Due to global warming and environmental pollution, environmental regulations are getting stronger, and the International Maritime Organization announced regulations to reduce CO2 emissions in 2018. In order to respond to this, interest in hydrogen energy is growing, and research on liquid hydrogen is spotlighted for storage and transport of large amounts of hydrogen. Hydrogen reduces in volume to 1/800 when liquefied, but its boiling point is close to absolute zero(-253°C), and hydrogen embrittlement that penetrates other materials and weakens mechanical properties. In this study, the change of mechanical properties under cryogenic conditions (-196 degrees below zero) was confirmed after charging hydrogen into existing cryogenic materials (Stainless steel, High Manganese steel, 9% Nickel steel). In Part I, hydrogen was charged using an electrochemical method and quantitative evaluation was performed. In all four materials, as the changing time increased, the diffusible hydrogen concentration increased. After 24 hours charging, the hydrogen loading of 20 wppm in 9% Ni steel and 15 wppm in high-Mn steel was confirmed. In a follow-up study, we plan to study the effect of hydrogen charging by comparing the results of the mechanical properties test with the above results.

Deuterium is a crucial clean energy source required for nuclear fusion and is a future resource needed in various industries and scientific fields. However, it is not easy to enrich deuterium because the proportion of deuterium in the hydrogen mixture is scarce, at approximately 0.016%. Furthermore, the physical and chemical properties of the hydrogen mixture and deuterium are very similar. Therefore, the efficient separation of deuterium from hydrogen mixtures is often a significant challenge when using modern separation technologies. Recently, to effectively separate deuterium, studies utilizing the ‘Kinetic Quantum Sieving Effect (KQS)’ of porous materials are increasing. Therefore, in this review, two different strategies have been discussed for improving KQS efficiency for hydrogen isotope separation performance using nanoporous materials. One is the gating effect, which precisely controls the aperture locally by adjusting the temperature and pressure. The second is the breathing phenomenon, utilizing the volume change of the structure from closed system to open system. It has been reported that efficient hydrogen isotope separation is possible using these two methods, and each of these effects is described in detail in this review. In addition, a specific-isotope responsive system (e.g., 2nd breathing effect in MIL-53) has recently been discovered and is described here as well.

Ni–Cr–Al metal-foam-supported catalysts for steam methane reforming (SMR) are manufactured by applying a catalytic Ni/Al2O3 sol–gel coating to powder alloyed metallic foam. The structure, microstructure, mechanical stability, and hydrogen yield efficiency of the obtained catalysts are evaluated. The structural and microstructural characteristics show that the catalyst is well coated on the open-pore Ni–Cr–Al foam without cracks or spallation. The measured compressive yield strengths are 2–3 MPa at room temperature and 1.5–2.2 MPa at 750oC regardless of sample size. The specimens exhibit a weight loss of up to 9–10% at elevated temperature owing to the spallation of the Ni/Al2O3 catalyst. However, the metal-foam-supported catalyst appears to have higher mechanical stability than ceramic pellet catalysts. In SMR simulations tests, a methane conversion ratio of up to 96% is obtained with a high hydrogen yield efficiency of 82%.

Two lab-scale trickle-bed type biofilters with a single fungal species (Aspergillus fumigatus, Acidomyces acidophilus, respectively) have been studied to investigate the simultaneous removal of inorganic (hydrogen sulfide) and organic (butyl acetate) compounds. The biofilter with Aspergillus fumigatus treated simultaneously two different compounds with removal capacity of 1,511 mgS/m3/hr and 6,324 mgC/m3/hr; and the biofilter inoculated with Acidomyces acidophilus had the removal capacity of 1,254 mgS/m3/hr and 6,045 mgC/m3/hr. Stable operational performance was observed in both biofilters under an acidic condition of pH 2 to 4. Based on pseudo-first-order removal rates as a function of depth in the biofilter, Aspergillus fumigatus showed a twice faster rate of hydrogen sulfide removal than Acidomyces acidophilus, 15.9% (Aspergillus fumigatus) and 17.9% (Acidomyces acidophilus) of total sulfur removed were oxidized to produce sulfates, and 77.8% (Aspergillus fumigatus) and 79.4% (Acidomyces acidophilus) were accumulated in the form of S0 through the bed in both biofilters, respectively.

본 연구에서는 한우 암소와 씨수소의 육종가를 기반으로 연도별 유전적 개량량을 추정하여 현재 한우 축군의 개량 정도를 파악하여 향후 한우 개량 방향을 위한 기초자료로 활용하고자 본 연구를 시행하였다. 본 연구를 위하여 한우농가 4,040호에서 축산물품질평가원에 도축된 970,567두의 도축자료를 이용하여 10번 반복되어 추출된 표본 자료와 한우농가에서 2009년부터 2019년까지 사육되고 도축된 개체 중에서 한국종축개량협회에 혈통등록 되어 있는 거세우를 선별하여 결측치 및 이상치를 제거하고 도축월령이 27~32개월 이외의 기록은 분석에서 제외한 후, 1,391,141두의 도체 자료를 분석에 이용하였다. 이용된 형질은 도체중(Carcass Weight, CW), 등심단면적(Eye Muscle Area, EMA), 등지방두께(Backfat Thickness, BF) 및 근내지방도(Marbling Score, MS)의 4개 형질을 고려하였다. Random Sampling 10 반복되어 추출된 Data 1의 도체중, 등심단면적, 등지방두께 및 근내지방도의 개량추세에 대한 회귀계수는 매년 평균 0.44㎏, 0.197㎠, -0.051㎜ 및 0.034점으로 나타났으며, 도축성적을 보유한 전체 개체의 자료로 구성된 Data 2에서는 각각 0.35㎏, 0.22㎠, 0.06㎜ 및 0.04점의 개량추세를 보였다. Data 2에서 씨수소의 개량추세는 1.54㎏, 0.343㎠, -0.045㎜ 및 0.050점의 추세를 보였으며 암소와 씨수소 간에는 1.19㎏, 0.119㎠, -0.014㎜ 및 0.010점의 차이를 보였다. 유전적 개량량을 확인하기 위하여 육종가의 표준편차를 이용하였으며, 암소의 선발강도는 본 연구에서 보고한 암소의 후대 거세우 기록 빈도 및 비율을 통해 계산하였다. 한우 암소의 선발 시기를 3산차 이전을 기준으로 하는 것과 4산차 이후를 기준으로 하는 것으로 나눠서 선발강도를 적용하였다. 그 결과, 암소의 선발 시기를 3산차 이전으로 했을 때 세대당 유전적 개량량은 도체중, 등심단면적, 등지방두께 및 근내지방도에서 각각 5.04㎏, 1.31㎠, 0.71㎜ 및 0.32점으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 현재 한우 암소집단에서 정확한 육종가를 추정하고, 유전적 개량량을 높이기 위해서는 후대의 기록을 높이기 위한 육종 계획이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 플라즈마 발생 장치를 수경재배 시스템과 결합하여 상추를 재배하고 수확 후 플라즈마 활성수와 과산화수소 0, 3, 6% 농도에 침지 처리를 하여 생육량 및 바이오 활성 물질 함량을 비교하였다. 고농도의 과산화수소로 인하여 근권부 생체중이 저해되는 결과를 나타냈으며, 엽장과 근권부 생체중을 제외하고는 유의적 차이가 발생하지 않았다. 상추 지상부의 chlorogenic acid와 4-hydroxy3-benzoic acid, 4-hydroxy benzoic acid 그리고 지상부 총 페놀 함량은 과산화수소 6%에 서 유의적으로 가장 높았다. 하지만 근권부에서 측정된 이차 대사산물인 quercetin 및 근권부 총 페놀 함량은 과산화수소 처리구보다 플라즈마 활성수에서 유의하게 높았다. 과산화수소 처리 기간 동안 상추의 뿌리는 직접적인 피해를 받으며 괴사하였으나, 잎에서는 과산화수소 6% 처리에서 바이오 활성 물질이 증가하는 결과를 나타내었다. 플라즈마 활성수 처리 상추는 생리 장해가 발생하지 않았으며, 과산화수소 6% 처리와 유사한 양의 이차대사산물 증대 효과를 나타내었다. 또한, 뿌리의 바이오 활성 물질 함량이 가장 높았던 결과 등을 고려 할 때 근채류 및 엽채류의 수경재배에 플라즈마 기술을 적용할 시 작물의 바이오 활성 물질 함량을 증대시키는 데 효과적일 것으로 판단된다.

본 논문에서는 LNG 추진선박에서 발생하는 BOG(boil-off gas)를 이용하여 수소를 생산하고 수소 연료전지 시스템을 보조엔진으로 적용한 개질공정의 특성에 대한 연구를 수행했다. 연구를 위해 BOG 수증기 개질공정을 UniSim R410 프로그램을 이용해 공정설계하고, 개질기의 출구온도와 압력, SCR(steam carbon ratio)에 따른 생성물의 분율과 반응물의 소모량을 산출하였다. 연구 결과 개질온도가 890℃일 때 메탄의 반응률이 100 %였으며, 최대 수소 생산량을 보였다. 또한 개질압력이 낮을수록 반응 활성도가 높았다. 하지만 그 이상의 온도가 되면 역반응의 우세로 인해 수소의 생산량은 감소하게 되고, 물과 이산화탄소의 양은 증가했다. 또한 SCR이 증가할수록 수소 생산량도 증가했으나 요구되는 에너지 소비량도 비례하여 증가했다. SCR이 1.8일 때 수소분율이 가장 높았으나 코킹방지를 위해 SCR이 3에서 운전하는 것이 최적 운전범위임을 확인했다. 그리고 개질압력이 낮을수록 발생되는 이산화탄소의 양은 증가했으며, 냉각 및 액화를 위해서는 이산화탄소 발생량을 기준으로 42.5 %의 LNG 냉열이 요구됨을 알 수 있었다.

고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 환경오염물질 배출이 없는 친환경 에너지 변환 장치로 주목을 받고 있다. PEMFC의 구성요소 중 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 음 극에서 발생되는 수소이온을 양극으로 전달하는 역할과 동시에 분리막으로써 연료의 투과를 차단하는 역할을 수행하는 핵심 소재이다. 대표적으로 NafionⓇ과 같은 과불소화계 고분자 전해질 막이 상용화 되어있지만 높은 단가 및 분해 시 환경오염물 질이 배출되는 단점이 존재하여, 이를 대체할 탄화수소계 고분자를 활용한 전해질 막 개발에 관한 연구들이 수행되고 있다. 높은 수소이온 전도도를 가지며 동시에 우수한 물리⋅화학적 안정성을 갖는 탄화수소계 고분자 기반 전해질 막을 개발하기 위해 가교 구조가 도입된 전해질 막을 개발하는 연구들이 보고되고 있다. 본 총설은 가교 전해질 막을 제조하기 위해 이온교 환 작용기가 도입된 탄화수소계 고분자를 활용하여 다양한 종류의 가교 전해질 막을 제조하는 방법에 대해 논하였다.

Hydrogen isotopes (i.e. deuterium and tritium) are supplied to the tokamak in the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) fuel cycle. One important part of the ITER fuel cycle is the recycling of unused fuel back to the tokamak, as almost 99 % of fuel is unburned during fusion reaction. For this, cryogenic distillation has been used in the isotope separation system (ISS) of ITER, but this technique tends to be energy-intensive and to have low selectivity (typically below 1.5 at 24 K). Recently, efficient isotope separation by porous materials has been reported in the so-called quantum sieving process. Hence, in this study, hydrogen isotope adsorption behavior is studied using chemically stable ZIF-11. At low temperature (40 K ~ 70 K), the adsorption increases and the sorption hysteresis becomes stronger as the temperature increases to 70K. Molar ratio of deuterium to hydrogen based on the isotherms shows the highest (max. 14) ratio at 50 K, confirming the possibility of use as a potential isotope separation material.