• Carbon letters
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• 제15권3호
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• pp.198-202
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• 2014

Amorphous agglomerates of carbon nanospheres (CNS) with a diameter range of 10-50 nm were synthesized using the solution combustion method. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) revealed a densely packed high surface area of $SP^2$-hybridized carbon; however, there were no crystalline structural components, as can be seen from the scanning electron microscopy, HRTEM, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and thermal gravimetric analyses. Electrochemical and thermo catalytic decomposition study results show that the material can be used as a potential electrode candidate for the fabrication of energy storage devices and also for the production of free hydrogen if such devices are used in a fluidized bed reactor loaded with the as-prepared CNS as the catalyst bed.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권2호
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• pp.195-204
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• 2013

While structured packing modules are known to be efficient for surface wetting and gas-liquid exchange in abiotic surface catalysis, this model study explores structured packing as a growth surface for catalytic biofilms. Microbial biofilms have been proposed as selfimmobilized and self-regenerating catalysts for the production of chemicals. A concern is that the complex and dynamic nature of biofilms may cause fluctuations in their catalytic performance over time or may affect process reproducibility. An aerated continuous trickle-bed biofilm reactor system was designed with a 3 L structured packing, liquid recycling and pH control. Pseudomonas diminuta established a biofilm on the stainless steel structured packing with a specific surface area of 500 $m^2m^{-3}$ and catalyzed the oxidation of ethylene glycol to glycolic acid for over two months of continuous operation. A steady-state productivity of up to 1.6 $gl^{-1}h^{-1}$ was achieved at a dilution rate of 0.33 $h^{-1}$. Process reproducibility between three independent runs was excellent, despite process interruptions and activity variations in cultures grown from biofilm effluent cells. The results demonstrate the robustness of a catalytic biofilm on structured packing, despite its dynamic nature. Implementation is recommended for whole-cell processes that require efficient gas-liquid exchange, catalyst retention for continuous operation, or improved catalyst stability.

• 한국가스학회지
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• 제18권4호
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• pp.63-67
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• 2014

Fischer-Tropsch 합성은 주로 긴 carbon 사슬을 가지고 있는 높은 점도의 왁스를 product로 생산한다. 촉매 고정층 반응기를 이용하여 Fischer-Tropsch 합성을 수행할 경우, 왁스는 촉매입자의 표면에서 생산되어 촉매입자 표면에 흡착되어 있다. 이런 왁스의 hold-up 현상이 반응기 전체의 압력강하는 증가시키고 내부 흐름을 막는 문제를 일으킨다. 따라서 반응기 내부에 왁스가 hold-up되는 현상에 대한 모델링을 통해 왁스 hold-up 현상을 최소화 할 수 있는 반응기 및 촉매 입자의 크기를 결정하는 설계 과정이 필요하다. 본 연구에서는 왁스가 hold-up된 촉매 입자와 기체 흐름 사이의 대류 물질 전달 실험 모델을 이용하여 반응기 구조 및 운전 조건을 고려할 수 있는 반응기 내부 왁스 hold-up 모델을 개발하였다. 개발된 모델은 실험 데이터를 제공한 Knochen의 연구 결과와 비교하여 모델의 우수성을 검증하였다. 이 모델을 이용하여 반응기의 길이와 단면이 반응기 내부 왁스 hold-up 현상에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 분석해 보았다.

• 한국대기환경학회지
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• 제22권3호
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• pp.373-381
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• 2006

The catalytic combustion of toluene was investigated on the Cu-Mn oxide catalysts prepared by the deposition-precipitation method. Experiment of toluene combustion was performed with a fixed bed flow reactor in the temperature range of $100{\sim}280^{\circ}C$. Among the catalysts, 1.29Cu/Mn showed the most activity at $260^{\circ}C$. The deposition-precipitation method may be showed the potential to enhance the activity of catalysts. The catalysts were characterized by BET, scanning electron microscopy (SEM), temperature-programmed reduction (TPR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD) techniques. On the basis of catalyst characterization data, the results showed that the surface of catalysts by deposition-precipitation method had uniform distribution and smaller particle size, which enhanced the reduction capability of catalysts. The XRD results showed that $Cu_{1.5}Mn_{1.5}O_{4}$ spinel phase was made by deposition-precipitation method, and increased catalyst activity and redox characteristic. It was assumed that the reduction step of $Cu_{1.5}Mn_{1.5}O_{4}$ spinel phase progressed $Cu_{1.5}Mn_{1.5}O_{4}\;to\;CuMnO_{2},\;and\;Cu_{2}O\;to\;CuMn_{2}O_{4}\;and\;Cu$.

• 신재생에너지
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• 제6권4호
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• pp.30-40
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• 2010

Syngas from gasification of coal can be converted to SNG(Synthesis Natural Gas) through gas cleaning, water gas shift, $CO_2$ removal, and methanation. One of the key technologies involved in the production of SNG is the methanation process. In the methanation process, carbon oxide is converted into methane by reaction with hydrogen. Major factors of methanation are hydrogen-carbon oxide ratio, reaction temperature and space velocity. In order to understand the catalytic behavior, temperature programmed surface reaction (TPSR) experiments and reaction in a fixed bed reactor of carbon monoxide have been performed using two commercial catalyst with different Ni contents (Catalyst A, B). In case of catalyst A, CO conversion was over 99% at the temperature range of $350{\sim}420^{\circ}C$ and CO conversions and $CH_4$ selectivity were lower at the space condition over 3000 1/h. In case of catalyst B, CO conversion was 100% at the temperature over $370^{\circ}C$ and CO conversions and $CH_4$ selectivity were lower at the space condition over 4700 1/h. Also, conditions to satisfy $CH_4$ productivity over 500 ml/h.g-cat were over 2000 1/h of space velocity in case of catalyst A and over 2300 1/h of space velocity in case of catalyst B.

• 한국추진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.1-8
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• 2005

과산화수소를 단일추진제로 사용하는 마이크로 추력기를 위한 실험적 연구를 수행하였다. 연구에서 은 촉매 활성화 방법과 메조스케일 반응기의 성능평가에 관한 실험을 하였다. 시도한 여러 가지 활성 방법 중, $500^{\circ}C$의 수소 환원법의 경우 가장 좋은 반응성을 가짐을 확인 하였다. 추진제의 완전한 분해 조건을 찾기 위해 메조스케일 반응기가 제작되었다. 촉매 베드를 위해 지지체로 20 mm 길이의 유리 웨이퍼를 준비하여 은 촉매를 스퍼터링 하였다. 과산화수소 공급 유량에 따라 반응기내 공간시간이 변하므로 유량을 변화시키며 반웅기 실험을 수행하였고 전환율을 측정 하였다. 20 mm 베드 길이에서 추진제의 완전한 분해를 위해 480초 이상의 공간시간이 요구된다.

• 청정기술
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• 제2권1호
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• pp.60-68
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• 1996

고정층 반응기에서 망간광석을 이용하여 저농도의 일산화탄소 산화제어반응에 대하여 고찰하였다. 고려된 실험변수는 일산화탄소 농도 (500ppm~10000ppm), 산소 농도(500ppm~99.8%)와 촉매의 온도($50{\sim}750^{\circ}C$)이다. 또한 망간광석의 특성은 Thermogravimetric Analysis(TGA), 일산화탄소에 의한 환원, Temperature Programmed Reduction(TPR)실험을 이용하여 규명하였다. 망간광석의 일산화탄소 산화력은 순수이산화망간에 비해서 단위 면적당 높은 산화력과 $750^{\circ}C$까지 가열된 후에도 산화력이 유지될 수 있는 안정된 촉매작용을 보였다. Temperature Programmed Desorption(TPD), TPR 실험과 TG 등의 분석결과 산소의 농도가 낮거나 무산소하에서 망간광석의 격자내 산소가 쉽게 제공될 수 있음을 알 수 있었다. 일산화탄소의 농도가 500~3500ppm일 때 일산화탄소의 반응차수는 0.701이며 3500~10000ppm구간에서 일산화탄소의 농도에 무관한 0차 반응이었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.658-663
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• 2010

석유자원의 고갈에 따라 전 세계적으로 석유대체자원인 석탄, 천연가스 및 바이오매스로부터 합성 연료 및 화학물질을 제조하기 위한 피셔트롭스 반응에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 이러한 피셔트롭스 반응은 주로 스케일 업이 비교적 용이한 고정층 반응기를 사용한 기상반응이 적용되고 있으나, 촉매 기공에서의 확산제어 및 왁스의 생성에 따른 촉매의 비활성화 등의 문제점에 기인하여 최근 들어 초임계 유체를 이용한 반응이 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 피셔트롭스 반응에 관한 담지 촉매 및 반응매체에 관한 좀 더 심도 있는 영향을 고찰하기 위해 다양한 담지촉매를 제조하여 피셔트롭스 반응에 관한 기상반응과 초임계 반응을 비교, 고찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.29-37
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• 2018

5 N 급 단일추진제 추력기를 이용하여 ADN 기반 고성능 친환경 단일추진제의 연소 시험을 수행했다. ADN 기반 추진제 및 촉매의 제작을 진행했으며, DSC-TG 분석을 통한 검증을 진행했다. 연소 시험 시 촉매 반응기 내에서 작은 규모의 연소 불안정 현상이 발생했지만, 촉매 반응기 전단에서의 높은 온도를 관찰하여 제작된 추진제의 촉매 연소가 발생했음을 파악했다. 향후 보다 높은 열적 안정성을 확보하기 위해 추진제의 높은 단열 분해 온도를 견딜 수 있는 촉매의 개발을 수행하고 이를 적용할 예정이다.

• 한국가스학회지
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• 제18권4호
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• pp.56-62
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• 2014

본 연구에서는 촉매가 들어있는 고정층 반응로의 단일 개질관에 대하여 전산 유체 해석(Fluent ver. 13.0)을 수행하여 열/유동 특성을 파악하고, 주입 가스에 따른 추출 가스의 종류를 다공성에 따라 예측하였다. 촉매 형상을 모델링하기 위하여, 개질관 내부에 있는 촉매를 모두 다공성 물질이라고 가정하고, 수정된 Eugun 식을 해석에 적용하였다. 유체의 공극률을 기준으로 0.545, 0.409, 그리고 0.403로 설정하고, 결과를 비 다공성인 경우와 비교하였다. 수치해석 결과, 개질관 벽면의 온도는 흡열반응과 주변 열전달로 인하여 개질관의 온도보다 높게 나타나며, 수소 생성량도 다소 증가했다. 촉매의 공극률이 증가 하게 될 경우, 압력 강하로 인하여 관 중심부 온도 및 수소 생성량이 현저하게 감소하는 경향을 보였다.