• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.55-61
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• 2024

연료전지의 산소환원반응용 백금 촉매의 높은 비용을 극복하기 위하여 나노 구조 제어를 통한 고성능의 백금 합금 촉매 개발 연구가 활발히 수행되고 있다. 본 연구에서는 탄소에 담지된 니켈-니켈 질화물 복합체와 백금 이온 간의 갈바닉 치환 반응 시 용액의 pH 조절을 통한 촉매의 나노구조를 중공형이나 코어-쉘 구조로 제어하는 방법을 제시하였다. X선 회절 분석과 투과전자현미경, 유도결합 플라즈마를 이용한 분석을 통해 합성 조건에 따른 금속의 상태와 함량 및 합금 입자의 형상에 대한 물리적 특성 평가를 수행하였다. 제조된 촉매를 산소환원반응 촉매로 적용하였으며 상용 백금 촉매 대비 1.7배(중공형 촉매) 및 1.9배(코어-쉘 구조 촉매) 개선된 전기화학적 활성 면적 당 활성을 나타내었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.21-27
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• 2015

Hydrogen production from commercial diesel fuels is an attactive option for energy generation purpose due to the low cost and good availability of diesel fuels. However, in order to utilize commercial diesel fuels, the sulfur contents must be removed down to approximately 0.1 ppm level to protect the fuel cell catalysts from poisoning. Commercial catalysts $CoMo/Al_2O_3$ and $NiMo/Al_2O_3$ were tested for HDS (Hydrodesulfurization) of model diesel and commercial diesel. The experimental conditions were $250-400^{\circ}C$ and LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) $0.27-2.12hr^{-1}$. $NiMo/Al_2O_3$ was found to be more effective than $CoMo/Al_2O_3$ in removing sulfur from model diesel. Based on the experimental results of model diesel, commercial diesel fuel purchased from a local petrol station was tested for HDS using $NiMo/Al_2O_3$. The GC-SCD (Gas Chromatography Sulfur Chemiluminescence Detector) results showed that the DMDBT (Dimethyldibenzothiophene) derivatives were fully removed from the commercial diesel fuel proving that HDS with $NiMo/Al_2O_3$ is technically feasible for industrial applications.

• 대한환경공학회지
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• 제34권10호
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• pp.664-670
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• 2012

상용 중유 발전소 배가스에 장기간 노출되어 활성이 현저히 저하된 탈질 SCR 폐촉매를 대상으로 현장 시스템을 모사하여 증류수 및 산성용액에 의한 세척과정을 거쳐 모사된 현장 조건으로 촉매를 재생하였다. 산성용액의 제조조건 및 처리조건에 따른 촉매의 물성변화를 확인하였고 질소산화물($NO_x$) 전환 촉매 활성 실험을 수행하여 촉매성능 변화를 고찰하였다. 촉매의 특성분석은 BET, Porosimeter, EDX (Energy Dispersive X-ray spectrometer), ICP (Inductively Coupled Plasma) 등을 이용하여 수행하였고, $NO_x$ 전환 반응실험은 중유 발전소 배가스를 모사하여 마이크로 반응기에서 SCR 반응을 수행하였다. 촉매특성 분석결과 재생된 촉매의 경우 비표면적은 신품 촉매 대비 95% 이상 회복되었고, $NO_x$ 전환활성은 산성용액 농도 3~6 M 범위에서 신품 촉매 대비 90% 이상을 회복한 것으로 나타났다. 이러한 촉매활성의 향상은 산성용액에 의한 촉매표면의 불순물들이 제거되면서 일어난 결과로 밝혀졌다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권6호
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• pp.252-256
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• 2015

질소산화물 ($NO_X$)은 고정원(화력발전소, 산업시설) 및 이동원(자동차, 선박) 등에서 배출되어지며, 발암물질 및 광화학 스모그의 주범으로 작용하고 있다. 선택적 촉매 환원법(SCR)은 $NO_X$를 제거하는 가장 효율적인 방법이며, 상업용으로 사용되어지는 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$계 촉매에서 $V_2O_5$ 함량은 0.5~3 wt%, $WO_3$ 함량은 5~10 wt%이다. 촉매 성분 중 $V_2O_5$의 경우 $NO_X$ 환원 반응을 통해 촉매 작용을 촉진시키지만, 과량으로 첨가될 경우, $SO_2$에서 $SO_3$로의 산화 반응을 증가시킨다. 본 연구에서는 높은 탈질 효율을 유지시킴과 더불어, 바나듐의 함량을 줄이기 위하여, 그래핀을 바나듐 담지 matrix로 사용하여 나노복합체를 합성하였으며, 합성된 나노복합체를 첨가하여 Honeycomb형 1 inch SCR 촉매를 제조하였다. 제조된 SCR 촉매는 XRD(X-ray Diffraction), XRF(X-ray Fluorescence Spectrometer), BET(Brunauer, Emmett & Teller) 등의 분석을 통해 물성 평가를 진행하였으며, Micro Reactor(MR)를 이용하여 활성평가를 진행하였다. 그 결과, 촉매 상용 운전 온도인 $350^{\circ}C$에서 나노복합체가 첨가된 SCR 촉매의 탈질 효율은 77.1 %로 상용촉매의 탈질 효율인 77.8 %와 유사한 효율을 나타내는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.104-112
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• 2017

해조류로부터 수열 액화 반응을 통해 생성된 원료를 이용하여 수소가스를 생산하기 위해 개질 반응용 상용화 촉매와 $K_2Ti_xO_y$가 첨가된 니켈(Ni) 제조 촉매를 사용하여 반응온도에 따른 수증기 개질 반응을 수행하였다. 반응원료는 해조류 바이오매스를 503 K의 반응온도에서 2시간 동안 수열 액화를 통해 생성된 액화 원료를 사용하였으며, 상용화 촉매(FCR-4-02)와 제조 촉매($Ni/K_2Ti_xO_y-Al_2O_3$, $Ni/K_2Ti_xO_y-SiO_2$, $Ni/K_2Ti_xO_y-ZrO_2/CeO_2$, Ni/$K_2Ti_xO_y$-MgO) 및 반응온도에 따른 수증기 개질 반응의 활성을 비교 연구하였다. 실험결과 제조 촉매 4종 모두 상용화 촉매와 비교하여 반응활성이 높게 나타나는 것이 확인되었으며, 제조 촉매의 지지체에 따라 생성되는 가스의 조성이 달라지는 것이 확인되었다. 특히, 산성이나 염기성을 띄는 $Al_2O_3$와 MgO의 지지체와 중성을 띄는 $SiO_2$의 지지체에서는 CO가 선택적으로 높게 생성이 되었으며 환원성을 띄는 $CeO_2$를 포함하는 지지체에서는 수성가스 전환 반응이 일어나 $CO_2$가 높게 생성됨을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.21-27
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• 2011

메탄올 수증기 개질반응에 대한 적용가능성을 파악하기 위하여 메탄올 합성용 촉매인 ICI-M45와 수성가스 전환반응용 촉매인 MDC-3와 MDC-7을 비교 연구하였다. 또한 수성가스전환 반응에 대한 세 촉매의 비교실험도 수행하였다. 그 결과 MDC-7이 메탄올 수증기 개질반응에서 가장 높은 전화율을 보였으며, $H_2$와 $CO_2$ 생성속도 또한 높게 나타났다. 수성가스 전환반응용 촉매인 MDC-7과 메탄올 합성촉매인 ICI-M45를 이용하여 촉매 충진 방법에 따른 메탄올의 전화율에서의 변화를 살펴본 결과, MDC-7 단독보다 낮은 메탄올의 전화율을 보였다. 수성가스 전환반응에서도 DC- 7, MDC-3, 그리고 ICI-M45의 순으로 반응성이 감소하였다. 상기 두 반응에서 MDC-7이 가장 우수한 이유로는 높은 비표면적과 Cu의 분산도, 그리고 적절한 Cu와 Zn의 비율에 기인함을 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.108-115
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• 2014

셀룰로우스(cellulose)를 5-히드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethylfurfural, 5-HMF)로 직접 전환하기 위해 이온성 액체 용매하에서 다양한 금속염화물과 산 촉매를 비교 연구하였다. 사용한 금속염화물은 Sn(II), Zn(II), Al(III), Fe(III), Cu(II), Cr(III)를 포함한 염화물을 비교하였으며 산 촉매는 산성 이온성 액체를 고정화하여 사용하였다. 비교를 위하여 $H_2SO_4$, HCl, Amberlyst-15와 DOWEX50x8을 사용하였다. 제조한 촉매의 산도와 산 밀도 특성은 Hammett Indicator 지시약을 통하여 분석하였다. 5-HMF의 선택도 및 수율은 반응온도, 반응시간과 촉매 비를 통하여 확인하였다. 사용한 촉매들 중에서 5-HMF의 선택도는 $CrCl_3-6H_2O$와 $SiO_2-[ASBI]HSO_4$를 사용하였을 때에 가장 높게 나타났으며, 상용화 고체 산인 Amberlyst-15와 DOWEX50x8에 비하여 활성이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 5-HMF의 선택도는 산 촉매의 산도와 반응에 사용된 촉매비에 영향이 있음을 확인할 수 있었으며, 반응 중 재수화 반응이 일어나 레불린산(levulinic acid)이 생성된다는 것을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제5권1호
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• pp.18-21
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• 1961

The hydroxydation of the saturated fatty acids in order to prepare hydroxy fatty acids in the presence of catalysts was reported by several workers. The considering commercial applications of this reaction, authors studied on the hydroxydation of natural fats composed of nonhydroxy saturated fatty acids. Tallow and stearic acid were tested with manganese dioxide as catalyst, $110 {\pm}3^{\circ}C,$ and under atmospheric oxygen. The highest hydroxyl values were obtained at 20 hours for tallow, 107.6 and at 14 hours for stearic add, 116.0.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.163-170
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• 2013

$V_2O_5/TiO_2$계 촉매상에서 $NH_3$에 의한 $NO_x$의 선택적환원은 310의 지구온난화지수를 갖는 $N_2O$의 또 다른 인위적인 배출원이 될 수 있는 것으로 보고되고 있으므로, 본 총설은 화석연료를 연소시키는 화력발전소용 상기 촉매상에서 SCR 탈질반응 동안에 $N_2O$ 생성과 관계되는 주요 변수들의 유의성을 다루고자 한다. $NH_3$-SCR 탈질반응에서 $N_2O$ 배출은 $NH_3$ 산화반응에 더하여 반응 중에 존재하는 $NO_x$와 $NH_3$ 간의 부반응을 통해 일어나 이 부반응들의 정도는 SCR 촉매의 활성성분인 $V_2O_5$의 함량과 조촉매의 종류($WO_3$와 $MoO_3$), 반응온도, $NO_2/NO_x$ 비율, 산소농도, 공간속도, 수분함량, 열처리 등과 같은 유입가스 조건과 운전변수 및 화력발전소 현장에 설치된 상용 SCR 탈질공정에서 격은 촉매의 이력에 크게 의존한다. 상기의 모든 변수들이 탈질반응에서 $N_2O$ 생성과 관계된다고 할지라도, 몇몇 핵심변수들이 $N_2O$ 생성에 미치는 영향과 상용 SCR 공정에서 $N_2O$ 생성을 억제할 수 있는 방안이 고찰되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.1-6
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• 2003

Engine emission regulations are becoming more stringent nowadays. In cold transient regime, about 80% THC is exhausted to the atmosphere in the first 200s (US FTP cycles). Accordingly, reducing emission levels in the cold period immediately after the engine start before the catalysts reach their working temperature will be an especially critical factor in meeting more stringent regulations in the future. In this study, the total hydrocarbon quantities are measured using a Fast FID with gasoline fuel for a 4-cylinde. Sl engine, including Secondary Air Injection (SAI) system. Commercial SAI device's direction is reverse to the exhaust flow. In this study, a swirl flow type SAI system which is positioned between the exhaust manifold and exhaust port, was developed. We compared the swirl type secondary air injection with a commercial secondary air injection of .everse flow. The swirl type SAI showed better results in reducing HC by 26% than the commercial flow type SAI of reverse flow which was caused by the better mixing between the exhaust gas and the secondary air.