The effects of La addition to Ni/CeO2 methane partial oxidation catalysts were investigated. Catalysts were prepared by the impregnation and urea methods. In the preparation of catalysts, La content was changed from 1 wt% to 3wt%. Catalysts that contain 2wt% La showed the highest methane conversion of about 80% and CO selectivity of 84% and H2 selectivity of 70%. This result may be stemmed from that, when La content is 2wt%, a fluorite oxide-type structure is well formed and carbon deposition is also decreased. Among the catalysts, 2.5wt% Ni/Ce(La)Ox showed the highest catalytic activity. From the experiment of changing reaction temperature with 2.5wt% Ni/Ce(La)Ox catalyst, it was found that the optimum reaction temperature is 750℃ and at this temperature methane conversion was about 90%, CO and H2 selectivities were 94 and 80%, respectively.

This study was conducted to test the effect different forages and feeding rates on generation of main greenhouse gases like carbon dioxide and methane in Hanwoo cows. Feeds were given twice per day at 09:00 and 17:00. Greenhouse gases were measured during 12 hours using Mamos-300 from 09:00 to 21:00. The results indicated that the generation of greenhouse gases under different forage categories and feeding rate were significantly different (p<0.05). Whole greenhouse gas tended to decrease in the high concentrate diets. The high timothy supplement ation group showed less amounts of carbon dioxide generation comparing with others group while high silage supplementation resulted more methane generation comparing with other treatments. On the afternoon test, carbon dioxide generation was significantly lower different (p<0.05) in timothy treatment comparing with others.

Methane combustion over perovskite catalysts was investigated. For the preparation of catalysts, Co, Mn, Fe, and Ni were used as B-site components of the perovskite catalysts (ABO3) and La was used as A-site component. The effect of calcination temperature on methane combustion and perovskite structure was also investigated. The structure of perovskites, surface area, and adsorbed oxygen species were tested with XRD, BET apparatus, and O2-TPD, respectively. The formation of perovskite structure was affected by the calcination temperature. The catalyst desorbing oxygen at a lower temperature showed better activity for the methane combustion, therefore, the oxygen species desorbing at lower temperatures is responsible for the methane combustion.

Methanol and formaldehyde were produced directly by the partial oxidation of methane over mixed oxide catalysts. The catalysts were composed of Mo and Bi with late-transition metals, such as Mn, Fe, and Co. The reaction was carried out at 450℃, 50 bar in a fixed-bed differential reactor. The prepared catalysts were characterized by O2-TPD and BET apparatus. Among the catalysts used, the catalyst composed of 1:1:2.5 molar ratio of Mo:Bi:Mn showed the best methane conversion and methanol selectivity. The change in ratio of methane to oxygen affected at the conversion and selectivity, and the most proper ratio was 10:1.5. Methane conversion, methanol and formaldehyde selectivities increased with the surface areas of the catalysts. From the O2-TPD result, it was found that the oxygen species responsible for this reaction might be the lattice oxygen species desorbed at high temperature around 800℃.

Methanol and formaldehyde were produced directly by the partial oxidation of methane. The catalysts used were mixed oxides of late-transition metals, such as Mn, Fe, Co, Ni and Cu. The reaction was carried out at 450℃, 50 bar in a fixed-bed differential reactor. The prepared catalysts were characterized by XRD, TPD and BET apparatus. Of the catalysts, A-Mn0.2-6, which contains 0.2 mole of Mn and calcined at 600℃, showed the best catalytic activity: 3.7% methane conversion, and 30 and 28% methanol and formaldehyde selectivities, respectively. The catalytic activity was changed with the content of Mn and the calcination temperature. Catalytic activity increased with the specific surface areas of the catalysts. With XRD, it was found that the structure of the catalysts are changed with calcination temperature. Through O2-TPD experiment, it was found that the catalysts showing good catalytic activity showed O2 desorption peak around 800℃.

Methanol was synthesized by homogeneous and catalytic reactions of partial oxidation of methane. The effect of pressure, temperature and oxygen concentration on methanol synthesis was investigated. The catalyst used was Bi-Cs-Mg-Cu-Mo mixed oxide. The partial oxidation reaction was carried out in a fixed bed reactor at 20~46 bar and 450~480℃ and oxygen concentration of 5.3~7.7mol%. The results were compared with results of homogeneous reaction performed at the same conditions. Methane conversions of the homogeneous and catalytic reactions increased with temperature. Methanol selectivity of the homogeneous reaction decreased with increasing temperature. However, the methanol selectivity of catalytic reaction increased with temperature. For both homogeneous and catalytic reactions, the methane conversions were around 5%. This may be due to the low oxygen concentration. Methanol selectivity of the catalytic reaction was higher than that of homogeneous one.

Reaction conditions and catalysts were investigated for direct CF3I synthesis. Optimum reaction temperature was determined by pyrolysis of CF3H and catalytic reactions. Reactions with changing oxygen concentration were performed. As a result, yield of CF3I increased with decreasing oxygen concentration. Catalytic activity was changed with the weight ratio of the used metal salts. This result was stemmed from the change in the pore size of activated carbon by the metal salts. The optimum reaction conditions were: 600℃, space velocity of 45hr-1, and with 7wt% KF/AC catalyst.

Multi-walled carbon nanotubes (CNTs) were prepared by microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) using various combination of binary catalysts and methane precursor. The maximum yield (10.3 %) of CNTs was obtained using a methane-hydrogen-nitrogen mixture with volume ratio of 1:1:2 at 1000 W of microwave power. As the microwave power increased up to 1000 W, the deposition yield of CNTs raised from 4.1 % to 10. 3 %. However, the prepared CNTs at 800 W showed the more crystalline structure than those prepared at 1000 W. The prepared CNTs over different binary catalysts had various structural conformations such as aligned cylinder, bamboo, and nanofibers. The Id/Ig value of CNTs overFe-Fe/Al2O3, Co-Co/Al2O3, and Co-Cu/Al2O3 were in the range of 0.89~0.93. Among the various binary catalysts used, Fe-Co./Al2O3 showed the highest yield.

본 연구는 직접메탄을 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell DMFC)용 전해질 막으로 이용되는 양이온교환막의 개발에 관한 것이다. 투과증발공정에서 메탄을 Barrier로 잘 알려져 있는 Poly(vinyl alcohol)을 Base polymer로 사용하고 양이온 교환기가 포함되어 있는 Poly(acrylic acid)를 가교제로 사용하여 가교제의 함량변화에 따른 메탄을 투과도(Methanol permeability) 이온전도도(Ion conductivity) 이온교환용량(Ion exchange capacity) 함수율(Water content) 고정이온농도(Fixed ion concentration)를 통해 막 특성을 측정하였다. 메탄올 투과도와 이온전도도는 가교제인 PAA함량이 증가함에 따라 감소하다가 15%이상에서는 증가하는 경향을 보였다. 이것은 가교제의 함량증가로 인한 가교의 영향과 가교제에 포함되어 있는 친수성기의 도입으로 이와 같은 결과가 나타난다고 예상된다. 실험결과를 통해 DMFC에 적용가능성이 있는 막은 25℃ 50℃에서의 메탄을 투과도가 6.49×10-8/cm2/s 2.85×10-7/cm2/s 25℃ 50℃에서의 이온전도도가 2.66×10-3S/cm 9.16×10-3S/cm 이온교환용량이 1.32 meq/g membrane 함수율이 0.25 g H2O/g membrane 고정이온농도가 5.25 meq/g H2O인 PVA/PAA-160℃ 15% 막으로 예측된다.

본 연구는 전남 무안 관측소에서 1995년 8월부터 1997년 12월까지 측정된 CH4의 농도자료를 이용하여, 비교대상으로 설정된 국내·외 관측점들과의 관계를 설명하기 위해 다양한 분석을 수행하였다. 연구관측 기간동안 무안지역에서는 CH4의 평균농도가 1898 ± 85.3 ppb로 나타나, 여타 모든 관측지점들 중에서 가장 높게 측정되었다. 그리고 국내의 또 다른 관측점인 태안 지역에서도 이에 가까운 고농도를 유지하였다. 또한 기타 국외 지점들에서는 인구가 적고 해양이 많은 남반구에 비해 북반구에서, 그리고 저위도에서 고위도로 갈수록 CH4의 농도가 높게 나타났다. 무안지역의 월주기 농도경향을 분석한 결과, 2, 3월에 CH4의 농도가 서서히 증가하여 8월에 1958 ppb로 정점을 보여주었다. 모든 관측점들에서 월별 변화양상을 동일한 기준으로 비교분석하기 위해서, 월별 진동폭의 변화를 살펴보았다. 그 결과, 국내의 두 지점에서 80 ppb이상의 높은 진동폭을 띠는 것으로 보아서, 국외 관측점들에 비해 CH4의 발생/소멸이 매우 불규칙하게 진행되고 있음을 볼 수 있었다. 이와 더불어 무안지역의 자료를 계절적 주기를 중심으로 분석하면, 농경지나 측사와 같은 인근지역에 위치한 자연적 발생원의 영향이 강한 여름철을 전후하여 고농도를 보였다. 반면 북반구에 위치한 국외 관측지점들에서 동일 계절에 저농도를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 이 기간에 OH radical의 생성이 활발해져, CH4의 소멸이 촉진되었을 가능성이 큰 것으로 나타났다. 전체 CH4의 일평균 농도를 이용한 장주기적 추세에 대한 분석결과에 따르면, 국내의 두 관측지점들(무안, 태안)에서는 수일 주기의 농도 변화가 급격하게 이루어졌지만, 뚜렷한 계절적 주기는 발견하기가 어려웠다. 그런데 국외의 관측지점들에서는, 계절적 주기의 변화가 상대적으로 뚜렷하고 규칙적인 양상을 보여주었다. 지역별 CH4 농도간의 상관분석을 실시한 결과, 국내 두 지점들 간에는 양의 상관관계, 무안지역과 북반구의 관측점들과는 음의 상관관계를 보였다. 반면 남반구에 위치한 관측점들과는 양의 상관관계를 확인 할 수 있었다. CH4 농도의 장주기적 변화경향을 분석하기 위해, 단순회귀분석을 실시한 결과, CH4 농도의 증가율이 무안과 태안 지역에서 각각 연간 16.5, 14.8 ppb로 가장 높게 관측되었다. 관측점 주변에 복잡한 배출원의 작용이 가능하다는 점을 감안하여, 무안지역의 CH4 농도변화와 풍향과의 연계성을 비교해 보았다. 이 결과에 의하면, 동풍계열의 풍계가 나타날 때 고농도의 값이 나타났으며, 청정한 공기가 유입되는 남서풍의 풍계시에는 비교적 낮은 CH4 농도가 유지되었다. 이처럼 CH4의 장주기적 분포특성은 연구대상지역의 복잡한 배출·소별작용과 연계되어 매우 다양하고 독특한 형태를 띠고 있음을 확인할 수 있었다.

주요 온실기체인 이산화탄소와 메탄의 농도를 난지도 매립장에 위치한 42개의 배출공으로부터 측정하였다. 그 결과에 의하면, 배출공의 출구에서 관측된 메탄은 부피기준으로 절반 그리고 이산화탄소는 28%에 가까운 수준으로 높은 농도를 유지하였다. 그러나 이들의 환경거동은 배출공의 위치 등과 같은 차이 외에도 가스성분에 따라 여러 가지차이를 보여 주었다. 본 연구의 결과는 이들 성분의 분포가 수은과 같은 미량성분의 분포특성과는 달리 대체로 균질한편이라는 것을 확인해 주었다.

본 연구에서는 전남 무안지역을 중심으로 관측한 농도자료와 세계의 주요 배경관측지점인 Point Barrow(Alaska), Mauna Loa(Hawaii)를 중심으로 관측한 농도자료를 이용하여, 메탄의 농도분포특성을 지역 또는 시간의 함수로 비교분석하였다. 이들 관측점들은 주요 위도대를 대표하기 때문에, 위도별 베탄의 분포특성을 파악하는데도 중요한 단서를 제공하였다. 또한 본 연구결과에 기초하여 메탄의 농도변화양상을 여러 가지 시간적 주기로 비교하고, 그러한 결과의 의미를 다양한 통계적 기법에 기초하여 분석하였다. 전체 관측기간동안 확보된 일평균 농도자료로부터 계산된 무안지역의 농도는 1898±85.3ppb(N=812)로 나타났다. 동일한 기관동안 두 개의 비교관측지점인 Point Barrow와 Mauna Loa 지역에서는 1832±29.6ppb(N=823), 1745±14.8ppb(N=818)의 평균농도가 각각 관측되었다. 각 지점에서 관측된 자료를 이용하여 빈도분포를 비교한 결과에 따르면, 무안지역에서 1900ppb의 최빈값을 나타낸 반면, Point Barrow, Mauna Loa 지역에서는 각각 1850, 1750ppb로 (상대적으로) 낮은 최빈값을 보여주었다. 이 논문에서는 국내의 관측점에서 발견되는 고농도의 메탄분포특성을 여러 관점에서 비교하고 해석하고자 하였다. 국외지역에서 주로 발견되는 미미한 수준의 농도변화 경향과 달리, 무안지역에서는 여타 지역들에 비해 절대적으로 높은 농도값이 유지되고 그 농도변화가 주야간대별로 뚜렷하게 구분될 정도로 주기적인 변화의 폭이 큰 것으로 확인되었다. 특히 무안지역에서는 낮시간대(6:00 AM 이후)에 농도가 낮아지고, 저녁시간대에 농도치가 상승하는 경향이 두드러졌다. 풍향과 CH4농도관계를 비교한 결과, 연구대상지역이 서해안에 위치한 지리적인 요건으로 인해 상대적으로 청정한 해풍이 주를 이루는 서풍계열의 풍계가 나타날 때, CH4의 농도는 낮은 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 본 연구에 의하면, 국내 지점의 메탄농도는 국외여타 지점에 비해 뚜렷하게 구분이 될 정도로 높은 수준을 유지하고 있다. 이러한 현상을 초래하는 원인으로 여타 비교대상지역들에 비해, 무안지역이 보다 다양한 배출원의 영향에 직접적으로 노출된데 따른 영향을 직간접적으로 반영하는 결과로 사료된다. 연구지점에서 발견된 CH4의 고농도 현상과 일주기를 중심으로 반복되는 농도의 큰 진동폭이 나타나는 현상도 역시 주목할 만하다.