저품위 석회석 활용을 위한 습식 배연탈황 공정 모델링 연구

임종훈 ( Jonghun Lim ) , 최영렬 ( Yeongryeol Choi ) , 김건열 ( Geonyeol Kim ) , 송호준 ( Hojun Song ) , 김정환 ( Junghwan Kim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 743~748페이지(총6페이지)

본 연구에서는 저품위 석회석 활용 가능성 향상을 위하여 실제 화력 발전소의 습식 배연탈황설비를 공정 모사 하였고, 품위 별 석회석 혼합 비율에 따른 탈황 석고 품질을 예측하는 모델을 개발하였다. 현재 화력 발전소에서는 판매 가능한 순도(93%)의 탈황 석고를 생산하기 위해 CaCO₃ 함량 93% 이상의 고품위 석회석을 활용하고 있으나 자원 고갈에 대한 해결책이 필요하다. 공정 모델링에 있어서 여러 반응이 모델 개발에 고려되었는데 4단계로 나누어 주었다. 첫 번째로 석회석 용해 반응은 RSTOIC 모델을 사용했고 두 번째로 황산화물 흡수 및 결정화 반응은 RCSTR 모델을 사용했다. 마지막으로 최종 생성물을 SEPERATORS 모델을 사용해 분리해 주었다. 각 반응 단계를 나누어 모델링 하여 부반응 및 물리적 방해 요...

TAG Wet flue gas desulfurization, Limestone, Desulfurization, Gypsum, Optimization

고분자전해질연료전지에서 수소투과도 측정법의 비교

오소형 ( So-hydong Oh ) , 윤재원 ( Jeawon Yun ) , 이대웅 ( Daewoong Lee ) , 박권필 ( Kwonpil Park )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 507~511페이지(총5페이지)

고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 고분자막 내구성을 평가하는데 수소투과도가 많이 사용되고 있다. 수소투과도를 쉽게 측정하는 방법으로 선형 주사 전압 측정법(Linear Sweep Voltammetry, LSV)이 주로 사용된다. 연구자마다 LSV 측정 방법에 차이가 있어 연구 결과를 비교하기가 어려울 때가 많다. 그래서 본 연구에서는 측정하기 어렵지만 정확한 값이라고 할 수 있는 기체 크로마토그래프에 의한 수소투과도와 DOE와 NEDO의 LSV 방법을 비교하여 정확성을 확인하고자 하였다. 온도와 상대습도를 변화시키며 수소투과도를 측정해 비교했을 때, DOE LSV 방법이 GC 방법과 비교해 오차 범위 5%이하의 정확성을 보였다. NEDO LSV 방법은 DOE방법과 같이 0.3V의 전류 값으로 수소투과전류 밀도를 결정했을 때 ...

TAG PEMFC, Hydrogen permeability, Linear Sweep Voltammetry, Gas chromatograph, DOE

프로필렌글리콜에 분산된 나피온 이오노머로 제조된 공기극 촉매층의 연료전지 성능 특성 연구

우승희 ( Seunghee Woo ) , 양태현 ( Tae-hyun Yang ) , 박석희 ( Seok-hee Park ) , 임성대 ( Sung-dae Yim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 512~518페이지(총7페이지)

고분자연료전지용 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)의 저가화 및 고성능화를 위하여 촉매층을 구성하는 촉매와 이오노머의 계면 특성에 대한 이해가 중요한 연구주제가 되고 있다. 본 연구에서는 이오노머의 구조 제어를 위하여 상용 이오노머의 용매로 사용되는 물 대신에 프로필렌글리콜(Propylene Glycol, PG)을 용매로 사용하여 단측쇄(Short Side Chain, SSC) 나피온 이오노머가 분산된 현탁액을 제조하고 이를 이용하여 공기극 촉매층을 제조하여 연료전지 성능 특성을 평가하였다. PG 기반 이오노머의 함량을 20~35 wt%로 증가시키면서 제조된 촉매층의 연료전지 성능은 상용 물 기반 이오노머와는 달리 이오노머 함량이 35 wt%까지 증가함에 따라 성능도 지속적으로 증가하였...

TAG Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), Cathode catalyst layer, Ionomer dispersion, Propylene Glycol (PG)

실리콘 고분자 수지의 버클링을 통한 스틸기반 태양전지의 효율 향상

박영준 ( Young Jun Park ) , 오경석 ( Kyeongseok Oh )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 519~524페이지(총6페이지)

스테인리스 스틸을 사용한 태양전지는 효율성이 낮지만, 패시배이션을 방지하는 목적의 추가적인 막을 설치하지 않아도 되는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 스테인리스 스틸을 기반으로 하는 a-Si:H 박막 태양전지 제조에 고분자재료인 실리콘 수지를 도입하였다. 실리콘 수지의 사용 목적은 스틸표면의 평탄화와 전기 절연성을 도입하는 것이다. 초기 공정에서, 스테일리스 스틸의 표면에 실리콘 수지를 스핀코팅을 통해 2~3 μm 두께로 코팅하였다. 이후 증착법을 이용하여 알루미늄 박막 코팅을 시도하였다. 알루미늄 증착시, 마이크로미터 크기의 실리콘 수지 표면위에 버클링이 형성되었다. 형성된 실리콘 수지 위로 반도체층 도입 등 추가적인 박막 공정을 실시하였으며, 박막층에 유지된 버클링은 광산란 효과를 증가시켜 태양전지의 효율 향상으로 연계되었음을 알 수 있었다.

TAG Buckling, Stainless steel, Silicone resin, Efficiency, Solar cell

고체산화물 연료전지 연료극 및 전해질 미세구조 최적화

노종혁 ( Jong Hyeok Noh ) , 명재하 ( Jae-ha Myung )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 525~530페이지(총6페이지)

고체산화물 연료전지의 성능과 안정성은 전극의 기공률, 기공 분포와 전해질의 치밀도, 두께에 따라 결정 된다. 연료극의 기공률과 기공 분포는 활성면적와 연료 흐름에 영향을 주고, 전해질의 치밀한 미세구조와 두께는 단위전지의 Ohmic 저항에 영향을 준다. 하지만 이를 위해 값 비싼 공정 장비를 이용하거나 여러 단계의 제작 공정이 추가 될 경우 단위전지 제작비가 증가하므로 상업화를 목표로 하는 연구에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 상용 소재 기반의 NiO-YSZ 연료극을 선정 후 간단한 혼합 방법 및 일축가압 성형법과 담금코팅(dip coating) 공정을 사용하여 저비용 고효율의 세라믹 공정 기반의 고성능 단위전지를 제작하였다. 연료극의 기공률은 기공형성제로서 사용되는 카본 블랙(CB, carbon black)...

TAG Porosity, Microstructure, Dip coating, Electrolyte thickness

Dead ended 모드에서 수소 재순환이 고분자전해질연료전지의 성능에 미치는 영향

김준섭 ( Junseob Kim ) , 김준범 ( Junbom Kim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 531~538페이지(총8페이지)

고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 성능이 개선됨에 따라 생성물인 물과 열의 발생이 증가하고 이를 처리하기 위한 관리기법이 중요해지고 있다. 본 연구에서는 물 관리 기법으로 수소 재순환을 적용하였고, 수소 재순환 유량(flow rate)과 퍼지 간격(purge interval) 및 지속 시간(duration)이 연료전지의 성능에 미치는 영향에 대한 실험을 수행하였다. Purge 조건의 영향을 해석하기 위하여 수소극의 압력, 연료의 습도, 운전 간의 연료 이용 효율과 물 배출 양을 측정하였다. 수소 재순환 유량이 증가할수록 수소극 출구의 압력 저하로 인하여 스택 성능이 낮아졌다. Purge 조건에 따라서 물을 효과적으로 배출하지 못해 순간적인 전압 강하가 발생하거나 혹은 잦은 purge로 인해 수소극의 습도를 유지하지 못하...

TAG PEMFC, Hydrogen recirculation, Dead ended mode, Self-humidify, Fuel utilization efficiency

해수 농축수 내 금속 이온 농도에 따른 이산화탄소 전환 생성물의 특성연구

최은지 ( Eunji Choi ) , 강동우 ( Dongwoo Kang ) , 유윤성 ( Yunsung Yoo ) , 박진원 ( Jinwon Park ) , 허일상 ( Il-sang Huh )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 539~546페이지(총8페이지)

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. ...

TAG Precipitated Metal Carbonate, Carbon Capture and Utilization (CCU), Mineral carbonation, Brine, Carbon Capture and Storage (CCS)

Electrochemical Performance of High-Voltage LiMn_0.8Fe_0.2PO₄ Cathode with Polyacrylonitrile (PAN)-Based Gel Polymer Electrolyte

( O. Hyeon Kwon ) , ( Jae-kwang Kim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 547~552페이지(총6페이지)

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. ...

TAG LiMn_0.8Fe_0.2PO₄, Polyacrylonitrile, High potential, Electrochemical performance, Lithium ion battery

실린더형 MoSi₂계 발열체의 유도가열 적용

이성철 ( Sung-chul Lee ) , 김요한 ( Yo Han Kim ) , 명재하 ( Jae-ha Myung ) , 김배연 ( Bae-yeon Kim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 553~558페이지(총6페이지)

본 연구에서는 슬립캐스팅 성형법을 이용하여 실린더형 MoSi2계 세라믹 서스셉터를 개발하여 고온 유도가열에 적용시켰다. MoSi₂계 소재는 SHS법(Self-propagating High-temperature Synthesis)으로 합성하였고 XRD 분석을 통해 합성된 상과 결정구조를 확인하였다. 합성된 소재로 실린더 성형체를 제작하기 위해 슬립캐스팅을 진행하였고 슬립의 고형분 함량 및 유지시간을 조절하여 실린더 성형체의 두께를 제어하였다. 최종적으로 성형체 소결을 통해 유도가열 발열체를 제작하였고 열처리과정 중 표면에 형성된 SiO₂층은 SEM/EDS 분석을 통해 확인하였다. 서스셉터로서의 가열성능을 평가하기 위해 유도가열기로 일정한 출력을 인가하였을 때 (Mo...

TAG Induction heating, Slip casting, (Mo, W)Si₂ cylinder susceptor

계층적 구조를 갖는 중공형 ZnCo₂O₄ 나노 섬유의 리튬이온배터리 음극소재 적용

정순영 ( Sun Young Jeong ) , 조중상 ( Jung Sang Cho )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제4호, 559~564페이지(총6페이지)

본 연구는 계층적 구조를 갖는 중공형 ZnCo₂O₄ 나노 섬유를 전기방사공정 및 후 열처리 공정을 통해 합성했다. 용액에 polystyrene (PS) 나노비드를 첨가하여 방사된 섬유는 열처리 과정을 통해 PS가 제거됨으로써 구조체 내 기공이 균일하게 생성되었으며 이는 구조체 내로 열 전달 및 가스의 침투를 원활히 함으로써 계층적 구조를 갖는 중공형ZnCo₂O₄ 나노 섬유가 합성될 수 있었다. 계층적 구조를 갖는 중공형 ZnCo₂O₄ 나노 섬유를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, 1.0 A g^-1의 높은 전류밀도에도 불구하고 300 사이클 동안 815 mA h g^...

TAG ZnCo₂O₄, Hollow structure, Nanofibers, Electrospinning, Anodes, Batteries

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