The lifetime of the electrode is one of the most important factors on the stability of the electrode. Since the lifetime of the DSA (Dimensionally stable anode) electrode is long, an accelerated lifetime test is required to reduce the test time. Beacuse there is no basis or standard method for accelerated lifetime testing, many researchers use different methods. Therefore, there is a need for basis and methods for accelerated lifetime testing that other researchers can follow. We designed a reactor system for accelerated lifetime testing and planned specific methods. Reactor system was circulating batch reactor. Reactor volume and cooling water tank were 12.5 L and 100 L, respectively. Electrode size was 2 cm x 3 cm (real electrolysis area, 5 cm2). In order to maintain the harsh conditions, accelerated lifetime test was carried out in a high current density (0.6 A/cm2) and low electrolyte concentration (NaCl, 0.068 mol/L). Maintaining a constant temperature was an important operation parameter for exact accelerated lifetime test. As the accelerated lifetime test progressed, the active component of electrode surface was consumed and desorption occurred. At the point of 5 V rise, corrosion of the surface of the base material(titanium) also started.

상업적으로 HTS (High Temperature Shift reaction) 반응에서 사용되는 Fe2O3/Cr2O3 촉매는 사용 후 6가 크롬 (Cr6+)의 침출에 따른 환경적/인체적 문제를 일으킬 수 있는 잠재성을 가지고 있어 친환경 크롬-프리 촉매개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 크롬을 사용하지 않고 우수한 성능을 나타낼 수 있는 Fe/Al, Fe/Al/Cu, 그리고, Fe/Al/Ni 촉매를 제조하고 성능을 비교 평가하였다. 단계함침법으로 금속산화물(Cu와 Ni)과 알루미늄이 함유된 Fe계 촉매를 제조하고 촉매반응장치를 이용하여 각 촉매의 활성을 분석하였다. 그 결과 Fe/Al/Cu 촉매는 가혹한 조건(COconc. = 38.2%; 천연가스 대비 약 5.7 배 높은 CO 농도)에서도 탁월한 성능(XCO = 84.3% at 400 ℃)을 나타내었다. 이 결과는 Fe/Al/Cu 촉매의 강한 환원력과 활성종인 Fe3O4의 높은 열적 안정성에 기인한 것으로 확인되었다. 또한 강한 소결 저항성을 가진 Fe/Al/Cu 촉매는 400°C에서 100시간 동안 뚜렷한 비활성화를 보이지 않아 높은 안정성을 지닌 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 폐자원 합성가스를 이용한 고온전이반응용 Ce가 첨가된 Cu/γ-Al2O3 촉매의 물리 화학적 특성을 비교 분석하였다. 합성방법에 따른 촉매의 특성을 비교하기 위해 활성물질의 담지 순서를 변경하여 Ce/Cu/γ-Al2O3, Ce-Cu/γ-Al2O3, Cu/Ce/γ-Al2O3, Cu/γ-Al2O3 촉매를 제조하였다. 제조된 촉매 중 Ce/Cu/γ-Al2O3 촉매가 가장 높은 활성도 및 안전성을 나타냈다. 제조된 촉매의 물리-화학적 특성은 XRD, H2-TPR, XPS, Raman, Photoluminescence 등으로 분석하였다. 그리고 CO 전환율에서도 CeO2로 첨가된 모든 Cu/γ-Al2O3 촉매는 Cu/γ-Al2O3보다 높은 CO 전환율을 보였다. 이 연구결과는 CeO2의 첨가가 고온전이반응에서 Cu/γ-Al2O3 촉매의 성능을 향상 시킨 것을 나타낸다. 또한, Ce/Cu/γ-Al2O3 촉매의 높은 촉매 활성은 주로 고농도 산소저장능 및 환원된 Cu종과 관련이 있음을 알 수 있었다.

질소산화물 등의 배출규제 강화로 인한 사용처의 확대로 SCR(선택적 촉매 환원) 촉매 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 폐촉매 발생량도 증가할 것으로 예상된다. 폐촉매는 지정폐기물로 분류되어 처리시에 비용이 발생하여, 물리적으로 재생하여 재사용 하거나 유가금속을 회수하는 방법으로 재활용하고 있다. 그러나 재생의 횟수가 제한적이고, 유가금속 회수는 비용이 고가이며 촉매의 85~90%를 차지하는 TiO2가 폐기된다는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 SCR 촉매를 경제적이며 지속적으로 사용하기 위해 피독된 SCR 촉매 내 피독물질만 화학적으로 수세 및 정제하고 유가금속/TiO2의 함량을 높이는 최적의 세정 용매를 도출하는 촉매 재활성을 위한 기초연구를 수행하였다. 비교대상 촉매인 Poisoned 촉매를 5가지 세정용매로 화학적 처리결과, acetic acid 용매가 V2O5 1.19 wt%의 높은 함량과 57.6%의 높은 피독물질 제거효율을 나타내며 다른 산 처리 용매에 비해 촉매 재생성이 높은 것으로 분석되었다. 세정 용매의 농도와 세정 시간에 따른 V2O5 함량과 피독물질 제거효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 각각 변수를 두어 실험을 진행하였다. 본 연구를 통해 0.1 N acetic acid로 처리한 촉매가 가장 높은 NOX전환율을 나타냈으며, 유가금속/TiO2 함량 또한 높게 나타나 본 연구 목표에 가장 적합한 세정용매로 판단되었다.

본 연구에서는 선행 연구를 통해 고온전이반응(HTS: High Temperature Shift reaction)에서 높은 활성 및 안정성을 나타내는 Fe-Al-Cu 촉매에 대한 연구를 수행하였다. 연구실 규모(3gcatal./batch)에서 공침법으로 제조된 Fe-Al-Cu 촉매 시스템을 대용량 규모로 스케일-업하기 위해 연구실 규모와 대용량 규모로 제조된 Fe-Al-Cu 촉매의 다양한 물리-화학적 특성을 XRD, H2-TPR, BET, N2 흡착 분석 등으로 분석하였다. 배치당 제조량을 달리하여 제조된 Fe-Al-Cu 촉매는 촉매반응장치를 통해 정량적으로 성능을 비교 평가하였으며 제조된 촉매의 성능을 입증하기 위해 상업용 Fe-Cr 촉매와 성능을 직접 비교하였다. 특히, 선행 연구를 통해 최적화된 고활성 및 고안정성 Fe-Al-Cu 촉매를 대용량 규모로 제조하여 제조량에 따른 성능 변화와 물리화학적 특성간의 상관관계에 대해 규명하였다.

본 연구에서는 폐기물가스화 후 생성되는 합성가스의 고순도 수소화를 위해 고온 수성가스전이반응(HT-WGS : High Temperature-Water Gas Shift) 반응용 특정 산화물(CeO2, ZrO2, TiO2 및 Al2O3)에 코발트를 담지한 촉매를 제조하고 그 산화환원특성을 비교 분석하였다. 특정 산화물에 Co를 함침법을 이용하여 담지하여 Co/CeO2, Co/ZrO2, Co/Al2O3, Co/TiO2 촉매를 각각 제조하였다. 제조된 Co 기반 촉매의 물리적 특성 분석은 BET 비표면적과 XRD 분석을 통해 수행하였고 CO 화학흡착과 H2-TPR 분석을 통해 산화환원 특성을 파악하고 동시에 물리-화학적 특성간의 상관관계를 해석하였다. H2-TPR 분석 및 CO 화학흡착 분석 결과, 코발트의 분산이 지지체 산화물의 환원성과 밀접한 상관관계를 가지고 있음을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 Co/CeO2가 반응온도 350 ~ 550℃에서 활성 평가한 촉매 중에서 가장 우수한 활성을 나타내었다. 또한, Co/CeO2 촉매가 Co/ZrO2 및 Co/Al2O3 촉매보다 높은 촉매 활성 및 안정성을 나타내었다. Co/CeO2 촉매의 탁월한 활성 및 안정성은 지지체의 환원성과 높은 Co 금속의 분산에 기인하는 것으로 나타났다. 결과적으로 폐기물가스화로부터 생산된 합성가스를 고순도 수소로 전환하기 위한 HT-WGS 반응에서 Co/CeO2 촉매는 매우 유망한 촉매임을 알 수 있었다.

HFC-134a는 냉매, 발포제 및 분사제 용도로 사용되며 국내에서는 자동차 에어컨 냉매로 주로 이용되고 있다. HFC-134a는 비이산화탄소(Non-CO2) 온실가스 중 하나로 GWP(global warming potentail, 온난화지수)가 4,300으로 매우 높아 HFC-134a 폐냉매 가스의 적정처리가 요구된다. HFC-134a 처리기술로는 직접 연소법(LNG 연소)과 Plasma 파괴법이 있으며 직접 연소법과 Plasma 파괴법 모두 초기 투자비용이 높고 높은 에너지(온도)가 필요하며, 동시에 처리 과정에서 발생되는 HF로 인한 장치 부식 등의 취약성을 지닌다. 특히 직접 연소법의 경우 분해를 위해 다량의 화석연료가 필요하여 분해 후 배출되는 온실가스 발생량이 높고, Plasma 파괴법의 경우 처리 가스 용량 증가 시 반응기의 크기가 증가함에 따라 Plasma의 밀도가 감소하여 파괴능력이 감소하는 문제점이 있다. 촉매분해법(열분해 및 가수분해)은 직접 연소법과 Plasma 파괴법과 비교하여 낮은 온도에서도 높은 분해효율을 얻을 수 있는 장점이 있으며, 분해로 형성되는 HF를 촉매로 고정할 수 있으나, 주기적인 촉매의 교체와 촉매의 공급단가에 의해 경제성이 크게 의존되는 문제점을 지니고 있다. 그러나 타 공법과 비교하여 매우 낮은 온도에서 운전되기 때문에 연료사용량 및 소비전력을 줄일 수 있는 기술로 평가받고 있다. 촉매열분해 기술은 반응조건(온도, 촉매량 및 공간속도 등)뿐만 아니라 촉매의 성능에 따라 분해효율에 차이를 보이므로, HFC-134a 분해 성능이 우수한 것으로 알려진 Al2O3에 Ni, Fe과 같은 금속을 담지하여 성능을 개선시키는 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 촉매열분해 기술을 활용하여 HFC-134a 분해 특성을 파악하고 Ni, Fe, Cr 및 Co를 담지 특성에 따른 분해효율을 평가하고자 한다.

This study provides a simple introduction to photo-catalyst technology to degrade the air pollution in urban environment, in particular, NOx gases from automobiles. Moreover, it shows the spray coating technique was applied to effective coating on the surface of asphalt roads by using as-developed integral photocatalyst solution. In order to examine the slip resistance of asphalt surfaces, the BPT (British Pendulum Test) was used under drying and wetting conditions.

In the case of VOCs, it is known that the removal can be realized through the use of titanium dioxide (TiO2) photocatalyst. The experimental results reveal that VOCs removal efficiency for Mortar with Photocatalyst powder was effective and It was different depending on the Photocatalyst types.

고도산화공정(Advanced Oxidation Process, AOP) 중 하나인 펜톤 산화법은 과산화수소(H2O2)와 2가철 이온(Fe2+)이 반응하여 OH 라디칼을 생성함으로써, OH 라디칼의 강한 산화력으로 유기물을 분해하는 방법이다(Kim et al., 2016). 펜톤 산화는 다양한 유기물과의 높은 반응성을 지닌다는 점과 생물학적으로 분해가 어려운 물질을 산화·분해시켜 생물학적 처리가 가능하도록 한다는 등의 장점을 지니고 있다(Lee et al., 2003, Sung et al., 2006). 그러나, 펜톤 산화는 유기물과의 반응 후 펜톤 슬러지를 부산물로 다량 생성하기 때문에 발생된 슬러지를 처리하는 공정이 추가적으로 요구된다. 또한, 펜톤 슬러지는 다량의 난분해성 물질과 철염 등을 함유하고 있기 때문에 처리하는 방법이 까다롭다. 펜톤 슬러지는 주로 ‘매립’으로 처리하고 있으나 매립지 크기의 한계 및 수명 단축, 비싼 처리비용 등의 문제가 뒤따르기 때문에 이에 대한 대책이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 펜톤 슬러지를 처리하는 방안으로 펜톤 산화용 철 촉매로의 재이용을 제안하였고, 크게 슬러지 용해, 슬러지 내 철 이온 전환, 철 촉매 실사용 단계로 나눠 연구를 진행하였다. 본 연구는 ‘D’ 산업용수센터에서 발생하는 RO 농축폐수를 펜톤 산화법으로 처리한 후 발생하는 펜톤 슬러지를 대상으로 실시하였다. 반고체 형태의 펜톤 슬러지에 산(acid)을 가하면 용해액 상태로 바뀌는데 이는 펜톤 슬러지 사용을 용이하게 만든다. 이에 pH, 반응시간 등의 실험 인자를 바꿔가며 슬러지 용해 최적조건을 찾고자 하였다. 한편, 펜톤 슬러지를 펜톤 산화용 철 촉매로 재이용하기 위해서는 용해된 펜톤 슬러지 내 철 형태가 2가철 이온으로 존재하는 것이 유리하다. 용해된 펜톤 슬러지 내 철 이온은 대부분 3가철 형태로 존재하는데 Zn, Cd, Cu 등의 금속, 요오드산, 철편 등의 환원제를 투입함으로써 3가철을 2가철 이온으로 환원할 수 있다. 본 연구에서는 영가철을 환원제로 사용하여 용해된 슬러지 내 철 이온을 2가철 이온으로 환원하였다. 용해된 펜톤 슬러지에 영가철을 투입하였고 pH, 반응시간, 영가철 투입량 등 반응 인자를 바꿔가며 펜톤 슬러지 내 2가철 이온 전환의 최적조건을 찾고자 하였다. 두 단계를 거쳐 생성된 펜톤 슬러지 기반의 철 촉매는 실제 RO 농축폐수를 펜톤 산화로 처리할 때 펜톤 산화 시약으로 사용하였으며, 실제 펜톤 산화에서 사용하는 2가철 촉매(FeSO4)와 비교하여 펜톤슬러지 기반의 철 촉매의 효율성을 평가하였다.

지구 온난화와 같은 환경 문제가 대두되고 화석 연료에 대한 의존도가 높아짐에 따라 탄소 중립 개념에 대한 관심이 높아졌다. 특히, 전세계적으로 폐기물의 에너지화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 혐기성 소화는 유기성 폐기물로부터 바이오가스를 생성하는 에너지 회수의 한 방법으로써 전 세계적으로 많이 사용되는 기술이며 혐기성 소화의 효율 증대와 관련된 연구 또한 지속되고 있다. 혐기성 소화의 효율 극대화와 안정적인 운영을 위해서는 운영 조건을 최적화하고 최적화된 운영 조건을 모니터링 및 관리하는 것이 매우 중요하다. 혐기성 소화 운영에 있어 메탄가스량, 온도 등과 같은 여러 인자들 중, 휘발성 유기산의 농도 변화를 모니터링하는 것은 단시간에 급작스러운 반응조 내 변화를 확인하는 데에 매우 효과적인 인자 중 하나라는 것이 많은 연구를 통해 밝혀졌다. 기존 휘발성 유기산 농도 측정법에는 적정법, GC분석법 등이 있으며, 이들 측정법들은 분석 시간이 오래걸리고 측정 결과가 분석 조건에 민감하기 때문에 새로운 측정법의 개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하며 신뢰성이 확보된 결과를 측정할 수 있는 다공성 물질 이용 촉매모사반응을 적용하였다. 본 연구에서 다룬 휘발성 유기산 측정 방법은 다공성 물질을 이용하여 열적 처리를 통한 휘발성 유기산의 에스터화반응을 이용한 방법으로서, 별도의 용매 추출 없이 바로 물 속의 휘발성 유기산의 농도를 측정할 수 있으며 높은 정확성과 재현성을 가진다. 본 연구에서는 휘발성 유기산 농도 측정을 위해 촉매모사반응의 메탄올과 샘플의 비율, 샘플 농도, 반응 온도 등 주요 인자들의 최적화를 진행하였다. 또한, 기존의 휘발성 유기산 농도 측정법 중 하나인 분광광도법과 측정 결과를 비교하였다.

산업혁명 이후 화석연료를 통한 에너지의 소비는 이산화탄소의 형태로 전례 없는 대기 중 탄소의 유입을 증가시켰다. 인류에 의해 발생된 이산화탄소 형태의 탄소 유입은 지구온난화와 같은 전 지구적 환경 문제를 유발하였다. 따라서 다양한 분야에서 탄소유입을 줄이기 위한 노력은 진행되어 왔다. 대표적으로 화석 연료의 대체가 가능한 바이오 연료는 비교적 쉬운 생산 공정과 기반시설에 대한 뛰어난 적응력으로 인해 상업화 되었다. 그러나 상업화 된 바이오 연료는 식용작물의 사용으로 인해 원료의 가격상승과 윤리 도덕적 문제를 초래하였다. 이를 극복하기 위해 폐유와 미세조류와 같은 비식용 작물의 바이오 연료 전환이 연구 되었다. 값싼 원료의 이점에도 불구하고, 원료의 불순물(유리 지방산, 수분 등)의 제거를 위한 전처리 공정의 추가와 다양한 공정 설비 및 운영비용은 새로운 바이오 연료의 생산기술 향상에 대한 요구로 나타났다. 특히, 전이에스테르화 반응을 통해 비교적으로 기술적인 연구가 활발히 진행된 바이오 디젤의 경우 초임계 조건, 효소, 초음파를 활용한 반응이 활발히 연구되어져왔다. 또한 다공성 물질을 활용한 촉매 모사 전이에스테르화 반응은 유리 지방산, 수분같은 불순물 하에서도 높은 전환율을 유지하는 것으로 확인 되었다. 촉매모사 전이에스테르화 반응은 수많은 공극이 존재하는 다공성 물질을 이용하여, 반응물의 충돌 빈도를 상승시킴으로써 촉매 사용으로 발생하는 단점을 최소화하였다. 이전까지 촉매모사반응의 다공성 물질로써 상업화된 실리카겔을 사용하였으나 바이오매스를 활용한 바이오 차의 다공성 물질로써 활용이 연구됨에 따라, 바이오매스 유래 바이오 차의 촉매모사 전이에스테르화 반응에 대한 적용 연구를 제시하고자 한다. 다양한 바이오차 중에 다양한 물리적 화학적 성질을 가지고 있는 계분은 촉망받는 다공성 물질로 여겨진다. 또한 폐식용유는 촉매모사 반응의 높은 유리 지방산 저항력을 증명하기 위해 원료로써 선택되었다.

선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)에서는 V2O5 주로 계열 촉매가 주로 상용되어 있으며 높은 NOX 저감효율의 장점을 지님에도 불구하고 300~400℃의 좁은 활성범위를 가지고 있는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 최근 저온 SCR촉매에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 대표적인 카본류 중에서 비교적 가격이 저렴한 산업 및 농업 부산물을 열분해시켜 형성된 바이오매스 Char를 촉매로 활용하는 방안에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 연소공정에서 주로 발생되는 대기오염물질 중 대표적인 물질인 질소산화물(NOX)의 SCR공정에서 반응특성을 고찰하기 위해 Lab-scale 규모의 실험 장치를 구현하였다. 실험에 사용된 음식물 열분해-Char는 600℃ 4시간동안 열분해 후 SCR공정에서 촉매로 활용하여 전이금속담지유무, 온도, 수분유무 등의 실험 조건을 변화시켜 NOX를 효율적으로 처리할 수 있는 조건을 도출하였다. 대상시료의 물리․화학적 특성을 파악하기 위해 공업분석, 원소분석을 수행하였으며, 제조한 촉매의 특성은 질소 흡․탈착법, SEM, ICP, EDX 등을 이용하여 분석하였다. 실험에 사용된 Char의 비표면적은 400 m²/g 이상으로 활성화 전 비표면적보다 100배 이상 증가함을 나타냈다. 실험결과에 따라 전이금속인 Cu를 담지하였을 경우, 담지하지 않은 경우보다 높은 저감효율을 나타냈다. NO의 저감효율은 최고 효율을 보이는 350~400℃ 부근의 영역에서 60% 이상의 저감효율을 보였고 그 이후부터 온도가 증가할수록 감소되는 경향을 나타냈다. 수분을 투입하였을 경우 모든 온도 영역에서 NO 저감효율에 악영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 최적 효율대비 약 20%의 차이를 나타내었다. 이는 수분과 NH3와의 경장흡착으로 인해 촉매표면에 NO와 반응에 필요한 NH3의 흡착종이 부족하므로 촉매 표면의 활성저하를 일으키기 때문으로 사료된다.

The chemical kinetics of steam reforming of polystyrene (PS) and polypropylene (PP) pyrolysis oil were studied using a ruthenium-based catalyst. The experiments were performed in a tubular flow reactor at temperatures of 530-680°C, Weight Hourly Space Velocities (WHSVs) of 0.453-7.916 h−1, and different steam and pyrolysis oil gas-phase concentrations. The activation energy of steam reforming of polypropylene oil and polystyrene oil is 136 and 142 kJ/mol, respectively. The reaction orders of polypropylene and polystyrene oils were 0.42 and 0.37, respectively. Conversions of polypropylene and polystyrene oils were 2.0-50.3 and 1.9-45.3%, respectively. Indeed, a Langmuir-Hinshelwood (LH) mechanism requiring the dissociative adsorption of pyrolysis oil and steam at two different sites on plastics appeared to be the most plausible pathway for the steam reforming reaction.

Combustion of ethanol (EtOH) at low temperatures has been studied using titania- and silica-supported platinum nanocrystallites with different sizes in a wide range of 1~25 nm, to see if EtOH can be used as a clean, alternative fuel, i.e., one that does not emit sulfur oxides, fine particulates and nitrogen oxides, and if the combustion flue gas can be used for directly heating the interior of greenhouses. The results of H2-N2O titration on the supported Pt catalysts with no calcination indicate a metal dispersion of 0.97±0.1, corresponding to ca. 1.2 nm, while the calcination of 0.65% Pt/SiO2 at 600 and 900℃ gives the respective sizes of 13.7 and 24.6 nm when using X-ray diffraction technique, as expected. A comparison of EtOH combustion using Pt/TiO2 and Pt/SiO2 catalysts with the same metal content, dispersion and nanoparticle size discloses that the former is better at all temperatures up to 200℃, suggesting that some acid sites can play a role for the combustion. There is a noticeable difference in the combustion characteristics of EtOH at 80~200℃ between samples of 0.65% Pt/SiO2 consisting of different metal particle sizes; the catalyst with larger platinum nanoparticles shows higher intrinsic activity. Besides the formation of CO2, low-temperature combustion of EtOH can lead to many other pathways that generate undesired byproducts, such as formaldehyde, acetaldehyde, acetic acid, diethyl ether, and ethylene, depending strongly on the catalyst and reaction conditions. A 0.65% Pt/SiO2 catalyst with a Pt crystallite size of 24.6 nm shows stable performances in EtOH combustion at 120℃ even for 12 h, regardless of the space velocity allowed.

지구온난화의 영향으로 전 세계적으로 기후변화가 일어나고 있다. 각국에는 기존의 연료인 석탄 및 석유의 에너지를 줄이고 온실가스 저감 및 저탄소 생활문화에 대한 관심이 높다. 특히 매립되는 폐기물을 재사용하기 위해 폐기물에 저장된 많은 양의 에너지를 활용하여 전기를 생산하는 가스발전소를 가동하고 있다. 이렇게 생산된 전기에너지중 일부는 자체적으로 소모가 되고 일부는 한국전력에 판매하고 있다. 그러나 일부의 가스는 전기에너지로 전환하지 못하여 버려지게 된다. 그 이유는 매립지에서 발생된 가스의 양을 조절하기 어렵고 전기에너지의 다양한를 따라가기 힘들기 때문이다. 그렇기 때문에 일정한 에너지 공급과 잉여전력의 저장을 위해 재생에너지 산업에 꼭 필요한 장치가 에너지저장장치(ESS)이다. 그 중 친환경 적이며 높은 내구성 및 안전성을 갖는 장치가 VRFB이다. VRFB의 경우 바나듐을 활물질로 사용한 2차 전지로서 산화환원 반응을 통해 전기에너지를 화학적에너지로 전환하여 저장하였다가 필요한 순간에 발전하여 전력을 공급할 수 있다. ESS를 사용하면 에너지 공급안전성을 높일 수 있으며 버려지는 에너지를 저장하여 언제든 공급할 수 있게 된다. 많은 장점을 가진 VRFB 이지만 아직 기술적으로 완전하게 정립되어있지 않기 때문에 성능향상에 대한 연구와 관심이 많다. 우리는 VRFB 의 성능을 높이기 위해 촉매에 대한 연구를 중점적으로 진행해 왔다. B과 N은 일반적으로 전기 전도성을 향상시킨다고 알려진 촉매로서 이를 다공성 carbon 인 MSU-FC에 첨가하여 사용하였다. 이 촉매를 사용함으로서 에너지 밀도와 에너지효율에 성능향상을 보였고 또한 Capacity 또한 유지되는 것을 보였다.

국내에서 폐촉매는 지정폐기물 및 일반폐기물로 분류되고 있으며, 약 98.7%의 폐촉매가 석유･화학, 자동차, 발전업에서 발생되고 있다. 환경부에서 발생하는 ‘전문폐기물 발생 및 처리현황’을 살펴보면 국내 폐촉매 발생 및 처리현황은 매립, 소각, 재활용 처리방법이 있으며, 이 중 수출을 포함한 재활용 비율이 2014년 기준 약 82%로 대부분을 차지하였다. 국내 반입된 폐촉매의 재활용량을 살펴보면 2014년 기준 허가업체･신고업체를 합하여 52,952 ton/yr이 재활용 되었다. 이 중 발생량의 대부분을 차지(2014올바로 실적 기준 92.2%)하는 석유･화학공장에서 발생되는 폐촉매의 경우, 발생량 중 69%가 국내에서 재활용 되고, 23%는 수출(국외 재활용), 8%는 매립처리 되고 있는 것으로 조사되어 현재 발생되는 폐촉매의 92%가 재활용 가능한 것으로 나타났다. 재활용 가능 폐촉매 중 경제성이 낮은 실리카 계통의 폐촉매는 주로 국내에서 시멘트 원료 등으로 재활용 되고 있으며, 경제성이 없는 알루미나 계통의 폐촉매는 경제성이 없어 대부분 국내에서 매립처리 되고 있다. 잔사유탈황시설에서 발생되는 바나듐이 포함된 폐촉매의 경우, 총 발생량 11885 ton 중 51%가 중국으로, 17%는 일본, 9%는 네덜란드로 수출되고 있으며, 23%정도가 국내에서 재활용 되고 있는 실정이다. 기타 재활용 경제적 가치가 높은 백금, 발라듐, 몰리브덴, 코발트, 니켈, 아연 등의 희소금속이 포함되어 있는 폐촉매의 경우 주로 수출에 의해 재활용 되고 있다. 현재 경제성이 없는 폐촉매의 경우 매립처리되고 있으나, 폐촉매에 묻어 있는 기름성분 등은 가연성이므로 현재 단순매립에 의존하고 있는 알루미나계통 폐촉매의 경우 그대로 매립하는 것보다는 가연성분을 소각 후 그 잔재물만 매립하는 것이 환경적으로 더 유리할 것으로 판단된다. 또한 현재 수출로서 재활용실적을 달성하고 있는 실정으로 금속자원의 국외유출을 막기 위하여 국내 폐촉매 재활용 시설의 현황파악과 처리능력을 제고하고 폐촉매 수출입과 관련한 정책을 수립할 필요가 있다.

Non-CO2 온실가스인 염화불화탄소(Chlorofluorocarbons, CFCs)와 수소염화불화탄소(Hydro-Chlorofluorocarbons, HCFCs)는 오직 인류의 경제(산업) 활동에 의해 발생하며 인체에 무해하고 안정한 물질이기 때문에 냉매, 분사제, 발포제 등 여러 분야에서 다양하게 사용되었지만 오존층 파괴물질으로 국제협약인 몬트리올 의정서에 의해 생산과 사용이 규제되었다. 이에 대한 대체물질로써 수소화불화탄소(Hydrofluorocarbons, HFCs)와 과불화탄소(Perfluorinated compounds, PFCs)가 개발되었지만 여전히 높은 지구온난화지수(Global Warming Potential, GWP)를 지닌 것으로 알려져 있다. 또한 국내 HFCs 소비량은 꾸준히 증가하고 있는 추세로 HFCs 중 전기･전자제품 및 자동차에 99% 이상 냉매로 사용되는 HFC-134a(1,1,1,2-Tetrafluouroethane, CH2FCF3)는 물리･화학적으로 안정된 난처리성 물질로써 처리 시 많은 에너지(높은 온도)가 필요하며, 강산으로 알려진 불산(Hydrogen fluoride, HF)의 발생으로 처리시설의 부식을 야기시킨다. 이에 따라 HFC-134a의 안정적이고 효율적인 분해 기술 개발을 위한 연구가 필요하다 사료되며 본 연구는 수직형 관형흐름 반응기를 이용한 촉매열분해를 적용하여 촉매별 HFC-134a 분해효율 연구하고, 각 촉매별 열분해 반응 생성물의 비교를 통해 HFC-134a의 촉매열분해 특성을 알아보고자 하였다.

The chemical kinetics of the steam reforming of the pyrolysis oil of polypropylene (PP) over a ruthenium-based catalyst has been examined as a function of pyrolysis oil and steam partial pressures at various temperatures. The activation energy of steam reforming over Ru/Al2O3 catalyst is 136 kJ/mol, and the reaction orders of pyrolysis oil and steam are 0.42 and 0.24, respectively. Fitting the experimental data to the Langmuir?Hinshelwood expression shows that the steamreforming reaction probably proceeds via the dissociative adsorption of pyrolysis oil and steam on two different sites.

This research intends to develop a photocatalytic concrete enabling to decompose the nitrogen oxides (NOx) using a titanium oxide photocatalyst for reducing the cost. In details, this research develops the mix composition of the photocatalytic concrete exhibiting photolytic characteristics and establish the technology enabling to reduce the emission of air pollutant caused by nitrogen oxides.