• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.420-424
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• 2016

본 연구에서는 지속적으로 심각한 대기오염의 문제로 실내 공기청정의 중요성이 대두되는 점을 감안하여 광촉매 단위기술을 개발하고자 건식 박막 공정 중 일반적으로 사용되어지는 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 $WO_3$ 단층막을 증착하였다. 초기 진공도는 $1.8{\times}10^{-6}$ [Torr]를 기준하여 최적의 스퍼터링 공정조건인 RF 100[W], 7[mTorr]진공 조건에서 Ar:$O_2$ 반응가스의 비율을 70[sccm] : 2[sccm]으로 하여 제작된 $WO_3$ 단층막은 380[nm]-780[nm]의 가시광 영역에서 80% 이상의 높고 일정한 광투과 특성을 확인하였다. 공기 청정 효과를 확인 위해 제작된 $WO_3$ 박막의 광촉매 특성을 조사하기 위해 메틸렌블루 내에서의 흡광도 및 농도변화를 광조사 시간 변화에 따라 측정하였다. 그 흡광도 측정결과 시간에 따라 흡광도 특성이 보임을 확인하였고, 5시간 경과 후 기존 메틸렌블루 농도 대비 80% 수준의 농도로 낮아지는 것을 확인하였다. 이런 결과로 부터 스퍼터링법에 의해 제작된 기능성 $WO_3$박막의 광분해 특성을 통해 형광등의 반사갓 혹은 LED등의 렌즈에 활용 된다면 차세대 조명원의 공기청정 효과를 증진시킬 수 있는 박막을 개발하였다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.141-150
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• 2022

가축분뇨의 대량 발생에 따른 환경적 부담을 완화하기 위해 가축분뇨의 열분해를 가축분뇨 처리 방법 중 하나로 제시하였다. 탄소 활용 측면에서, 열분해는 분뇨로부터 유용한 탄소 기반 물질을 생산할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구는 우분 열분해 과정에서 이산화탄소 적용에 따른 합성가스 발생 특성을 연구하기 위해 수행되었다. 실험결과, 이산화탄소 조건에서 600 ℃이상에서 일산화탄소 가스 발생량이 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 이산화탄소와 우분 유래 휘발성물질의 균질반응에 기인한다. 우분 열분해 시 합성가스 증대를 위해, Co/SiO₂를 활용하여 촉매 열분해 실험을 추진하였다. 촉매를 이용한 우분 열분해 시 합성가스인 수소와 일산화탄소가 모든 온도 영역에서 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 이산화탄소가 가축분뇨 열분해를 통한 합성가스 생산에 활용 가능함을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5728-5735
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• 2015

단일챔버 미생물연료전지에 분리막으로 세라믹막과 나피온막을 적용하여 전기발생특성을 분석함으로써 세라믹막의 적용가능성을 구명하고자 하였다. 또한 환원전극으로서 백금촉매가 도포된 탄소천과 일반 탄소천을 사용하여 백금촉매 효과 및 전기발생특성을 비교하였다. 회분식 실험에서 전기발생특성이 가장 안정적인 것은 acetate를 기질로 사용하였을 때였다. Formate는 전기발생특성이 acetate보다 다소 높았으나 불안정하였고 propionate와 butyrate는 acetate에 비하여 전기발생량이 상대적으로 낮았다. 환원전극으로서 백금촉매가 도포되어 있는 탄소천과 일반 탄소천을 비교한 결과 백금촉매가 도포된 탄소천의 전력발생량이 일반 탄소천에 비하여 1.2배 높게 나타났지만 약 5배 정도 비용 차이가 있음을 고려하면 미생물연료전지의 적용에 있어 효율성과 경제성은 함께 고려되어야 할 것으로 판단된다. 분리막으로서 세라믹막과 나피온막을 적용한 미생물 연료전지에서 발생한 평균 전압은 합성폐수를 이용한 실험에서 각각 $523.67mV{\pm}49.41mV$, $424.09mV{\pm}79.95mV$이었다. 미생물연료전지에 분리막으로 세라믹막과 나피온막을 적용하여 전력발생 및 유기물제거효율을 비교한 결과, 세라믹막이 나피온막의 대안이 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.252.1-252.1
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• 2010

These studies convert to useful electricity from swine wastewater and to treat this wastewater. In order to operate the microbial fuel cell(MFC) for the swine wastewater, the anode volume of MFCs was scaled up with 5L in the vacant condition. Graphite felts and low-priced mesh stainless-less as electrode had mixed up and packed into the anode compartment. The meshed stainless-less electrode could also be acted the collector of electron produced by microorganisms in anode. For a cathode compartment, graphite felt loaded Pt/C catalyst was used. Graphite felt electrode embedded in the anode compartment was punched holds at regular intervals to prevent occurred the channeling phenomenon. The sources of seeding on microbial fuel cell was used a mixture of swine wastewater and anaerobic digestion sludge(1:1). It was enriched within 6 days. Swine wastewater was fed with 53.26 ml/min flow rate. The MFCs produced a current of about 17 mA stably used swine wastewater with $3,167{\pm}80mg/L$. The maximum power density and current density was 680 $mW/m^3$ and 3,770 $mA/m^3$, respectively. From these results it is showed that treatment of swine wastewater synchronizes with electricity generation using modified low priced microbial fuel cell.

• 한국환경과학회지
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• 제18권11호
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• pp.1215-1224
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• 2009

This study evaluated the applicability of visible-light-driven N- and S-doped titanium dioxide($TiO_2$) for the control of low-level dimethyl sulfide(DMS) and dimethyl disulfide(DMDS). In addition, a photocatalytic unit(PU)-adsorption hybrid was evaluated in order to examine the removal of DMS and DMDS which exited the PU and a gaseous photocatalytic byproduct($SO_2$) which was generated during the photocatalytic processes. Fourier-Tranform-Infrared(FTIR) spectrum exhibited different surface characteristics among the three-types of catalysts. For the N- and S-doped $TiO_2$ powders, a shift of the absorbance spectrum towards the visible-light region was observed. The absorption edge for both the N- and S-doped $TiO_2$ was shifted to $\lambda$ 720 nm. The N-doped $TiO_2$ was superior to the S-doped $TiO_2$ in regards to DMS degradation. Under low input concentration(IC) conditions(0.039 and 0.027 ppm for DMS and DMDS, respectively), the N-doped $TiO_2$ revealed a high DMS removal efficiency(above 95%), but a gradual decreasing removal efficiency under high IC conditions(7.8 and 5.4 ppm for DMS and DMDS, respectively). Although the hybrid system exhibited a superior characteristic to PU alone regarding the removal efficiencies of both DMS and DMDS, this capability decreased during the course of a photocatalytic process under the high IC conditions. The present study identified the generation of sulfate ion on the catalyst surface and sulfur dioxide(maximum concentrations of 0.0019 and 0.0074 ppm for the photocatalytic processes of DMS and DMDS, respectively) in effluent gas of PU. However, this generation of $TiO_2$ would be an insignificant addition to indoor air quality levels.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.267.2-267.2
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• 2016

Semiconductor photo-catalysis offers the potential for complete removal of toxic chemicals through its effective and broad potential applications. Various new compounds and materials for chemical catalysts were synthesized in the past few decades. As one of the most important II-VI group semiconductors, zinc sulfide (ZnS) with a wide direct band gap of 3.8 eV has been extensively investigated and used as a catalyst in photochemistry, environmental protection and in optoelectronic devices. In this work, the ZnS films and nanostructures have been successfully prepared by wet chemical method. We show that the agglomerates with four successive scales are always observed in the case of the homogeneous precipitation of zinc sulfide. Hydrodynamics plays a crucial role to determine the size of the largest agglomerates; however, other factors should be invoked to interpret the complete structure. In addition, studies of the photocatalytic properties by exposure to UV light irradiation demonstrated that ZnS nanocrystals (NCs) are good photo-catalysts as a result of the rapid generation of electron-hole pairs by photo-excitation and the highly negative reduction potentials of excited electrons. A combination of their unique features of high surface-to volume ratios, carrier dynamics and rich photo-catalytic suggests that these ZnS NCs will find many interesting applications in semiconductor photo-catalysis, solar cells, environmental remediation, and nano-devices.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권3호
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• pp.185-202
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• 2018

Photoelectrochemical (PEC) cells can convert solar energy, the largest potential source of renewable energy, into hydrogen fuel which can be stored, transported, and used on demand. In terms of cost competitiveness compared with fossil fuels, however, both photocatalytic efficiency and cost-effectiveness must be achieved simultaneously. Improvement of cost-effective, scalable, versatile, and eco-friendly fabrication methods has emerged as an urgent mission for PEC cells, and solution-based fabrication methods could be capable of meeting these demands. Herein, we review recent challenges for various nanostructured oxide photoelectrodes fabricated by solution-based processes. Hematite, tungsten oxide, bismuth vanadate, titanium oxide, and copper oxides are the main oxides focused on, and various strategies have been attempted with respect to these photocatalyst materials. The effects of nanostructuring, heterojunctions, and co-catalyst loading on the surface are discussed. Our review introduces notable solution-based processes for water splitting photoelectrodes and gives an outlook on eco-friendly and cost-effective approaches to solar fuel generation and innovative artificial photosynthesis technologies.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.193-195
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• 2007

These days, to change the new & renewable energy change the subject because environmental pollution and exhausted fossil power. The most notable Fuel cells by one of the new & renewable energies are one of very useful power conversion sources. Their advantages are low environmental pollution, highly efficient power generation, diversity of fuels (natural gas, LPG, methanol and naphtha), and reusability of exhaust heat, modularity, and faster installation. PEMFC by one of the Fuel Cells is the energy of new technology which is produced by the electric chemical reaction directly. The essential composition elements of PEMFC stack are membrane electrode assembly (MEA), catalyst, Bipolar Plate. Under the this study, know-how is manufacturing single cell of PEMFC and Study design of Low Voltage, Low Electric Power System by PEMFC Single Cell.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권3호
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• pp.248-253
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• 2017

In this study, we investigate the effect of the diffusion barrier and substrate temperature on the length of carbon nanotubes. For synthesizing vertically aligned carbon nanotubes, thermal chemical vapor deposition is used and a substrate with a catalytic layer and a buffer layer is prepared using an e-beam evaporator. The length of the carbon nanotubes synthesized on the catalytic layer/diffusion barrier on the silicon substrate is longer than that without a diffusion barrier because the diffusion barrier prevents generation of silicon carbide from the diffusion of carbon atoms into the silicon substrate. The deposition temperature of the catalyst and alumina are varied from room temperature to $150^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, and $250^{\circ}C$. On increasing the substrate temperature on depositing the buffer layer on the silicon substrate, shorter carbon nanotubes are obtained owing to the increased bonding force between the buffer layer and silicon substrate. The reason why different lengths of carbon nanotubes are obtained is that the higher bonding force between the buffer layer and the substrate layer prevents uniformity of catalytic islands for synthesizing carbon nanotubes.