• Environmental Engineering Research
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• 제23권3호
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• pp.250-257
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• 2018

We developed new composites by combining the solid waste from Low-Density Polyethylene in the form of plastic bag (PB) and biomass from rice husk (RH),in the form of $(RH)_x(PB)_{1-x}$ (x = (1, 0.9, 0.7, 0.5)), as alternative fuels for electrical energy sources, and for providing the best solution to reduce environmental pollution. Elemental compositions were obtained by using proximate analysis, ultimate analysis, and X-ray fluorescence spectroscopy, and the thermal characteristics were obtained from thermogravimetric analysis. The compositions of carbon and hydrogen from the ultimate analysis show significant increases of 20-30% with increasing PB in the composite. The activation energy for RH is 101.22 kJ/mol; for x = 0.9 and 0.7, this increases by 4 and 6 magnitude, respectively, and for x = 0.5, shows remarkable increase to 165.30 kJ/mol. The range of temperature of about $480-660^{\circ}C$ is required for combustion of the composites $(RH)_x(PB)_{1-x}$ (x = (1, 0.9, 0.7, 0.5)) to perform the complete combustion process and produce high energy. In addition, the calorific value was determined by using bomb calorimetry, and shows value for RH of 13.44 MJ/kg, which increases about 30-40% with increasing PB content, indicating that PB has a strong effect of increasing the energy realized to generate electricity.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.81-86
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• 2013

분진폭발은 플라스틱류, 제약, 목재, 곡물 저장고, 고체연료 및 화학약품의 제조와 같은 다양한 산업에서 발생되고 있다. 본 연구에서는 폐목재를 재활용하여 Particle board를 생산하는 공정의 사이로 분진, 함머밀 분진 및 뉴송 분진을 선택하여 분진폭발 특성을 평가하였다. 실험은 20 L 구형 폭발용기를 이용하여 목재 부유분진의 최대폭발압력, 분진폭발지수, 폭발한하계, 및 최소 점화에너지를 측정하고, 평가하였다. 이들 연구결과는 Particle board를 생산하는 제조공정의 화재 폭발사고 예방을 위한 공정안전 정보로 활용할 수 있을 것이다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제68권
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• pp.187-195
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• 2018

$Sr_{0.92}Y_{0.08}Ti_{1-x}Ni_xO_{3-{\delta}}$ (SYTN) was investigated in the presence of $H_2S$ containing fuels to assess the feasibility of employing oxide materials as alternative anodes. Aliovalent substitution of $Ni^{2+}$ into $Ti^{4+}$ increased the ionic conductivity of perovskite, leading to improved electrochemical performance of the SYTN anode. The maximum power densities were 32.4 and $45.3mW/cm^2$ in $H_2$ at $900^{\circ}C$ for the SYT anode and the SYTN anode, respectively. However, the maximum power densities in 300 ppm of $H_2S$ decreased by 7% and by 46% in the SYT and the SYTN anodes, respectively. To enhance the sulfur tolerance and to improve the electrochemical properties, the surface of SYTN anode was modified with samarium doped ceria (SDC) using the sol-gel coating method. For the SDC-modified SYTN anode, the cell performance was mostly recovered in the pure $H_2$ condition after 500-ppm $H_2S$ exposure in contrast to the irreversible cell performance degradation exhibited in the unmodified SYTN anode.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.165-170
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• 1997

Samples of extruded dispersions of 24 vol.% spherical U-2wt%Mo and U-10wt.%Mo powders in an aluminum matrix were annealed for over 2,000 hours at 40$0^{\circ}C$. No significant dimensional changes occurred in the U-1025.%Mo/aluminum dispersions. The U-2wt.%Mo/aluminum dispersion, however, increased in volume by 26% after 2,000 hours at 40$0^{\circ}C$. This large volume change is mainly due to the formation of voids and cracks resulting from nearly complete interdiffusion of U-Mo and aluminum. Interdiffusion between U-10wt.%Mo and aluminum was found to be minimal. The different diffusion behavior is primarily due to the fact that U-2wt.%Mo decomposes from an as-atomized metastable r-phase(bcc) solid solution into the equilibrium r-U and U$_2$Mo two-phase structure during the experiment, whereas U-10wt.%Mo retains the metastable r-phase structure after the 2,000 hours anneal and thereby displays superior thermal compatibility with aluminum compared to U-2wt.%Mo. In addition, the molybdenium supersaturated in U-10wt.%Mo particles inhibits the diffusion of aluminum atoms along the grain boundary into the particle. Also, the dissolution of only a few Mo atoms in UAL$_3$ retards the formation of the intermediate phase, as Mo atoms need to migrate from new intermetallic compounds to unreacted islands.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권7호
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• pp.573-580
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• 2021

파라핀 왁스는 높은 후퇴율 때문에 하이브리드 로켓의 연료로 많은 각광을 받고 있다. 하지만 파라핀 연료의 연소에서도 비정상적인 저주파수 연소압력 진동이 관찰되고 있는데, 이는 연료 표면에 형성된 액체층과 액적의 유입과 관련이 있는 것으로 추론된다. 본 연구는 액적에 의한 추가적 연소와 저주파수 연소불안정 발생과의 관계를 분석하였다. 한편, 액적의 발생은 관성력과 액체의 표면장력의 비로 정의되는 We수(Weber Number)와 액체층의 Re수(Reynolds Number)에 따라 변화하는 것으로 알려져 있다. 따라서 일차적으로 실험실 규모의 로켓을 사용하여 We수에 따른 연소불안정의 발생여부를 관찰하였다. We수의 조절은 산화제 유량 변화를 통한 관성력의 변화와 LDPE(Low Density Polyethylene) 첨가에 의한 표면장력의 변화를 통해 시도하였다. 저주파수의 연소불안정의 발생은 특정한 We수 이상에서만 관찰되었고 임계 We수가 존재하는 것을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권4호
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• pp.46-53
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• 2021

바이오매스는 자연에서 얻어진 화학적 에너지로 활용할 수 있으며 곡물, 식물, 동물과 미생물 등의 모든 유기체를 말한다. 별도의 처리과정을 거치지 않아도 재생 및 재활용이 가능하여 친환경적이며 주변에서 쉽게 얻을 수 있다는 이점이 있다. 한편, 바이오매스는 열분해 또는 발효 과정을 거쳐 바이오에너지 연료로 활용할 수 있다. 따라서 화석 연료의 고갈과 환경 영향 등의 문제 해결을 위한 대체 에너지 중 하나로 평가되고 있다. 본 연구에서는 바이오매스의 반탄화 처리가 가능한 523~573K의 온도 및 불활성 분위기 조건에서 다양한 바이오매스(톱밥, 볏짚, 쌀겨, 커피박, 폐목재) 내 탄소 함량을 높이는 공정을 진행하였다. 그리고, 반탄화한 바이오매스를 탄소 농도, 연소 거동 등을 조사하여 철강 산업 등에 활용할 수 있는 고체 연료로서의 가능성을 검토하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권2호
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• pp.106-119
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• 2023

Due to global decarbonization movement and tightening of maritime emissions restrictions, the shipping industry is going to switch to alternative fuels. Among candidates of alternative fuel, methanol is promising for decreasing SOx and CO2 emissions, resulting in minimum climate change and meeting the goal of green shipping. In this study, a novel combined system of direct methanol solid oxide fuel cells (SOFC), proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), gas turbine (GT), and organic Rankine cycle (ORC) targeted for marine vessels was proposed. The SOFC is the main power generator of the system, whereas the GT and PEMFC could recover waste heat from the SOFC to generate useful power and increase waste heat utilizing efficiency of the system. Thermodynamics model of the combined system and each component were established and analyzed. Energy and exergy efficiencies of subsystems and the entire system were estimated with participation of the first and second laws of thermodynamics. The energy and exergy efficiencies of the overall multigeneration system were estimated to be 76.2% and 30.3%, respectively. The combination of GT and PEMFC increased the energy efficiency by 18.91% compared to the SOFC stand-alone system. By changing the methanol distribution ratio from 0.05 to 0.4, energy and exergy efficiencies decreased by 15.49% and 5.41%, respectively. During the starting up and maneuvering period of vessels, a quick response from the power supply system and propulsion plant is necessary. Utilization of PEMFC coupled with SOFC has remarkable meaning and benefits.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권2호
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• pp.264-270
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• 2016

음식물류폐기물의 에너지 잠재량은 2,206 천TOE 임에도 대부분 사료화와 퇴비화로 약 85.5%가 재활용 되고 있으며, 해당 시설에서 생산된 제품 중 사료화는 72%, 퇴비화는 61%가 무상판매되고 있다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물을 반탄화 반응을 이용하여 연료화하고자 한다. 하지만 음식물류폐기물만 단독으로 연료화 할 경우 연료적 가치가 낮아짐을 예방하고자 하수슬러지를 일정 비율로 혼합하여 진행하였다. 음식물류폐기물과 하수슬러지의 혼합비율은 10:0, 8:2, 6:4, 5:5로 하였다. 실험 결과 혼합 비율에 상관없이 반응온도 $240^{\circ}C$이상에서 함수율 10% 이하로 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 고정탄소의 경우 반응온도가 높아질수록, 하수슬러지의 비율이 높아질수록 증가하였으며, 초기 1.1%에서 최대 약 36% 로(혼합비율 6:4, 반응온도 $270^{\circ}C$) 측정 되었으며, 발열량의 경우 반응온도 $240^{\circ}C$부터 고형연료제품기준인 3,000Kcal/Kg 이상에 만족하는 발열량을 나타내었으며, 초기시료보다 약 6배 정도 증가한 발열량을 얻을 수 있었다. Van krevelen Diagram이 Lignite 범위까지 이동하였으며, 슬러지 혼합비율이 높아질수록 높은 연료비와 5,500Kcal/kg 이하의 연소성지수를 얻을 수 있었다. 하수슬러지 혼합 비율이 높아질수록 발열량은 감소하지만, 고정탄소 함량 증가, 연료비 개선 등으로 음식물류폐기물만 단독 고형연료화 한 것 보다 연료로써의 품질이 좋아지는 것을 확인 할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.557-564
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• 2021

페로브스카이트 구조를 갖는 Sr_0.92Y_0.08Ti_1-xV_xO_3-δ (SYTV)는 고체산화물 연료 전지(Solid oxide fuel cell, SOFC)에서 H₂S를 포함하는 연료를 사용하기 위한 대체 연료극으로 연구되었다. Sr_0.92Y_0.08TiO_3-δ (SYT)의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해 페로브스카이트의 B-사이트에 위치한 티타늄을 바나듐으로 치환하였다. 페치니법을 통해 합성된 SYTV는 작동 온도 조건에서 추가적인 부산물의 형성 없이 YSZ(yttria-stabilized zirconia) 전해질과 화학적으로 안정했다. 바나듐의 치환량이 증가함에 따라 산소 공공 결함(Oxygen vacancy)이 증가하였으며, 생성된 산소 공공 결함으로 인해 연료극의 이온 전도도가 증가했다. 전지 성능은 850 ℃ 순수한 H₂ 연료 조건에서 바나듐 치환 정도에 따라 1 mol.%의 바나듐이 치환된 경우 19.30 mW/cm² 이고 7 mol.%의 바나듐이 치환된 경우 34.87 mW/cm²이다. 1000 ppm의 H₂S를 포함하는 H₂ 연료조건에서 cell의 최대 전력밀도는 1 mol.%의 경우 22.34 mW/cm²이고 7 mol.%의 경우 73.11 mW/cm²로 증가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.101-101
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• 2010

Anaerobic digestion(AD) is the most promising method for treating and recycling of different organic wastes, such as organic fraction of municipal solid waste, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. organic materials are decomposed by anaerobic forming bacteria and fina1ly converted to excellent fertilizer and biogas which is a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to produce renewable energy and to reduce $CO_2$ and other green-house gas(GHG) emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. Currently some 80% of the world's overall energy supply of about 400 EJ per year in derived from fossil fuels. Nevertheless roughly 10~15% of this demand is covered by biomass resources, making biomass by far the most important renewable energy source used to date. The representative biofuels produced from the biomass are bioethanol, biodiesel and biogas, and currently biogas plays a smaller than other biofuels but steadily growing role. Traditionally anaerobic digestion applied for different biowaste e.g. sewage sludge, manure, other organic wastes treatment and stabilization, biogas has become a well established energy resource. However, the biowaste are fairly limited in respect to the production and utilization as renewable source, but the plant biomass, the so called "energy crops" are used for more biogas production in EU countries and the investigation on the biomethane potential of different crops and plant materials have been carried out. In Korea, with steadily increasing oil prices and improved environmental regulations, since 2005 anaerobic digestion was again stimulated, especially on the biogasification of different biowastes and agro-industrial biomass including "energy crops". This study have been carried out to investigate anaerobic biodegradability by the biochemical methane potential(BMP) test of animal manures, different forage crops i.e. "energy crops", plant and industrial organic wastes in the condition of thermophilic temperature, The biodegradability of animal manure were 63.2% and 58.2% with $315m^3CH_4/tonVS$ of cattle slurry and $370m^3CH_4/tonVS$ of pig slurry in ultimate methane yields. Those of winter forage crops were the range 75% to 87% with ultimate methane yield of $378m^3CH_4/tonVS$ to $450m^3CH_4/tonVS$ and those of summer forage crops were the range 81% to 85% with ultimate methane yield of $392m^3CH_4/tonVS$ to $415m^3CH_4/tonVS$. The forge crops as "energy crops" could be used as good renewable energy source to increase methane production and to improve biodegradability in co-digestion with animal manure or only energy crop digestion.