-Tropsch 합성에서 γ-Al2O3/SiO2 혼합 지지체 조성의 영향 (Effect of Composition of γ-Al2O3/SiO2 Mixed Support on Fischer-Tropsch Synthesis with Iron Catalyst)

  • 민선기;노성래;유성식
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권3호
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    • pp.436-442
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    • 2017
  • Fischer-Tropsch 합성(F-T 합성)은 석탄, 바이오매스, 천연가스 등을 개질하여 얻은 합성 가스(CO, $H_2$)를 촉매를 이용하여 탄화수소로 전환 하는 기술이다. Fischer-Tropsch 합성에 이용되는 촉매는 활성 금속, 조촉매, 지지체로 구성되는데 이들의 종류와 조성은 반응의 활성 및 생성물 선택도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 ${\gamma}-Al_2O_3$$SiO_2$ 혼합 지지체의 조성이 Fiscsher-Tropsch 반응의 활성과 생성물 선택도에 미치는 영향을 알아 보기위해, ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ 혼합 지지체를(100/0 wt%, 75/25 wt%, 50/50 wt%, 25/75 wt%, 0/100 wt%) 이용하여 함침(impregnation)법으로 철 촉매를 제조하였다. 촉매의 물리적 특성은 질소 물리 흡착 법과 X-선 회절 분석법을 통해 분석 하였고, 고정층 반응기에서 Fischer-Trosch 반응을 $300^{\circ}C$, 20bar에서, 60시간 동안 수행 하였다. 촉매의 물리적 특성 분석 결과 촉매의 BET 표면적은 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 감소하였으며, 촉매 기공의 부피 및 평균 크기는 지지체 조성이 ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ (50/50 wt%)인 경우를 제외 하고 증가하는 경향을 보였다. 또한, X-선 회절 분석법을 통해 ${\alpha}-Fe_2O_3$의 입자 크기를 계산한 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 입자 크기가 감소 하였다. Fischer-Tropsch 합성 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 CO 전환율은 감소 하였으며, C1-C4의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 감소하였으며 이와 반대로, C5+의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 증가 하였다.

전자빔 전조사를 이용한 Polyvinylidene Fluoride 다공막의 친수화 개질 (Hydrophilic Modification of Porous Polyvinylidene Fluoride Membrane by Pre-irradiating Electron Beam)

  • 최용진;이성원;서봉국;김민
    • 멤브레인
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    • 제21권2호
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    • pp.118-126
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    • 2011
  • 본 연구에서는 소수성 표면의 막을 친수화시키는 방법으로 기존의 방법(브렌딩, 화학적처리 및 post-irradiation에 의한 광조사법)의 단점을 극복하기 위해 주고분자에 전자빔을 전조사하는 방법을 제안하였다. 본 연구 제조공정은 4부분으로 구성되며 첫째로 주고분자를 전자빔을 이용하여 수증기 및 공기조건하에서 전조사함으로써 친수기를 도입하는 전구체의 제조공정, 이를 이용하여 도프을 제조하는 도프용액 제조공정, 도프용액을 부직포 위에 캐스팅 하는 캐스팅 공정, 마지막으로 비용매에 침적하여 응고시켜 분리막을 형성시키는 분리막 제조공정으로 이루어진다. 이렇게 제조된 분리막은 기존의 친수화 방법을 통하여 얻어진 다공 분리막에 비하여 보다 균일한 형태의 친수화가 가능하며, 제조공정의 단순화를 꾀할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이를 수행하기 위해 소수성 고분자인 polyvinylidene f1uoride (PVDF)를 75~125 K Gray 범위 선량의 전자빔 (electron beam, EB) 조사하여 전구체를 제조하였다. 제조된 전구체는 FTIR, EDS, DSC 등에 의해 친수기의 도입 및 도입경로를 확인한 결과, 하이드록실기가 친수성기로 도입되었고, 도입경로로는 주쇄의 탈수소화 반응경로에 의해 이루어진 것으로 추론 할 수 있었다. 제조막의 친수화는 접촉각 측정을 통하여 평가하였다.(pristine PVDF로 제조된 막의 접촉각은 약 $62^{\circ}$ 125 K Gray-PVDF로 제조된 막의 접촉각은 $13^{\circ}$). 또한 제조된 PVDF 다공막의 다공성도를 수은압입측정을 통하여 평가하였으며 SEM 이미지를 통하여 몰폴로지 및 표변 공경싸이즈를 관찰하였다. 그들의 결과는 전자빔의 선량이 높게 조사된 PVDF전구체를 사용한 막일수록 공경의 크기 및 다공도(pristine PVDF : 82%, 125 K Gray-PVDF : 63%)가 감소되고 있음을 나타내었다. 순수 투과실험에서도 동일한 경향을 나타내어 pristine PVDF의 경우는 892 LMH, 125 K Gray-PVDF의 경우는 355 LMH의 결과를 얻었다.

뉴질랜드 (Palmerston North) 의 낙농 현황과 번식 및 번식장해에 관한 연구(I) Palmerston North 지역의 낙농 현황과 우유 생산량에 관한 조사 연구 (Studies on Dairy Farming Status, Reproductive Efficiencies and Disorders in New Zealand (I) A Survey on Dairy Farming Status and Milk Yield in Palmerston North Area)

  • 김중계;맥도날드
    • 한국가축번식학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.1-18
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    • 2000
  • New Zealand, Palmerston North 지역의 낙농가 80여 개 낙농가에 1998년 2월부터 1998년 7월까지 우편설문지에 의해 조사되었다. 주어진 질문항목은 1). General characteristics (10개 질의), 2). Milk yield and feed supplementary (7개질의), 3). Reproductive efficiencies (14개 질의), 4). Reproductive disorders (12개 질의) 4개 항목을 포함하는 합계 43개의 질문을 내포하고 있었다. 낙농가의 응답자 38농가 (47.5%)에서 회수된 질의문 4개 항목중 1). 2). 항목에 해당되는 낙농사업에 있어서 일반적인 낙농 사육현황, 보조사료 그리고 우유 생산 등을 집계 분석하여 장단점을 파악하고, 우리나라 낙농인 (특히 제주도)들에게 인식시켜 보다 낳은 경제적 이익을 주기 위한 목적으로 수행된 바 이 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 낙농사육경력은 38개 낙농가 중 기록된 농가가 21개 (45%)였는데, 이중 15년 미만경력이 3농가(7.9%), 15~19년 경력은 7농가 (18.4%), 20~25년의 경험 농가가 6개 농가 (15.8%)였고, 26년 이상 경력을 가진 농가수는 5농가 (13.2%)로 대체로 우리나라보다 경력기간의 길고 많은 경험을 갖고 있는 낙농부국이었다. 낙농가의 노동력 투입에 있어서 주인 자신이 직접 경영하고 있는 농가는 21농가 (55.3%)였으며, Sharemilker에 의존하여 운영하는 농가가 10농가 (26.3%), 그리고 가족노동력이 투입된 2농가 (3.5%), Manager 가 주로 주관하여 운영되는 3농가 (5.3%), 일하는 사람을 두고 있는 농가 18농가 (31.6%)였으며, Part time 인력을 쓰는 농가는 2농가 (3.5%)뿐이고 기타가 1농가 (1.8%)로 나타내고 있었다. 이러한 사항은 낙농농가 당 1.5 인에 해당됨으로 경제적 이익 향상을 위해서 임금투입이 아주 낮았다. 2. 사육기반인 방목지와 경작지를 분석하여 보면 사육규모별 (200, 300, 400두) 방목지는 각각 56, 90, 165.3ha로 평균 107.8ha이었고, 경작지도 각각 51, 78, 165ha로서 사육규모별 차이가 컸다(P<0.01). 이와 같은 결과는 낮은 비용으로 우유를 생산하고 우유제품 95%를 세계 각국으로 수출할 수 있는 기반이 되고 있음을 입증 할 수 있었다. 낙농가의 전반적인 기록여부사항은 응답농가 (38 농가) 중 10농가 (26.3%)가 computer, 벽기록장을 이용하는 농가수가 15농가(39.5%), 그리고 낙농수첩을 사용하고 있는 낙농가는 36농가(95%)로 가장 높았으며, 두 가지로 기록하고 있는 농가 수는 23농가(70%)로 높은 편이었다. 3. 한편, 환경면에 있어서 분뇨 처리 시설 분야는 큰 도시를 제외한, 공해를 인식하지 못할 정도로 깨끗하여 아직은 철저하지 않아서 공해처리는 문제화되지 않고 있었다. 그러므로, Pond system 이 26농가(68.4%)로 제일 많았으며, 다음에 매일 분을 제거하여 쌓아 놓아서 저장해 놓고 유기질 비료로서 이용하는 농가가 8농가(21.1%), 1 농가(2.6%)에서 Bunker system으로 저장되었고 기타의 방법으로 저장하는 것이 3농가(7.9%)로 대부분 유기질 비료가 부족하여 화학 비료를 많이 사용하고 있는 형편이며 한국의 30~40여년 전 환경 상태와 유사하였다. 4. 우유 착유 시설 조사에서는 Harringbone 시설이 33농가(86.9%)였고, 다음으로 Walkthrough 구조가 3농가(7.9%), Rotary system 과 기타 구조식이 각각 1개 농가(2.6%)로 세계 낙농 선진국으로 인정 할 수 있으나, 축사시설은 거의 없고 착유시설만 설치되어 있어서 기후환경의 이점을 최대로 살려 경제성 향상을 시도하고 있었다. 5. 착유일수와 두당, 년간 비유량에 관해서 착유일수는 평균 275일, 건유기간 약 87일로 New Zeal-and 의 평균 착유일수 228일 보다 약 47일정도 긴 결과를 보여주고 있다. 착유두수 당 우유 총생산량을 보면 년간 평균 3,990kg 이었고, 우유 건물량 (ms)은 약 319kg였다. 그리고 매일 두당 우유건물량 (ms)은 평균 1.2kg, 우유량은 15.5kg(건물 12.5%로 환산), 우유지방은 평균 4.83%로 외국의 수치 보다 상당히 높았고, 우유 단백질은 평균 3.57% 이었다. 6. 결론으로 Palmerstone North 지역의 낙농업은 뉴질랜드의 중심지로 목장운영의 경험과 경력 약 20년으로, 우리나라의 6~9년 보다 길고, 전체 호당 평균 사육두수는 약 355두로서, 우리나라 최근 호당 35두에 비하여 차이가 심했다. 목장에는 사육우사는 거의 없고 단지 충실한 착유실만 있을 뿐으로 대부분의 목장은 가축 노동력인 부부 두 사람 (1.5 인)에 의해서 착유가 실시되고 있으며, 특이한 것은 철저히 봄에만 분만 (93%) 을 유도하는 계절번식을 시도하여 착유기간은 240~280일로 겨올동안은 착유를 하지 않고, 당해년 그 무리의 비유량과 body score에 의해서 건유기가 결정되어 휴식기로 들어감으로서 우리나라와는 다방면(경영형태포함)에서 많은 차이점이 있었다. 그리고 젖소에는 전혀 농후사료를 급여하지 않고 완전히 방목을 위주로 사육되기 때문이며 착유량은 약 3,500kg로 우리나라의 절반이지만 집유시 우유량 보다 유지율에 따라서 환금됨으로 유지율이 4,5%로 상당히 높은 수준으로 개량하여 왔으며, 세계에서 가장 낮은 가격의 우유를 생산하는 낙농부국으로서 우리나라도 노동력 절감과 대규모 사육을 위한 실질적인 면은 물론 경영면에 더욱 치중하여야 할 것이다.

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