• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.13-20
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• 2011

$SO_2$ has been absorbed and separated selectively by an ionic liquid from $SO_2/O_2$ mixture decomposed from sulfuric acid during the thermochemical SI cycle for the water splitting. In order to design and operate high pressure $SO_2/O_2$ separation system, the solubility of $SO_2$ in [EMIm]$EtSO_4$ (1-ethyl-3-methylimidazolium ethylsulfate) has been measured by Magnetic Suspension Balance at high pressure and temperature. Based on the measured solubility, a pressurized separation system was set up and operated. 194 L/h of $SO_2$($SO_2:O_2$=0.65:1) has been separated with 99.85% of $O_2$ at the vent of absorption tower, which is 22.7% of the theoretically ideal capacity of the system. This discrepancy results from the reduced contact between the gaseous $SO_2$ and the ionic liquid. Increased $SO_2$ supply, scale-up of the absorption column, and a faster ionic liquid circulation speed were suggested to improve the separation capacity.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권4호
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• pp.459-463
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• 2015

This study evaluated the microbial conversion of coconut oil waste, a major agro-residue in tropical countries, into single cell oil (SCO) feedstock for biodiesel production. Copra cake was used as a low-cost renewable substrate without any prior chemical or enzymatic pretreatment for submerged growth of an oleaginous tropical mangrove fungus, Aspergillus terreus IBB M1. The SCO extracted from fermented biomass was converted into fatty acid methyl esters (FAMEs) by transesterification and evaluated on the basis of fatty acid profiles and key fuel properties for biodiesel. The fungus produced a biomass (8.2 g/l) yielding 257 mg/g copra cake SCO with ~98% FAMEs. The FAMEs were mainly composed of saturated methyl esters (61.2%) of medium-chain fatty acids (C12-C18) with methyl oleate (C18:1; 16.57%) and methyl linoleate (C18:2; 19.97%) making up the unsaturated content. A higher content of both saturated FAMEs and methyl oleate along with the absence of polyunsaturated FAMEs with ≥4 double bonds is expected to impart good fuel quality. This was evident from the predicted and experimentally determined key fuel properties of FAMEs (density, kinematic viscosity, iodine value, acid number, cetane number), which were in accordance with the international (ASTM D6751, EN 14214) and national (IS 15607) biodiesel standards, suggesting their suitability as a biodiesel fuel. The low cost, renewable nature, and easy availability of copra cake, its conversion into SCO without any thermochemical pretreatment, and pelleted fungal growth facilitating easier downstream processing by simple filtration make this process cost effective and environmentally favorable.

• 공업화학
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• 제3권3호
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• pp.507-515
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• 1992

본 연구에서는 소성 dolomite와 수증기계의 열화학 반응을 축열식열교환기에 응용하기 위해 충전층 형태의 실험장치에서 축열 및 방열특성에 관한 연구를 수행하였다. 실험 data는 수화반응온도 $150-400^{\circ}C$, 탈수반응온도 $700-800^{\circ}C$ 및 수증기 유량 294, 430, 567 g/hr의 실험조건에서 얻은 결과이다. 본 연구의 실험범위내에서는 소성 dolomite중 MgO가 수화반응 과정중 수화되지 않음을 알았다. 따라서 소성된 dolomite중 MgO는 불활성 물질로 취급할 수 있다. 또한 율속단계는 충전층의 입구와 벽면으로부터, 출구와 중심쪽으로 반응이 진행되므로 반응율속보다는 열전달율속으로 진행된다고 생각된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.479-486
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• 2010

In order to confirm the effect of $HI_x$ solution on Bunsen reaction in Sulfur-Iodine thermochemical hydrogen production process, the reaction was investigated using $HI_x$ solution as a reactant. The phase separation characteristics of reaction with $HI_x$ solution were compared with the reaction using $I_2$ and $H_2O$ as reactants. Firstly, saturation points of $I_2$ in $HI_x$ solution at various temperatures were investigated to determine reaction conditions. With increasing temperature, the amounts of unreacted $I_2$ and $H_2O$ in $HI_x$ solution were increased, while impurities (HI in $H_2SO_4$ phase and $H_2SO_4$ in $HI_x$ phase) in each phase were decreased. The volumes of $H_2SO_4$ phase obtained from Bunsen reaction with $HI_x$ solution was relatively less than those obtained from the reaction with $I_2$ and $H_2O$. The difficulty of phase separation in Bunsen reaction using $HI_x$ solution may be due to the insufficient amount of $H_2O$ existed in $HI_x$ phase after reaction. Therefore, we concluded that the supplement amount of $H_2O$ should be calculated on the basis of the moles of HI and $H_2SO_4$ and added to the reaction system for good phase separation.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.749-758
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• 2011

The present work explores the performance and operation limit of electrodialysis cell for HI concentration in sulfur iodine thermochemical hydrogen production process, For this purpose, the electrodialysis cell was assembled with Nafion 117 as a PEM membrane and two activated carbon papers as the electrodes. HIx solution was prepared with composition of HI: $I_2$: $H_2O$ = 1: 0.5~2.5: 5.2 in molar ratio. The cell and its peripheral apparatus were placed in the specially designed convective oven in order to uniformly maintain the operation temperature. As operation temperature increased, the amount of water transport from anode to cathode increased, thus reducing HI molarity in catholyte. Meanwhile, the current efficiency was constant as about 90 %, irrespective of temperature change. The cell voltage increased with initial $I_2$ mole ratio as well as anolyte to catholyte mole ratio. Moreover the cell voltage overshot took place within 10 h cell operation, which is due to the $I_2$ precipitation inside the cell. From the analysis of $I_2$ mole ratio in the anolyte, it is noted that operation limit (in $I_2$ mole ratio) of the electrodialysis cell, arising from was measured to be 3.2, which is much lower than bulk solubility limit of 4.7.

• 적정기술학회지
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• 제7권1호
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• pp.59-71
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• 2021

하이브리드수열탄화 (Hybrid HTC) 기술은 2가지 이상의 유기성폐기물을 혼합한 특허 받은 열역학 공정으로 공정온도 180~250℃, 압력 20~40 bar에서 반응시간이 2시간 이내이며 에너지 소비가 적고, 폐기물의 부피감소 및 악취 저감효과가 크다. 폐기물 중 대부분의 탄소가 최종 생성물에 축적되므로 유기성 폐기물 고형연료화에 가장 적합한 기술로 평가받고 있다. 본 연구에서는 하이브리드 수열탄화기술을 활용하여 캄보디아 망고 폐기물을 대상으로 온도 및 반응시간의 변화에 따라 발열량 및 수율 등에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 본 연구를 통해 공정변수를 최적화하고, 전공정플랜트의 에너지 효율성을 향상시킬 수 있으며, 수연탄화기술에서 분해되어 가스가 생성되는데 이때 수소(H₂) 및 메탄(CH₄) 등 제조 및 생산기술개발을 할 수 있다. 본 연구 결과를 토대로 망고폐기물(2t/day)실증 물질수지 및 에너지 수지 도출과 함께 경제성도 평가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권2호
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• pp.235-247
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• 2020

Sulfur-Iodine cycle (SI cycle)은 요오드와 황을 첨가하여 최종적으로 물을 열화학적으로 분해하여 산소와 수소를 생산하는 공정으로 황산분해, 요오드화 수소 분해, 분젠반응 등 세가지 반응들로 이루어져 있다. 분젠 반응은 두가지 공정 중간에 존재하므로 두 반응에 필요한 화학물을 조달하는 역할로 이에 대한 상분리 및 반응기에 대한 분석이 중요하다. 본 연구에서는 50 L/hr 수소를 생산하는 pilot scale의 Sulfur-Iodine Cycle 중 분젠 공정에 대한 모사, 민감도 분석, 민감도 분석을 토대로한 각각 상분리기와 분젠 반응기에 대한 최적 조건을 제시하였다. 열역학 물성치의 계산을 위해 Electrolyte Non-Random Two Liquid (ELECNRTL) model 사용하였다. 모델에 대한 신뢰도 확보를 위해서 실제 pilot scale의 공정 데이터와 검증을 수행하였다. 반응기의 종류를 선정하기 위해 Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)과 Plug Flow Reactor (PFR) 동일한 온도 및 부피 변화에서 SO₂ 전환율을 비교하였다. 상분리기 선정을 위해 3상 분리 시스템(기체-액체-액체)과 액체-기체 분리 후 액체-액체 구조에서 H₂SO₄ 상과 HI_X 상에서의 불순물들을 비교하였다. PFR에서 온도, 지름, 길이를 결정 변수로 SO₂ 전환율을 최대화 하기 위한 최적화를 수행하였는데, 온도 121 ℃와 PFR의 지름이 0.20 m 및 길이 7.6 m 일 때 SO₂ 전환율이 98% 최적 결과임을 확인하였다. 기존 pilot scale과 동일한 운전 조건 하에 PFR의 지름 3/8 inch, 길이 3.0 m, 120 ℃ 일 때 인입 몰량인 I₂ 및 H₂O를 결정 변수로 SO₂ 전환율에 대한 최적화를 수행하였을 때, SO₂ 전환율이 10% 일때 H₂O 및 I₂ 의 인입 몰량은 각각 17%와 22%로 감소하였다. 앞선 조업 조건 최적화 조건 (121 ℃, 지름 0.20 m, 길이: 7.6 m) 경우에는 SO₂ 전환율이 98% 일 때 H₂O가 1% 그리고 I₂가 7% 감소하였다. 상분리기에서 HI_X 상내 H₂SO₄ 최소화하는 목적함수에서 그에 상응하는 온도, I₂와 H₂O를 결정 변수로 설정하였을 때, H₂O 몰량이 기존공정보다 17% 감소하고 I₂ 몰량이 24% 감소하였을 때 최소 불순물이 생성하였다.

• 멤브레인
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• 제14권3호
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• pp.201-206
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• 2004

열화학적 IS 공정에서 요오드화수소의 분해에 적용하기 위하여 화학증착법(CVD)으로 제조된 silica 막의 안정성을 HI-$H_2O$ 기상 혼합물에서 평가하였다. Si 원천으로 tetraethoxysilane을 사용하여 서로 다른 CVD 온도로 기공크기가 100 nm인 $\alpha$-alumina를 처리하였다. CVD온도는 $700^{\circ}C$, $650^{\circ}C$, $600^{\circ}C$이었다. $600^{\circ}C$에서 수행한 단일 성분의 투과 실험에서 측정한 막의 $H_2$/$N_2$ 선택도는 CVD 온도 $700^{\circ}C$의 M1 막은 43.2, $650^{\circ}C$의 M2 막은 12.6, $600^{\circ}C$의 M3 막은 8.7을 나타내었다. HI-$H_2O$ 기상 혼합물에서 안정성 실험은 $450^{\circ}C$에서 수행하였는데, CVD 온도 $650^{\circ}C$에서 처리된 막이 다른 온도에서 처리된 막보다 더 안정성이 더 좋은 결과를 얻었다.

• 펄프종이기술
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• 제46권1호
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• pp.18-28
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• 2014

Renewable Portfolio Standards(RPS) is a regulation that requires a renewable energy generated from eco-friendly energy sources such as biomass, wind, solar, and geothermal. The RPS mechanism generally is an obligatory policy that places on electricity supply companies to produce a designated fraction of their electricity from renewable energies. The domestic companies to supply electricity largely rely on wood pellets in order to implement the RPS in spite of undesirable situation of lack of wood resources in Korea. This means that the electricity supply companies in Korea must explore new biomass as an alternative to wood. Palm kernel shell (PKS) and empty fruit bunch (EFB) as oil palm wastes can be used as raw materials used for making pellets after their thermochemical treatment like torrefaction. Torrefaction is a pretreatment process which serves to improve the properties including heating value and energy densification of these oil palm wastes through a mild pyrolysis at temperature typically ranging between 200 and $300^{\circ}C$ in the absence of oxygen under atmospheric pressure. Torrefaction of oil palms wastes at above $200^{\circ}C$ contributed to the increase of fixed carbon with the decrease of volatile matters, leading to the improvement of their calorific values over 20.9 MJ/kg (=5,000 kcal/kg) up to 25.1 MJ/kg (=6,000 kcal/kg). In particular, EFB sensitively responded to torrefaction because of its physical properties like fiber bundles, compared to PKS and hardwood chips. In conclusion, torrefaction treatment of PKS and EFB can greatly contribute to the implement of RPS of the electricity supply companies in Korea through the increased co-firing biomass with coal.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.86-94
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• 2015

반탄화 공정은 약 $250^{\circ}C$정도의 온도에서 진행되는 열화하적 반응으로, 본 반응에 의하여 바이오매스 중에 포함된 헤미세루로스가 분해되고, 휘발성 가스를 생성하여 분리되는 과정이 진행된다. 바이오매스를 반탄화하는 중요한 이유로는 반탄화에 의하여 에너지 집적도(바이오매스 단위 중량에 포함된 열량)가 증가하게 되어 수송 등에 필요한 열량이 감소하는 장점이 있는 반면, 반탄화의 결과로 생산된 반탄화물은 화재 및 분진 폭발의 위험이 높아지는 단점이 있다. 본 연구에서는 바이오매스 연료 중 목질류로서 자연 건조된 폐목재와 초본류로서는 볏짚을 대상으로 약 $200^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$범위의 온도에서 반탄화 실험을 실시하여 반탄화 후 결과물의 연료적 특성을 평가하였다. 특히 C/H(탄소와 수소 비) 및 C/O(탄소와 산소비)는 연료적 특성 중 생물학적 안정성 및 연소시 오염물질(특히 수트, Soot)과 관계되는 요소로서 중요하다. 실험 결과 반탄화에 의하여 C/H는 약 2배 증가하였으며, C/O는 약 3배 증가하였다. 이는 생물학적 안정성은 감소하여 자연적으로 분해(생분해)가 진행되는 어려운 상태로 변화되었으나, 연료 중 수소의 감소에 의하여 휘발성 가스의 생성은 감소할 수 있는 것을 나타낸다. 한편 탄화된 바이오매스의 TGA(Thermogravimetric Analysis)를 실시한 결과, 저온에서의 진행되는 열분해 부분이 상대적으로 감소하였으며, 이는 단순 바이오매스 연료에 비하여 석탄과 연소 특성이 유사할 수 있는 것으로 나타내었다.