• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.344-351
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• 2005

수소에너지는 기존의 석유화학공업의 원료로서 뿐만 아니라 연료전지와 연계하여 소요량이 급속히 증가할 것으로 예측된다. 장기적으로는 재생에너지를 사용한 물 전기분해, 원자력을 이용한 수소 제조가 주목받고 있지만, 안정된 기술이 확보되기까지는 화석연료를 사용한 수소 제조법이 대용량 수소 제조법 중 가장 경제적인 것으로 분석되고 있다. 현재 화석 연료 중 천연가스를 이용한 수증기 개질 수소 제조법이 상업적인 공정으로 채택되고 있으나 $CO_2$ 분리 처리 비용이 경제성 평가에 중요한 항목으로 부각되고 있다. 따라서 천연가스를 이용한 수소 제조에도 다양한 공정이 제안되고 있으므로 천연가스를 원료로 한 수소 제조 기술의 개발 현황을 살펴보았다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권12호
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• pp.2098-2105
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• 2016

Massive reserves of methane ($CH_4$) remain unexplored as a feedstock for the production of liquid fuels and chemicals, mainly because of the lack of economically suitable and sustainable strategies for selective oxidation of $CH_4$ to methanol. The present study demonstrates the bioconversion of $CH_4$ to methanol mediated by Type I methanotrophs, such as Methylomicrobium album and Methylomicrobium alcaliphilum. Furthermore, immobilization of a Type II methanotroph, Methylosinus sporium, was carried out using different encapsulation methods, employing sodium-alginate (Na-alginate) and silica gel. The encapsulated cells demonstrated higher stability for methanol production. The optimal pH, temperature, and agitation rate were determined to be pH 7.0, $30^{\circ}C$, and 175 rpm, respectively, using inoculum (1.5 mg of dry cell mass/ml) and 20% of $CH_4$ as a feed. Under these conditions, maximum methanol production (3.43 and 3.73 mM) by the encapsulated cells was recorded. Even after six cycles of reuse, the Na-alginate and silica gel encapsulated cells retained 61.8% and 51.6% of their initial efficiency for methanol production, respectively, in comparison with the efficiency of 11.5% observed in the case of free cells. These results suggest that encapsulation of methanotrophs is a promising approach to improve the stability of methanol production.

• 한국가스학회지
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• 제15권2호
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• pp.21-26
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• 2011

대형경유차는 수량이 적음에도 불구하고 높은 운행 빈도로 인해 대기오염물질의 높은 비율을 차지하고 있다. 이에 대한 해결책으로 저공해 자동차인CNG(CompressedNatural Gas)버스가 대두되고 있다. CNG차량의 배출가스는 경유에 비해 PM이나 NOx가 크게 감소되는 경향을 보인다. 본 연구에서는 친환경 연료인 CNG에 수소를 혼합한 연료를 이용한 차량에서의 배기가스 후처리 기술에 대해 소개한다. CNG에 수소를 혼합함으로써, 엔진의 연소 효율은 올리고 배기가스를 감소시킬 수 있으나, CNG의 주성분인 메탄 역시 온실가스로서 이에 대한 저감도 필요한 실정이다. CNG엔진에서 배출되는 메탄에 대해 CNG산화촉매를 도입하여 저감 방향을 설정하였으며, 발생하는 NOx에 대해서는 urea-SCR 및HC(HydroCarbon)-SCR을 도입하였다.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.72-78
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• 2020

화석연료의 사용과 바이오가스 생산 과정에서 공기오염과 기후변화문제가 발생된다. 기후변화 주요 원인물질인 이산화탄소와 메탄을 양질의 에너지원으로 전환하는데 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 바이오가스를 양질의 에너지로 전환하고 태양광과 풍력과 같은 연속생산의 문제가 있는 재생에너지와 연계된 태양연료를 생산하기 위해 플라즈마-탄화물 전환장치를 제안하였다. 그리고 이에 대한 가능성을 제시하기 위해 바이오가스 전환에 영향을 미치는 O₂/C비, 전체가스공급량, CO₂/CH₄공급비의 변화에 따른 전환 및 생성가스 특성 파악하였으며 그 결과는 다음과 같다. O₂/C비가 높아질수록 메탄과 이산화탄소의 전환이 증가하였다. 전체가스공급량은 임의 특정 값에서 최대의 전환을 보였다. CO₂/CH₄비 감소할 때 전환율이 증가되었다. 이상의 결과로 볼 때 본 연구에서 새로이 제안된 플라즈마 산화분해-탄화물 가스화 전환에 의한 태양연료 생산의 가능성이 확인되었다. 그리고 O₂/C비가 0.8이고 CO₂/CH₄를 0.67로 하여 전체가스공급량을 40 L min^-1 (VHSV = 1.37)로 공급할 경우 이산화탄소와 메탄 전환이 최대가 되어 생성가스 중 양질의 연료인 수소와 일산화탄소로의 전환이 최대를 보였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제9권2호
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• pp.1-30
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• 1981

알칼리 펄프화중(化中)에 생성(生成)되는 리그닌의 착색구조(着色構造)를 구명(究明)하기 위(爲)하여 바닐린알코올[${\alpha}-^{13}C$] 과이아실 글리세롤-${\beta}$-아릴에테르[${\alpha}-^{13}C$] 혹은 [${\gamma}-^{13}C$] 페닐쿠마란[${\alpha}-^{13}C$] 구조(構造)를 각각(各各) 165$^{\circ}C$에서 1.5~3시간(時間) 알칼리용액을 처리한 후(後) 반응생성물(反應生成物)을 단리(單離) 또는 반응혼합물(反應混合物)을 $^{13}C$-NMR로 조사(調査)한 결과(結果), 바닐린아코올의 알칼리 처리(處理)는 Ca-$C_1$ 및 Ca-$C_5$의 결합(結合)을 갖는 축합체(縮合體)(II-1~5)로 되며, 이들은 공기산화(空氣酸化)에 의(依)해 퀴노이드 공역형구조(共役型構造)(Fig 3-7)로 산화(酸化)되며, 과이아실글리세롤 -${\beta}$- 아릴에테르의 알칼리 처리(處理)는 ${\alpha}$-아릴-${\beta}$-아록시퀴논구조(構造)(IV-15, IV-16) 디과이아실-1, 4-펜탄디엔 ${\beta}$, ${\beta}$' -디아록시스티렌메탄(V-4) ${\beta}$-아록시스티렌메탄(V-6)이 생성(生成)되며 스티렌메탄 구조(構造)는 공기산화(空氣酸化)에 의(依)해 O-퀴논메티드구조(V-8, V-9)로 된다. 페닐쿠마란은 알칼리처리(處理)에 의(依)해 다량(多量)의 스틸벤유도체(誘導體)를 생성(生成)하지만 이스틸벤구조가 퀴논구조로 산화되기 보다는 2량체(量體)(IV-11)로 안정화(安定化)되는 경향(傾向)이 있다. 이상(以上)과 같은 착색구조(着色構造)는 반응기구의 견지에서 알칼리 펄프화중(化中)에 생산되는 중요한 착색구조(着色構造)라고 생각된다.

• 한국표면공학회지
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• 제47권6호
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• pp.347-353
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• 2014

We present a synthesis of single-walled carbon nanotubes(SWNTs) for enhancement of parallel-alignment and density using chemical vapor deposition with methane feed gas. As-purchased ST-cut quartz substrates were heat-treated and line-patterned by electron-beam lithography in order to grow SWNTs with parallel alignment. We investigated the effects of various synthesis parameters such as catalyst oxidation, reduction, and synthesis conditions in order to enhance both tube density and degree of parallel alignment. The condition of $1{\AA}$ of Fe catalyst film, atmospheric oxidation at $750^{\circ}C$ for 10 min, reduction under 400 Torr for 5 min, and growth at $865^{\circ}C$ under 300 Torr yields $33tubes/10{\mu}m$, which is the highest tube density with parallel alignment. Based on the results of atomic force microscope and Raman spectroscopy, it was found that SWNTs have diameter range of 0.8-2.0 nm. We believe that the present work would contribute to the development of SWNTs-based flexible functional devices.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.68-76
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• 2021

Climate change problems occur during the use of fossil fuel and the process of biogas production. Research continues to convert carbon dioxide and methane, the major causes of climate change, into high-quality energy sources. in order to present the performance potential for the novel plasma-recuperative burner reformer, the reforming characteristics for each variable were indentified. The optimal operating condition of was an O2/C ratio of 1.0 and a total gas supply of 20 L/min. At this time, CH4 conversion was 64%, H2 selectivity was 39%, and H2/CO ratio was 1.13, which were the results applicable to the solid oxide fuel cell fuel stack for RPG, or Residential Power Generator. Recirculation of reformed gas increases the amount of H2 and CO, which are combustible gases, especially the amount of H2. As a result, the H2 selectivity is improved, and high-quality gas can be produced.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.648-652
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• 2010

고정층 상압 흐름 반응기에서 메탄의 부분산화반응를 수행하여 메탄으로부터 수소제조 위한 촉매의 활성도를 평가하였고, BET, XPS, XRD를 사용하여 촉매의 특성을 분석하였다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 BET 표면적, Horvath-Kawaze의 기공부피와 기공폭, t-플롯 미세기공 면적과 부피는 각각 $284m^2/g$, $0.233cm^3/g$, 3.9 nm, $30m^2/g$ $0.015cm^3/g$과 $396m^2/g$, $0.324cm^3/g$, 3.7 nm, $119m^2/g$, $0.055cm^3/g$이었다. 촉매는 히스테리시스가 잘 발달된 IV형 임을 $N_2$-흡착등온선으로부터 확인할 수 있었다. XPS분석으로부터 SPK에 Ti와 Zr이 부분 치환된 Ti-SPK과 Zr-SPK의 Si 2p과 O 1s 피크는 SPK의 Si 2p와 O 1s 피크 보다 낮은 결합에너지 쪽으로 화학 이동함을 알 수 있었고, 촉매표면의 Pd의 산화상태는 $Pd^0$와 $Pd^{+2}$이었다. XRD의 결정 피크는 반응 전에 무정형인 촉매가 반응 후에는 결정상으로 변함을 보여주었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 메탄의 전화율과 수소의 선택도는 973 K, $CH_4/O_2$ = 2, GHSV = $8.4{\times}10^4mL/g_{cat}{\cdot}h$. 반응조건에서 각각 77, 84%와 78, 72%이었고, 반응 시작 후 3일까지도 촉매의 활성이 거의 일정하게 유지되었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매는 메탄의 부분산화반응에서 활성도와 열 안정성 및 물리화학적 성질이 우수하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.581-584
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• 2008

중기공성 층상화합물의 촉매 담체를 제조하고, 메탄으로부터 수소를 제조하기 위한 활성도를 평가하기 위해서 고정층 상압 유통식 반응기를 사용하여 Ru(3)/SPK와 Ru(3)/SPM 촉매상에서 메탄의 부분산화반응를 수행하였다. 또한, BET, TEM, TPR를 사용하여 촉매 및 담체의 특성을 분석하였다. 촉매 담체인 실리카 지주 $H^+-kenyaite$(SPK) 와 $H^+-magadite$(SPM)의 BET 비 표면적은 각각 $760m^2/g$와 $810m^2/g$ 이었고, 평균기공크기는 각각 3.0 nm와 2.6 nm 이었다. $N_2$-흡착등온선은 히스테리시스가 잘 발달된 IV형이었으며, TEM으로 중기공성 층상화합물이 잘 만들어졌음을 확인할 수 있었다. Ru(3)/SPK와 Ru(3)/SPM 촉매는 973 K, $CH_4/O_2=2$, $1.25{\times}10^{-5}g-Cat.hr/ml$의 반응조건에서 각각 90%, 87%의 수소의 수율를 얻을 수 있었으며, 약 60시간 까지도 높은 수소 수율을 유지하였다. Ru(3)/SPK와 Ru(3)/SPM 촉매의 TPR 피크는 각각 453K와 413K의 근방에서 비슷한 환원도를 보여주었다. 이러한 분석자료로부터 SPK와 SPM은 산화반응의 촉매 담체로서 구비조건(비 표면적, 열안정성, 평균기공크기 등)를 갖추고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권4호
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• pp.423-430
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• 2015

Aerobic CH₄ oxidation is an important CH₄ sink in landfills. To investigate the distribution and community diversity of methanotrophs and link with soil characteristics and operational parameters (e.g., concentrations of O₂, CH₄), cover soil samples were collected at different locations and depths from the Mengzi semi-aerobic landfill (SAL) in Yunnan Province of southern China. Specific PCR followed by denaturing gradient gel electrophoresis and realtime PCR were used to examine methanotrophs in the landfill cover soils. The results showed that different locations did harbor distinct methanotroph communities. Methanotrophs were more abundant in areas near the venting pipes because of the higher O₂ concentrations. The depth of 20-25 cm, where the ratio of the CH₄ to O₂ was within the range from 1.3 to 8.6, was more conducive to the growth of CH₄-oxidizing bacteria. Type II methanotrophs dominated in all samples compared with Type I methanotrophs, as evidenced by the high ratio of Type II to Type I methanotrophic copy numbers (from 1.76 to 11.60). The total copy numbers of methanotrophs detected were similar to other ecosystems, although the CH₄ concentration was much higher in SAL cover soil. Methylobacter and Methylocystis were the most abundant Type I and Type II methanotrophs genera, respectively, in the Mengzi SAL. The results suggested that SALs could provide a special environment with both high concentrations of CH₄ and O₂ for methanotrophs, especially around the vertical venting pipes.