• 제목/요약/키워드: Catalyst stabilization

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촉매 접촉 분해법을 활용한 바이오오일 개질 연구 동향 (Research and Development Trends on Bio-oil Upgrading via Catalytic Vapor Cracking)

  • 박현주;전종기;박성훈;임진형;손정민;박영권
    • 공업화학
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    • 제20권1호
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    • pp.1-8
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    • 2009
  • 바이오오일은 고부가가치 화학물질이나 차세대 탄화수소 연료 생산을 위한 석유정제시설의 연료로서 사용이 가능하기 때문에 전도유망한 신재생 에너지원 가운데 하나로 상당한 관심을 불러일으키고 있다. 바이오오일을 석유정제시설에 공급하기 위해서는 전처리 과정으로 안정화 공정이 필요하며, 이를 위한 방법 가운데 현재로서는 촉매 접촉 분해법이 잠재성이 가장 높은 것으로 인식되고 있다. 본 총설에서는 촉매 접촉 분해법을 활용한 바이오오일 개질에 관한 최근 연구 동향을 적용된 촉매의 성능과 개질 방법을 중심으로 소개하고자 한다.

Synthesis of Renewable Jet Fuel Precursors from C-C Bond Condensation of Furfural and Ethyl Levulinate in Water

  • Cai, Chiliu;Liu, Qiying;Tan, Jin;Wang, Tiejun;Zhang, Qi;Ma, Longlong
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제54권4호
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    • pp.519-526
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    • 2016
  • Biomass derived jet fuel is proven as a potential alternative for the currently used fossil oriented energy. The efficient production of jet fuel precursor with special molecular structure is prerequisite in producing biomass derived jet fuel. We synthesized a new jet fuel precursor containing branched $C_{15}$ framework by aldol condensation of furfural (FA) and ethyl levulinate (EL), where the latter of two could be easily produced from lignocellulose by acid catalyzed processes. The highest yield of 56% for target jet fuel precursor could be obtained at the optimal reaction condition (molar ratio of FA/EL of 2, 323 K, 50 min) by using KOH as catalyst. The chemical structure of $C_{15}$ precursor was specified as (3E, 5E)-6-(furan-2-yl)-3-(furan-2-ylmethylene)-4-oxohex-5-enoic acid ($F_2E$). For stabilization, this yellowish solid precursor was hydrogenated at low temperature to obtain C=C bonds saturated product, and the chemical structure was proposed as 4-oxo-6-(tetrahydrofuran-2-yl)-3-(tetrahydrofuran-2-yl)-methyl hexanoic acid ($H-F_2E$). The successful synthesis of the new jet fuel precursors showed the significance that branched jet fuel could be potentially produced from biomass derived FA and EL via fewer steps.

가열(加熱)·촉매중합법(觸媒重合法)에 의한 목재(木材)·고분자복합체(高分子複合體) 제조(製造)(I) - MMA에 의한 한국산(韓國産) 주요목재(主要木材)의 복합체특성(複合體特性) (On the manufacturing of WPC (Wood Plastic Composites) with Heat-Catalyst Polymerization (I) - On the characteristics of composites made from monomer Methyl MethacryIate and several commercial woods in Korea)

  • 조남석;조재명;안원영
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제2권3호
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    • pp.3-16
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    • 1974
  • One of the disadvantages of. wood and wood products is their hydroscopicity or dimensional instability. This is responsible for the loss of green volume of lumber as seasoning degrade. Dimensional stabilization is needed to substantially reduce seasoning defects and degrades and for increasing the serviceability of wood products. Recently, considerable world-wide attention has been drawn to the so-called Wood-Plastic Composites by irradiation-and heat-catalyst-polymerization methods and many research and developmental works have been reported. Wood-Plastic Composites are the new products having the superior mechanical and physical properties and the combinated characteristics of wood and plastic. The purpose of this experiment was to obtain the basic data for the improvement of wooden materials by manufacturing WPC. The species examined were Mulpurae-Namoo (Fraxinus, rhynchophylla), Sea-Namoo (Carpinus laxiflora), Cheungcheung-Namoo (Cornus controversa), Gorosae-Namoo (Acermono), Karae-Namoo(Juglans mandshurica) and Sanbud-Namoo (Prunus sargentii), used as blocks of type A ($3{\times}3{\times}40cm$) and type B ($5{\times}5{\times}60cm$), and were conditioned to about 10~11% moisture content before impregnation in materials humidity control room. Methyl methacrylate (MMA) as monomer and benzoyl peroxide (BPO) as initiator are used. The monomer containing BPO was impregnated into wood pieces in the vacuum system. After impregnation, the treated samples were polymerized with heat-catalyst methods. The immersed weights of monomer in woods are directly proportionated to the impregnation times. Monomer impregnation properties of Cheungcheung-Namoo, Mulpurae-Namoo and Seo-Namoo are relatively good, but in Karae-Namoo, it is very difficult to impregnate the monomer MMA. Fig. 3 shows the linear relation between polymer retentions in wood and polymerization times; that is, the polymer loadings are increasing with polymerization times. Furthermore species, moisture content, specific gravity and anatomical or conductible structure of wood, bulking solvents and monomers etc have effects on both of impregnation of monomer and polymer retention. Physical properties of treated materials are shown in table 3. Increasing rates of specific gravity are ranged 3 to 24% and volume swelling 3 to 10%. ASE is 20 to 46%, AE 14 to 50% and RWA 18 to 40%. Especially, the ASE in relation to absorption of liquid water increases approximately with increase of polymer content, although the bulking effect of the polymerization of monomer may also be influential. WPCs from Mulpurae-Namoo and Cheungcheung-Namoo have high dimensional stability, while its of Karae-Namoo and Seo-Namoo are-very low. Table 4 shows the mechanical properties of WPCs from 6 species. With its specific gravity and polymer loading increase, all mechanical properties are on the increase. Increasing rate of bending strength is 10 to 40%, compression strength 25 to 70%, ;impact bending absorbed energy 4 to 74% and tensile strength 18 to 56%. Mulpurae-Namoo and Cheungcheung-Namoo with high polymer content have considerable high increasing rate of strengths. But incase of Karae-Namoo with inferior monomer impregnation it is very low. Polymer retention in cell wall is 0.32 to 0.70%. Most of the polymer is accumulated in cell lumen. Effective. of polymer retention is 58.59% for Mulpurae-Namoo, 26.27% for Seo-Namoo, 47.98% for Cheungcheung-Namoo, 25.64% for Korosae-Namoo, 9.96% for Karae-Namoo and 25.84% for Sanbud-Namoo.

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가축 사체 매몰지 침출수 처리를 위한 Fenton 산화공정의 최적조건 (Optimal Condition of Operation Parameter for Livestock Carcass Leachate using Fenton Oxidation Process)

  • 안상우;정영철;유지영;민지은;이시진;박재우
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제18권1호
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    • pp.26-35
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    • 2013
  • Outbreak of animal infectious diseases such as foot-and-mouth disease, avian influenza are becoming prevalent worldwide. For prevent the further infection, tremendous numbers of the infected or culled stocks are buried around farm. This burial method can generate a wide range of detrimental components such as leachate, nutrient, salt, and pathogenic bacteria, consequently. In this study, for the stabilization of livestock carcasses leachate, advanced oxidation processes utilizing the Fenton reaction was investigated in lab-scale experiments for the treatment for $COD_{Cr}$ of livestock carcass leachate. $COD_{Cr}$ reduction by the Fenton oxidation was investigated response surface methodology using the Box-Begnken methods were applied to the experimental results. A central composite design was used to investigate the effects of the independent variables of pH ($x_1$), dosage of $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ ($x_2$) and dosage of $H_2O_2$ ($x_3$) on the dependent variables $COD_{Cr}$ concentration ($y_1$). A 1 M NaOH and $H_2SO_4$ was using for pH control, $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ was used as iron catalyst and NaOH was used for Fenton reaction. The optimal conditions for Fenton oxidation process were determined: pH, dosage of $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ and dosage of $H_2O_2$ were 3, 0.6 g (0.0151 M) and 7 mL(0.259 M), respectively. Statistical results showed the order of significance of the independent variables to be pH > initial concentration of ferrous ion > initial concentration of hydrogen peroxide.

초희박 직접분사식 가솔린 엔진용 삼원촉매의 운전조건에 따른 배기저감 특성 (Emission Reduction Characteristics of Three-way Catalyst with Engine Operating Condition Change in an Ultra-lean Gasoline Direct Injection Engine)

  • 박철웅;이선엽;이의형;이장희
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권9호
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    • pp.727-734
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    • 2015
  • 세계적으로 유가 상승에 따른 내연기관의 에너지 변환 효율을 높이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가솔린엔진에서 높은 열효율을 실현하기 위해서는 희박연소에 의한 비열비의 증가 및 단열화염온도의 저감에 의한 열효율 향상이 필수적이다. 직접분사식 가솔린 엔진은 연료를 직접 연소실에 공급하고 정밀한 연소제어를 통해 희박 연소가 가능하게 하지만 희박연소 한계의 확대와 안정된 희박연소제어가 요구된다. 희박연소 엔진에 대한 삼원촉매의 배출가스 저감특성은 높은 공기과잉률 및 낮은 배기가스 온도로 인해 매우 제한적이다. 이에 효과적인 삼원촉매의 개발을 위해 승용 차량용 엔진의 주요 연비시험 운전조건인 2000 rpm BMEP 2bar 조건에서 공기과잉률의 변화에 따른 배출가스 반응 및 생성 특성을 비교하였다. 희박연소 조건에서 $NO_2$가 생성되었으며, $NO_2$의 비율은 공기과잉률이 증가할수록 증가하고 $N_2O$는 감소하였다.

멜라민계 고유동화제의 다양한 조건에서의 합성 및 응용 (Synthesis and Application of Melamine-Type Superplasticizer at the Different Synthetic Conditions)

  • 윤성원;신경호;노재성
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제17권5호
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    • pp.811-818
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    • 2005
  • 플래쉬 콘크리트의 유동성 및 유동성 감소는 유기 화학혼화제의 종류에 영향을 받는다는 것은 잘 알려져 있다. 유기화학 혼화제는 콘크리트의 물성을 증가시킬 수 있다. 술포네이트 나프탈렌 포름알데하이드(SNF, Sulfonated Naphthalene-Formaldehyde) 고유동화제(superplasticizer)가 대표적으로 많이 사용되고 있으나, 유동성 감소의 문제점이 있다. 본 연구에서는 술포네이트 멜라민 포름알데하이드(SFM, Sulfonated Melamine-Formaldehyde) 고유동화제를 합성하여 SNF 고유동화제의 물리적 특성을 보완하고자 한다. SNF계 고유동화제를 4단계로 나누어 반응을 진행하였고, Step.1은 hyydroxymethylation 단계이고, Step.2는 sulfonation단계이고, Step.3은 중합단계이고, Step.4는 안정화 단계이다. SMF 고유동화제의 합성은 pH, 반응온도 및 반응시간에 영향을 받는다 본 합성에서 우리는 멜라민과 포름알데하이드의 몰비를 1:3, 1:4로 변화시키고, Step. 3에서 촉매의 양을 조절하면서 반응을 진행하였다. 그리고, SMF 고유동화제 및 SNF계 고유동화제와 혼합한 시료에 대해서 시멘트 대비 0.5, 1.0, 1.5wt% 첨가하여 물리적 특성을 비교하였다. 고유동화제를 첨가한 시료는 첨가하지 않은 시료 CEM보다 높은 압축강도, 슬럼프 값을 나타내었고, 미세한 기공과 낮은 기공율을 보였다.

망간산화물에 의한 방향족 유기화합물의 산화-공유결합반응 및 이를 이용한 오염토양 정화기법 (Oxidative-Coupling Reaction of Aromatic Compounds by Mn Oxide and Its Application for Contaminated Soil Remediation)

  • 강기훈;신현상;남경필
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제12권5호
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    • pp.115-123
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    • 2007
  • 토양환경내 오염물질의 고정화 현상은 오염물질의 거동을 결정하는 주요 과정중 하나이다. 특히 생물화학적 반응에 대해 비가역적이며, 이로부터 오염물질의 독성도 동시에 제거되는 산화-공유결합반응에 의한 고정화 반응은 오염물질의 주요한 자연정화 메커니즘중 하나일 뿐만 아니라, 이를 공학적으로 응용함으로써 기존의 분해에 의존해 오던 정화 방법에 비해 보다 효과적으로 오염토양 및 지하수의 복원에 적용될 수 있다. 특히 이러한 산화-공유결합반응을 일으키는 촉매로서의 역할을 하는 망간산화물은 미생물 자체, 혹은 미생물을 포함한 균류, 식물체 등으로부터 추출한 산화-환원 효소를 이용하는 것에 비해 실용적인 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. 이에 본고에서는 망간산화물을 이용한 유기오염물질의 정화 기작에 대한 최근의 다양한 연구 결과들을 정리하였다. 특히 망간산화물에 대해 반응성을 가지지 않는 안정한 유기오염물의 처리를 위한 관련 연구로서 반응매개체를 적용한 사례와, PAHs 처리기법, $Fe^0$를 이용한 환원 전처리 등 적절한 전처리 기법과의 조합에 의한 처리방법 등에 대한 연구결과를 소개하였으며, 이로부터 보다 광범위한 적용 가능성을 제시하고자 하였다. 자연계 내에서 일어나는 탄소의 순환과정을 고려할 때 산화-공유결합 반응에 의한 고정화 및 안정화 반응은 특히 분해에 대해 높은 내성을 가지는 방향족 유기오염물질의 제거에 보다 효과적으로 적용될 수 있는 친환경적 기법으로 사용될 수 있을 것이다.

옥세탄 고폭 화약류의 중합반응에 관한 분자 궤도론적 연구 (A Study Based on Molecular Orbital Theory of Polymerization of Oxetane High Explosives)

  • 김준태
    • 공업화학
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    • 제20권2호
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    • pp.159-164
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    • 2009
  • 제5류 위험물에 속하며 폭발성기를 가진 azido기$(-CH_2N_3)$, nitrato기$(-CH_2ONO_2)$ 그리고 hydrazino기$(-CH_2N_2H_3)$로 치환된 옥세탄 고폭 화약류의 단량체들을 산 촉매하의 중합반응에 관하여 반응성, 반응메카니즘, 반응과정에 대하여 알아보고자 형식전하, 생성열, 에너지 준위를 반경험적인 MINDO/3, MNDO, AM1 방법 등을 사용하여 이론적으로 고찰하였다. 옥세탄 고폭 화약류의 친핵성 및 염기성은 옥세탄 산소원자의 음전하크기로 설명할 수 있고, 산 촉매하의 중합반응은 성장단계에서 옥세탄의 반응성은 중심 탄소원자의 양전하크기와 친전자체의 낮은 LUMO 에너지에 좌우됨을 알 수 있었다. 옥세탄 고폭 화약류의 전환되는 과정은 oxonium 이온과 carbenium이온의 안정화 에너지(13.90~31.02 Kcal/mole)를 비교하여 보면 carbenium 이온이 더 유리함을 예측 할 수 있었다. 또한, 평형상태에서 oxonium 이온과 carbenium 이온의 농도가 반응 메카니즘을 좌우하며, 산 촉매하의 중합반응 형태와 계산을 기초로 하여 빠른 평형을 예상하여 볼 때 선폴리머(prepolymer) 성장단계에서 $S_N1$ 메카니즘이 $S_N2$ 메카니즘보다 빠르게 반응 할 것으로 예측되었다.

Ni계 이원금속 촉매에 의한 혼합 바이오오일의 안정화를 위한 수소첨가 반응 (Hydrotreating for Stabilization of Bio-oil Mixture over Ni-based Bimetallic Catalysts)

  • 이성찬;;우희철
    • 청정기술
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    • 제27권1호
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    • pp.69-78
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    • 2021
  • 팜유(palm oil)와 캐슈넛 껍질액(cashew nut shell liquid, CNSL)과 같은 식물유는 한국에서 수송용 바이오-디젤 혹은 발전용 바이오-중유의 주요 원료로서 사용되고 있다. 그러나, 이들은 탄화수소의 이중결합에 의한 높은 불포화도와 더불어 카르복실산에 기인한 높은 산소의 함량으로 인하여 연료유로서의 적용 범위에 한계가 있다. 이러한 관점에서, 본 연구는 팜유와 CNSL이 1/1 v/v%으로 이루어진 혼합 바이오오일에 포함된 불포화탄화수소를 포화시키고 산소 성분을 제거하기 위한 수소화처리 반응을 단일금속촉매(Ni과 Cu)와 이원금속촉매(Ni-Zn, Ni-Fe, Ni-Cu Ni-Co, Ni-Pd와 Ni-Pt) 들을 적용하여 완화된 반응조건(온도 250 ~ 400 ℃, 압력 5 ~ 80 bar와 LHSV 1 h-1) 하에서 수행하였다. Ni 활성성분에 대한 귀금속과 전이금속의 첨가는 수소화반응(HYD)과 탈산소반응(HDO)의 두 반응에 대한 활성을 증가시키는 시너지 효과를 보였다. 가장 활성이 뛰어난 유망한 촉매는 Ni-Cu/��-Al2O3으로서 Ni/Cu의 원소비가 9/1 ~ 1/4의 넓은 범위에서 HYD반응과 HDO반응에 대한 전환율이 각각 90 ~ 93%와 95 ~ 99%을 보였다. 이와 같이 Ni/Cu의 원소 비율이 넓은 범위에서 일정한 촉매반응활성을 보임에 따라 전형적인 구조비민감성 반응임을 알 수 있다. 그리고, 수소화처리 반응에 의해 정제된 혼합 바이오오일은 원료 혼합 바이오오일에 비해 요오드가, 산가 및 동점도가 크게 낮아졌으며, 고위발열량은 약 10% 증가되었다.

지속가능한 정책서민금융체계를 위한 정책방안 연구 (The Suggestions for Sustainable Credit Provision Policy System to Overcome Financial Exclusion in Korea)

  • 송치승;박재성
    • 중소기업연구
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    • 제41권4호
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    • pp.87-110
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    • 2019
  • 문재인 정부는 서민금융의 문제를 이전 정부와 달리 포용금융관점에서 바라보고 있지만 이의 성공을 위해서는 구조적이고 지속 가능한 정책서민금융의 실행이 요구된다. 이를 위해서는 과거와 같이 복지와 금융이 혼합된 복지성격의 시혜적 금융제공에서 탈피하여 가용성 및 접근성 중심으로 정책서민금융을 운영하는 것이 필요하다. 또한 정책서민금융이 서민생활의 안정과 서민소득의 증대를 이룰 수 있도록 종래의 빈곤서민을 대상으로 하는 규모 또는 양적 위주의 자금공급에서 벗어나 서민생활의 안정이나 소득 증대를 목표로 삼는 성과중심의 평가도 필요하다. 실제 정책서민금융이 서민생활안정과 소득증대를 목적으로 한다면 일자리를 기반으로 하는 것이 보다 현실적이다. 사회적 경제기업은 이를 가능하게 하는 조직체이다. 사회적 경제기업의 육성은 문재인 정부가 추진하는 소득주도 성장정책과 실업률 감소를 뒷받침하는 인프라가 될 수 있다. 문재인 정부가 서민금융을 한 단계 더 발전시키기 위해서는 이 같은 관점에서 다음과 같은 정책추진이 필요하다 우선 서민금융은 시장실패영역임에 틀림없지만, 가급적 시장원리를 준수하고, 정책서민금융이 민간서민금융을 구축하지 않도록 자생적이며 지속가능한 서민금융정책 운영이 필요하다. 다음으로, 사회적 기업이나 사회적 경제기업에 대한 자금지원은 사회적 가치창출을 위해 자본시장기능을 적극 활용해야 한다. 사회적 가치창출 목적의 사업에도 자본시장의 촉매자본은 민간자본을 유인하는 마중물 역할을 수행한다.