• 한국환경농학회지
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• 제39권4호
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• pp.289-296
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• 2020

BACKGROUND: There is a need for a revolutionary method to overcome the problem of biochar, which has relatively low adsorption capacity for existing anion pollutants, along with collectively recycling fallen leaves, a kind of forest by-product. Therefore, the objective of this study was to prepare iron-decorated biochar derived from fallen leaves (Fe-FLB), and to evaluate their adsorption properties to Congo red (CR) as anionic dye. METHODS AND RESULTS: The adsorption properties of CR by fallen leaves biochar (FLB) and Fe-FLB were performed under various conditions such as initial CR concentration, reaction time, pH and dosage with isotherm and kinetic models. In this study, Fe-FLB prepared through iron impregnation and pyrolysis of fallen leaves contained 56.9% carbon and 6.3% iron. Congo red adsorption by FLB and Fe-FLB was well described by Langmuir model and pseudo second order model and the maximum adsorption capacities of FLB and Fe-FLB were 1.1 mg/g and 25.6 mg/g, respectively. In particular, it was found that the adsorption of CR was occurred by chemical adsorption process by the outer boundary layer of Fe-FLB. CONCLUSION: Overall, the production of Fe-FLB using fallen leaves and using it as an anion adsorbent is considered to be a way to overcome the problem of biochar with relatively low anion adsorption in addition to the reduction effect of waste.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.901-909
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• 2013

화석연료의 사용량이 증가함에 따라 전 세계적으로 환경오염문제에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 대한 해결책으로 신재생에너지에 대한 관심이 집중되고 있는 가운데 목질계 바이오매스의 연료화가 그 해결책의 하나로 떠오르고 있다. 따라서 본 연구에서는 목질계 바이오매스의 에너지 효율에 큰 영향을 미치는 수분증발 모델을 제시하고 반탄화 온도, 나무의 수분율, 그리고 바이오매스 종류에 따른 특성을 분석하였다. 그 결과, 반탄화 온도가 상승함에 따라 나무의 온도와 수분율은 빠르게 감소하였다. 그리고 반탄화 온도가 423K 이하인 경우에는 나무 수분율의 변화가 거의 나타나지 않았다. 또한 나무의 초기 수분율이 높을수록 숯(charcoal)이 더 느리게 생성될 뿐만 아니라, 아몬드쉘(almond shell)의 경우 가장 많은 숯이 생성되는 것을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권6호
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• pp.357-362
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• 2015

새로운 형태의 $TiO_2$가 합성된 코코넛 껍질 분말 복합체를 제조하기 위해 솔-젤 합성법과 열처리를 사용하였고, 제조된 TCSPC는 MB를 대상으로 제거효율을 평가하였다. TCSPC를 제조하기 위한 최적의 조건은 반응표면분석법의 중심합성설계법을 사용하여 조사하였다. 소성온도가 $400^{\circ}C$에서 $600^{\circ}C$ 증가함에 따라 BET 비표면적은 $254m^2/g$에서 $398m^2/g$로 증가하고 기공용적, 기공률 또한 증가하며, 그 이유는 소성공정 시 발생한 열분해(pyrolysis)에 의해 코코넛 껍질 분말이 가지고 있는 헤미셀룰로우스, 셀룰로우스, 그리고 리그닌과 같은 물질들의 polymerization 반응 때문인 것으로 판단된다. 코코넛 껍질 분말의 양이 10 g에서 20 g으로 증가 할수록 BET 비표면적은 $303m^2/g$에서 $398m^2/g$로 증가하였으며, 30 g으로 증가 시에는 BET 비표면적은 $345m^2/g$으로 감소하는 경향을 나타내었다. Response optimization을 사용하여 얻은 최적의 합성조건은 소성온도 $642^{\circ}C$, 코코넛 껍질 분말 주입량이 22.7 g으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.298-305
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• 2014

석탄에 포함되어 있는 회분은 환경오염을 유발시킬 수 있으며, 고온에서 운전되는 발전 설비에 융착되어 열전달 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 알칼리나 산, 또는 유기 용매를 이용하여 석탄 내의 회분을 제거하기 위한 연구와 함께 무회분 석탄을 이용한 석탄화력 발전 및 석탄가스화 복합발전에 대한 타당성 연구가 활발히 진행 중이다. 따라서 본 연구에서는 200 ppm급 무회분 석탄을 석탄가스화 발전에 이용하기 위해서 필요한 가스화기 운전조건을 ASPEN $Plus^{(R)}$ 공정모사의 민감도 해석을 바탕으로 도출하였다. 특히 석탄가스화 공정은 열분해, 휘발분 연소, 촤 가스화 공정으로 나누어 해석을 진행하였으며, 1.5 톤일급 비용융(non-slagging) 가스화기의 크기 및 운전 조건을 반영하여 모델링 하였다.

• Preventive Nutrition and Food Science
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• 제22권2호
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• pp.131-137
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• 2017

Maximum production of isoquercetin and quercetin simultaneously from rutin by subcritical water hydrolysis (SWH) was optimized using the response surface methodology. Hydrolysis parameters such as temperature, time, and $CO_2$ pressure were selected as independent variables, and isoquercetin and quercetin yields were selected as dependent variables. The regression models of the yield of isoquercetin and quercetin were valid due to the high F-value and low P-value. Furthermore, the high regression coefficient indicated that the polynomial model equation provides a good approximation of experimental results. In maximum production of isoquercetin from rutin, the hydrolysis temperature was the major factor, and the temperature or time can be lower if the $CO_2$ pressure was increased high enough, thereby preventing the degradation of isoquercetin into quercetin. The yield of quercetin was considerably influenced by temperature instead of time and $CO_2$ pressure. The optimal condition for maximum production of isoquercetin and quercetin simultaneously was temperature of $171.4^{\circ}C$, time of 10.0 min, and $CO_2$ pressure of 11.0 MPa, where the predicted maximum yields of isoquercetin and quercetin were 13.7% and 53.3%, respectively. Hydrolysis temperature, time, and $CO_2$ pressure for maximum production of isoquercetin were lower than those of quercetin. Thermal degradation products such as protocatechuic acid and 2,5-dihydroxyacetophenone were observed due to pyrolysis at high temperature. It was concluded that rutin can be easily converted into isoquercetin and quercetin by SWH under $CO_2$ pressure, and this result can be applied for SWH of rutin-rich foodstuffs.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권2호
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• pp.92-98
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• 2017

열분해 현상을 겪는 고분자 복합재료의 내부에서는 기공이 형성되며, 이는 열기계적 거동에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 기공이 형성된 복합재료의 분층형 삼차원 유한요소 모델을 개발하고 이를 이용하여 기공 탄성 및 파손 해석을 수행하였다. 유한요소 모델의 삼차원 확장 효과와 기공이 복합재료 내부에 미치는 영향을 확인하기 위하여 분층수와 기공도에 따른 분층형 유한요소 모델을 사용하였다. 해석 결과로서 유효 탄성 계수 및 기공 탄성 계수는 기공도가 0.5까지 증가함에 따라 최대 74.0%, 442.1%, 분층 수가 5까지 증가함에 따라 최대 98.7%, 37.2% 차이를 보였다. 또한, 초기 및 최종 파손 강도는 기공도에 따라 최대 88.2%, 90.0%, 분층에 따라 최대 87.5%, 171.8%까지 감소함을 확인하였다.

• Carbon letters
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• 제18권
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• pp.49-55
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• 2016

Refuse-derived fuel (RDF) produced using municipal solid waste was pyrolyzed to produce RDF char. For the first time, the RDF char was used to remove aqueous copper, a representative heavy metal water pollutant. Activation of the RDF char using steam and KOH treatments was performed to change the specific surface area, pore volume, and the metal cation quantity of the char. N₂ sorption, Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer (ICP-AES), and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the char. The optimum pH for copper removal was shown to be 5.5, and the steam-treated char displayed the best copper removal capability. Ion exchange between copper ions and alkali/alkaline metal cations was the most important mechanism of copper removal by RDF char, followed by adsorption on functional groups existing on the char surface. The copper adsorption behavior was represented well by a pseudo-second-order kinetics model and the Langmuir isotherm. The maximum copper removal capacity was determined to be 38.17 mg/g, which is larger than those of other low-cost char adsorbents reported previously.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1055-1061
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• 2000

희분식 반응기에서 폐윤활유를 열분해하였을 때 생성된 오일의 타르생성에 관한 속도연구와 오일의 안정화 연구를 수행하였다. 열분해유에서 타르가 생성되는 과정은 직렬반응과 병렬반응이 결합된 lumped kinetic 모델을 제시하여 실험결과와 비교하였다. 제시된 모델로부터 타르를 생성하는 반응속도 결정단계는 열분해 생성유가 중간반응 단계를 거치지 않고 바로 타르가 되는 경로임을 알 수 있었다. 오일의 안정화를 위해 fly ash와 coke를 첨가하였을 때 타르를 생성하는 물질의 제거 및 산화방지 효과가 큰 것을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.28-36
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• 2013

에너지 보안의 위기를 타파하기 위한 가장 많은 관심을 가지고 있는 것 중 하나가 지중 속 매장되어 있는 석탄이다. 본 연구에서는 지중에서 석탄을 직접 채굴을 하지 않고 지중 내 석탄 가스화를 직접 진행할 수 있는 지중 석탄가스화 공정에 대하여 화학 반응 공정 모사를 진행하였다. 본 연구는 1980년대 말에 미국의 Rocky Mountain 1 지중 석탄가스화 프로젝트를 참고로 진행을 하여 기본 모델을 완성하였다. 그리고 산화제 주입조건에 따른 민감도 분석을 통하여 합성가스의 조성 결과를 확인하였다. 반응 모델은 건조, 열분해, 촤 가스화로 나누어 모델이 구현되었고 실제 실험값에서의 생산된 가스량, 가스화 된 탄소량, 가스 수율 등의 값으로 결과를 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.117-117
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• 2010

나노입자 제조 기술이 점차 발전하면서 금속산화물, 반도체용 및 태양전지용, 신소재 등 다양한 응용분야에 사용하고 있다. 따라서 이와 같은 나노입자 제조방법으로는 펄스 레이저 용사법(pulsed laser ablation), 플라즈마 아크 합성법(plasma arc synthesis), 열분해법(pyrolysis), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)법 등과 같은 기상공정이 많이 사용되고 있다. 기상공정은 기존의 공정에 비해 고순도 입자의 대량 생산, 다성분 입자의 화학적 균질성 유지, 비교적 간단하고 깨끗한 공정 등의 장점을 가지고 있다. 기상공정에서 일반적인 입자 형성 메커니즘은 기체 상태의 화학 물질이 물리적 공정 혹은 화학 반응에 의해 과포화상태에 도달하게 되며, 이 때 동질 핵생성(homogeneous nucleation)이 일어나고 생성된 핵(nuclei)에 기체가 응축되고 충돌, 응집하면서 입자는 성장하게 된다. 열분해법은 실리콘 나노입자를 생산하는 기상공정 중 하나이다. 일반적으로 열분해 공정은 지속적으로 열이 가해지는 반응기 내에 반응기체인 $SiH_4$을 주입하고, 운반기체는 He, $H_2$, Ar, $N_2$ 등을 사용하였을 때, 높은 열로 인해 $SiH_4$가 분해되며, 이 때 가스-입자 전환 현상(gas to particle conversion)이 일어나 실리콘 입자가 형성된다. 그러나 입자 형성과정은 $SiH_4$ 농도, 유량, 작동 압력, 온도 등 매우 다양한 요소에 영향을 받는다. 고, 복잡한 화학반응 메커니즘에 의해 명확히 규명되지는 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 복잡한 화학반응을 해석하는 상용코드 CHEMKIN 4.1.1을 이용하여 열분해 반응기 내에서의 실리콘 입자 형성, 성장, 응집, 전송 모델을 만들고 이를 수치해석하였다. 표면 반응, 응집, 전송에 의한 입자 성장 메커니즘을 포함하고 있는 aerosol dynamics model을 method of moment법으로 해를 구하였으며, 이를 실험 결과와 비교하여 모델링을 검증하였다. 또한 반응기의 온도, 압력, 가스 농도, 유량 등의 요소를 고려하여 실리콘 나노입자를 형성하는 최적의 조건을 연구하였다.