• Journal of Energy Engineering
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• v.16 no.2
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• pp.58-63
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• 2007

In recent years, the technologies for the production of synthetic fuel from natural gas have been attracting considerable interest because of high oil prices. While oil prices remaining high, GTL (Gas-to-Liquids) technology would provide an attractive option for utilizing gas resources. Furthermore, GTL fuels contain almost zero sulfur and low aromatics and have a very high cetane so that they are estimated to be environmentally friendly diesel fuels able of meeting the advanced fuel specifications of the 21st century. GTL process generally consists of three primary steps: synthesis gas production from natural gas reforming, hydrocarbon production from synthesis gas by Fischer-Tropsch (F-T) synthesis, product upgrading by hydrocracking/hydroisomerization. This paper presents a brief summary of GTL technology and worldwide development trend about it focusing on the reforming of natural gas and the F-T synthesis.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2012.03a
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• pp.260-266
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• 2012

Syngas and hydrogen from the $CeO_2/ZrO_2$ coated foam devices were investigated under simulated solar radiation. The $CeO_2/ZrO_2$ coated SiC, Ni and Cu foam device were prepared using drop-coating method. Syngas production step was performed at $900^{\circ}C$, and hydrogen production process was performed for ten repeated cycles to compare the CeO2 conversion in syngas production step, $H_2$ yield in hydrogen production step and cycle reproducibility. The produced syngas had the $H_2$/CO ratio of 2, which was suitable for methanol synthesis or Fischer-Tropsch synthesis process. In addition, syngas and hydrogen production process is one of the promising chemical pathway for storage and transportation of solar heat by converting solar energy to chemical energy. After ten cycles of redox reaction, the $CeO_2/ZrO_2$ was analyzed using XRD pattern and SEM image in order to characterize the physical and chemical change of metal oxide at the high temperature.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2012.03a
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• pp.463-469
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• 2012

Solar thermochemical syngas and hydrogen production process bv redox system of metal oxide was performed under direct irradiation of the metal oxide on the SiC ceramic foam device using solar simulator. $CeO_2/ZrO_2$ nanotube has been synthesized by anodic oxidation method. Syngas and hydrogen production process is one of the promising chemical pathway for storage and transportation of solar heat by converting solar energy to chemical energy. The produced syngas had the $H_2/CO$ ratio of 2, which was suitable for methanol synthesis or Fischer-Tropsch synthesis process. After ten cycles of redox reaction, $CeO_2$ was analyzed using XRD pattern and SEM image in order to characterize the physical and chemical change of metal oxide at the high temperature.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.75-78
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• 2007

천연가스의 수증기 및 이산화탄소 복합 개질은 탄화수소화합물과 이산화탄소를 원료로 사용하여 수소를 생산하는 공정으로, 온실가스로 지목되고 있는 주요 화합물을 수소와 일산화탄소 혼합 가스로 전환시켜 합성 반응 또는 연료전지에 사용할 수 있도록 해준다. 본 연구에서는 $MgAl_2O_4$를 지지체로 하는 니켈계 촉매를 제조하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응에 사용하였으며, 기존의 수증기 개질촉매 적용 시 문제가 되었던 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화를 피할 수 있었다. 개발된 촉매 레시피를 바탕으로 펠릿 촉매를 제조하여 0.1 bpd규모의 Fischer-Tropsch 합성 반응에 적용 가능한 튜브형 반응기에 적용하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응을 실시하였으며, 반응기의 온도 구배, 가스 조성 변화를 관찰하였다. 반응 조건에 따른 촉매 및 반응기의 성능 최적화를 실시하여 최적 촉매 및 반응기 성능을 모색하고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.804-806
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• 2010

Due to the depletion of fossil fuel, high oil price and global warming issue by green house gas such as CO2, clean fuel technologies using biomass, especially BTL (biomass to liquid) technology, have been greatly attracted. This paper has examined F-T catalyst and process which are two backbones of BTL technology. In addition, this paper introduces our BTL pilot plant using Fe based catalyst which has been developed recently in Korea.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.28 no.4
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• pp.176-183
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• 2023

Many countries are striving to reduce carbon emissions with the goal of net zero by 2050. Accordingly, vehicles are rapidly being electrified to reduce greenhouse gases in the transportation sector. However, many organizations predict that internal combustion engines of LDV (light-duty vehicle) will exist even in 2050, and it is difficult to electrify aircraft and large ships in a short time. Therefore, synthetic fuel (i.e., e-Fuel) that can reduce carbon emissions and replace existing fossil fuels is in the spotlight. The e-Fuel refers to a fuel synthesized by using carbon obtained through various carbon capture technologies and green hydrogen produced by eco-friendly renewable energy. The purpose of this study is to compare and analyze the injection and spray characteristics of the simulated e-Gasoline. We mixed the hydrocarbon fuel components according to the composition ratio of the synthetic fuel produced based on the FT(Fischer-Tropsch) process. As a result of injection rate measurement, simulated e-Gasoline showed no significant difference in injection delay and injection period compared to standard gasoline. However, due to the low vapor pressure of the simulated e-Gasoline, the spray tip penetration (STP) was lower, and the size of spray droplets was larger than that of traditional gasoline.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.34 no.1
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• pp.15-22
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• 2023

Recent studies have actively investigated ways to improve the economic feasibility and efficiency of the Fischer-Tropsch process by increasing the yields of the monocyclic aromatic compounds (BTEX). In this study, ethylene was selected as a model of F-T-derived hydrocarbons, and the ethylene-to-aromatics (ETA) reaction was investigated according to changes in acid characteristics, mesopores, and crystallinity of HZSM-5 (HZ5). Fluorinated HZ5 was prepared by calcination followed by impregnation of an aqueous NH₄F solution having different molar concentrations in HZ5, and the structural and chemical properties of F/HZ5 were investigated through Brunauer-Emmett-Teller (BET), solid-state nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), NH₃-temperature-programmed desorption (TPD), and pyridine-IR spectroscopy. The ETA reactions were performed at 673 K under 0.1 MPa, and fluorinating HZ5 by an aqueous NH₄F solution of 0.17 M improved ethylene conversion, BTEX selectivity, and catalytic stability due to acidity, mesopore fraction, and crystallinity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.112.2-112.2
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• 2010

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 기포탑 반응기 내의 물질 거동은 매우 복잡하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 그 현상에 대한 명확한 이해는 어려운 상황이다. 특히 기포탑반응기내에 기체의 포집율(gas hold-up)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기체의 분사 방향에 따른 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 기체 분사는 0.6 mm의 pore가 66개로 구성된 perforated plate를 통해서 이루어졌고, 수직방향, 수평방향, 45도 그리고 수직/수평 조합의 네 가지 분사방향에 대해서 실험을 수행하였다. 반응기는 내경이 0.15 m이고 높이 2.0 m 아크릴 반응기를 이용하였다. 사용된 연속상은 수돗물을 사용하였고 분산상 기체로는 압축 공기를 이용하였다. 전체적인 기체 포집율은 수직방향의 분사방향에서 가장 높게 측정되었다. 그리고 수직/수평의 조합 분사방향의 경우, 기체 포집율이 가장 낮게 관찰되었다. 이것은 분사방향이 수직/수평으로 서로 엇갈릴 경우, 기포간의 충돌 가능성이 높아지고 bubble coalescence가 증가하였기 때문인 것으로 보인다. 실제로 homogeneous flow regime에서 heterogeneous flow regime으로 전환되는 기체선속도는 분사방향이 수직, 45도, 수평, 수직/수평 조합의 순서로 감소하였다. 즉 이 순서로 기체흐름의 와류가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 Dynamic Gas Disengagement(DGD) 분석을 통하여 큰 기포가 발생하기 시작하는 기체 선속도의 변화를 관찰하였다. 이 경우, 예상되듯이 수직/수평 조합에서는 1.5 cm/sec 기체 선속도에서 큰 기포가 발생하기 시작한 반면 수직 방향 분사의 경우에는 2.5 cm/sec의 보다 높은 기체 선속도에서 관찰되기 시작하였다. 이러한 현상들을 종합하였을 때, 기체 분사방향을 수직으로 일정하게 했을 때, 기포간 출동을 최소화하고 와류발생을 최대한 지연시키며 전체 기체 포집율을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.133.1-133.1
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• 2010

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 기포탑 반응기 내의 물질 거동은 매우 복잡하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 그 현상에 대한 명확한 이해는 어려운 상황이다. 특히 기포탑반응기 내에 기체의 포집율(gas hold-up)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 trayed bubble column 반응기에서 tray의 기공크기에 따른 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 실험에 사용된 반응기는 내경이 0.15 m이고 높이 2.0 m의 아크릴 반응기를 이용하였다. 사용된 연속상은 수돗물을 사용하였고 분산상 기체로는 압축공기를 이용하였다. Tray의 기공크기는 1.1 mm부터 14.0 mm까지 변화시키면서 높이별 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 기체 포집율의 변화를 균일흐름 영역과 불균일 흐름 영역에서 그 양상이 다르게 나타났다. 즉 균일계 영역에서는 기공의 크기가 1.1 mm부터 2.9 mm까지 증가시면 기체포집율이 감소하는 반면 2.9 mm 이상에서는 증가하는 것으로 관찰되었다. 반면 불균일 흐름 영역에서는 전반적으로 기공의 크기가 작아질수록 기체포집율이 증가하였다. 또한 각각의 흐흠 영역에서의 기체포집율 증가정도는 확연한 차이를 보이는 것을 알 수 있었다. 이것은 흐름영역의 유체거동에 따라서 기포와 tray 기공사이의 상호작용 메커니즘이 달라지기 때문인 것으로 보인다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.25 no.3
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• pp.247-254
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• 2014

The synthesis of Fischer-Tropsch oil is the catalytic hydrogenation of CO to give a range of products, which can be used for the production of high-quality diesel fuel, gasoline and linear chemicals. Our cobalt based catalyst was prepared Co/alumina, silica and titania by the incipient wet impregnation of the nitrates of cobalt and promoter with supports. Cobalt catalysts was calcined at $350^{\circ}C$ before being loaded into the FT reactors. After the reduction of catalyst has been carried out under $450^{\circ}C$ for 24hrs, FT reaction of the catalyst has been carried out at GHSV of 4,000/hr under $200^{\circ}C$ and 20atm. From these test results, we have obtained the results as following ; in case of 12wt% Co-supported $Al_2O_3$, $SiO_2$ and $TiO_2$ catalysts, maximum activities of the catalysts were appeared at the promoters of Mn, Mo and Ce respectively. The activity of 12wt% $Co/Al_2O_3$ added a Mn promoter was about 3 times as high as that of 12wt% $Co/Al_2O_3$ catalyst without promoters. When it has been the experiment at the range of reaction temperature of $200{\sim}220^{\circ}C$ and GHSV of 1,546~5,000/hr, the results have shown generally increasing the activities with the increase of reaction temperature and GHSV.