알칼라인 하이드라진 연료전지 운전 안정성을 위한 전극 구조

엄성현 ( Sunghyun Uhm ),홍수직 ( Sujik Hong ),이재영 ( Jaeyoung Lee ) 한국공업화학회 2019 공업화학 Vol.30 No.6

하이드라진 직접 액체 연료전지는 이산화탄소를 배출하지 않으며, 높은 에너지 밀도를 가지고, 귀금속 촉매를 사용하지 않고도 높은 촉매 활성을 보이는 장점으로 유망한 연료전지로써 활발히 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 고안전성 연료전지 운전 성능을 위해서는 전극촉매를 비롯한 핵심소재 개발 및 성능 연구를 토대로 연료의 물질전달 특성을 비롯한 하이드라진 연료전지 내에서 진행되고 있는 작동 프로세스를 충분히 이해할 필요성이 있다. 본 논문에서는 최근의 직접 하이드라진 연료전지 연구결과 중에 가격 경쟁력을 확보한 전극촉매 및 연료 확산, 물 관리, 기체 발생 측면에서 전극 구조 개발 동향을 소개하며 향후 개발 방향에 대해서 고찰하고자 한다. Direct hydrazine fuel cells (DHFCs) have been considered to be one of the promising fuel cells because hydrazine as a liquid fuel possesses several advantages such as no emission of CO2, relatively high energy density and catalytic activity over platinum group metal (PGM)-free anode catalysts. Judging from plenty of research works, however, regarding key components such as electrocatalysts as well as their physicochemical properties, it becomes quite necessary to understand better the underlying processes in DHFCs for the long term stability. Herein, we highlight recent studies of DHFCs in terms of a systematic approach for developing cost-effective and stable anode catalysts and electrode structures that incorporate mass transport characteristics of hydrazine, water and gas bubbles.

고선택성 유수분리 소재 기술

엄성현 ( Sunghyun Uhm ),최광순 ( Kwang-soon Choi ),이동헌 ( Donghun Lee ) 한국공업화학회 2019 공업화학 Vol.30 No.2

물 재이용을 위한 오일 폐수 처리 기술은 일반적으로 물과 오일을 분리하고자 하는 유수분리장치를 이용하는데, 최근 다양한 표면 개질 방법을 이용하여 기능성이 향상된 유수분리막을 기반으로 유수분리장치를 구현하고자 하는 연구개발이 지속적으로 이어지고 있다. 분리막 소재 기술은 분리 선택성 및 내구성 등 성능뿐만 아니라 경제성 및 가공성 등 상용화를 위한 적용성이 검토되어야 하며, 소재의 최적 성능을 최대한 발휘될 수 있도록 효과적인 장치가 구비되어야 한다. 본 논문에서는 분리막 소재의 상용 수준의 대면적 가공성 및 효과적인 유수분리 장치에 대해서 고찰하고자 한다. Oil-water separators are commonly used in the oily wastewater treatment for the reuse of water resources. Recently, various approaches have been conducted to design and manipulate the oil-water separator installed with highly functionalized membranes. Membrane technologies should encompass the selectivity, durability, economics and processability of materials, and effective oil water separators be also developed to exhibit the optimal performance of the materials. In this mini-review, we highlight the large scale fabrication of membrane materials and the effective design of oil water separators.

메탄의 이산화탄소 개질 반응을 위한 니켈 산화물 구조 촉매 연구

엄성현(Sunghyun Uhm),이동헌(Donghun Lee),서민혜(Minhye Seo) 한국에너지기후변화학회 2018 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2018 No.11

포름산 연료전지의 경쟁력

엄성현 ( Sunghyun Uhm ),서민혜 ( Minhye Seo ),이재영 ( Jaeyoung Lee ) 한국공업화학회 2016 공업화학 Vol.27 No.2

메탄올 연료전지는 수소의 제조, 저장 및 운반에 대한 기술적, 재정적 문제로 인해 개발이 촉발되어 에너지밀도가 높은 연료라는 장점으로 포름산 연료전지에 비해 활발히 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 포름산 연료전지에 대해서도 전극촉매를 비롯한 핵심부품의 개발 및 연료의 물질전달 특성 등에 대한 연구가 지속적으로 수행되면서 액체 연료전지로써 보다 적합한 연료가 무엇인가에 대해서 실질적인 비교분석이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 포름산과 메탄올 연료전지에 대하여 전극촉매, 연료 확산, 크로스오버, 물 관리, 효율, 시스템 구성 측면에서 연구개발 동향을 소개하며 향후 전망에 대해서 고찰하고자 한다. Methanol fuel cells having advantages of relatively favorable reaction kinetics and higher energy density have attracted increasing interests as best alternative to hydrogen fuel cell because of H2 production, storage and distribution issues. While there have been extensive research works on developing key components such as electrocatalysts as well as their physicochemical properties in practical formic acid fuel cells, there have also been urgent requests for investigating which fuel sources will be more suitable for direct liquid fuel cells in future. In this mini-review, we highlight the overall interest and outlook of formic acid fuel cells in terms of electrocatalysts, fuel supply and crossover, water management, fuel cell efficiency and system integration in comparison with methanol fuel cells.

복합대기오염 저감 시스템을 위한 오존 고속산화 기반 고도산화공정

엄성현 ( Sunghyun Uhm ),홍기훈 ( Gi Hoon Hong ),황상연 ( Sangyeon Hwang ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.3

미세먼지와 함께 질소산화물, 황산화물, 휘발성 유기화합물, 암모니아 비롯한 유발물질에 대한 동시 저감기술은 엄격해지는 환경규제와 실질적인 저감효과 제고를 위해 꾸준히 주목받아 왔다. 오존산화에 의한 비수용성 질소산화물 고속산화 공정은 전통적으로 적용되고 있는 선택적 촉매환원 공정에 비해 공간절약형 시스템 적용을 가능하게 할 뿐만 아니라 운영비용 절감 측면에서 매우 효과적인 방법으로 평가되고 있으며 황산화물을 비롯한 산성가스와 동시 저감이 가능한 공정 구현이 가능하다는 장점까지 있다. 본 논문에서는 오존 고속산화 공정에 대한 기술 이슈 및 개발 동향을 소개하며 향후 산업적 이용 확대를 위한 개발 방향에 대해서 고찰하고자 한다. Simultaneous removal technologies of multi-pollutants such as particulate matters (PMs), NOx, SOx, VOCs and ammonia have received consistent attention due to the enhancement of pollutant abatement efficiency in addition to the stringent environmental regulation and emission standard. Pretreatment of insoluble NO by an ozone oxidation can be considered to be more effective route for saving space occupation as well as operation cost in comparison with that of traditional selective catalytic reduction (SCR) process. Moreover the primary advantage of ozone oxidation process is that the simultaneous removal with acidic gas including SOx is also available. Herein, we highlight recent studies of multi-pollutant abatement via ozone oxidation process and the promising research topics for better application in industrial sectors.

반도체 제조공정 미세먼지-질소산화물 동시 저감을 위한 오존 고속산화공정 최적화 연구

엄성현 ( Sunghyun Uhm ),이승준 ( Seung Jun Lee ),고은하 ( Eun Ha Ko ),홍기훈 ( Gi Hoon Hong ),황상연 ( Sangyeon Hwang ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.6

반도체 제조공정에서 발생하는 미세먼지와 질소산화물 동시처리를 위하여 오존산화, 습식중화 및 습식전기집진 기술들을 직접화한 10 CMM급 복합오염물질 제거시스템을 개발하였으며, NOx 제거효율 증대를 위한 공정변수 제어 및 최적화를 진행하였다. 특히, 전원공급장치를 포함한 습식전기집진장치 핵심부품 안정성 평가를 위해 30일 동안의 장기운전도 병행하였다. 오존산화 기반 DeNOx 공정에서 가장 중요한 운전변수인 O₃/NO 비율은 1.5 부근에서 최적화하였으며, 습식중화 공정의 운전변수를 최적화하여 중화반응에 의한 제거효율 기여도를 확인하였다. 10 ㎥/min (CMM) multi-pollutants abatement system was successfully developed by effectively integrating ozone oxidation, wet scrubbing, and wet electrostatic precipitation for the simultaneous removal of particulate matters (PMs) and NOx in a semiconductor fabrication process. The sophisticated control and optimization of operating parameters were conducted to maximize the destruction and removal efficiency of NOx. In particular, the stability test of a wet electrostatic precipitator was carried out in parallel for 30 days to validate the reliability of core parts including a power supply. An O₃/NO ratio, which is the most important operating parameter, was optimized to be about 1.5 and the optimization of wet scrubbing with a reducing agent made it possible to analyze the contribution of neutralization reaction.

Various Technologies for Simultaneous Removal of NO_x and SO₂ from Flue Gas

박현우,엄성현,Park, Hyun-Woo,Uhm, Sunghyun The Korean Society of Industrial and Engineering C 2017 공업화학 Vol.28 No.6

석탄화력발전소를 포함한 다양한 산업설비에서 유해 대기오염물질이 배출되고 있으며, 이러한 오염물질은 인체 건강과 자연 생태계에 영향을 준다. 특히, 질소산화물($NO_x$)와 이산화황($SO_2$)은 인체 건강에 악영향을 주는 미세먼지($PM_{2.5}$) 형성에 원인물질로 알려져 있다. 이러한 $NO_x$와 $SO_2$ 배출을 저감하기 위해서 선택적 촉매 환원(SCR)과 습식 탈황 공정(WFGD)으로 결합된 혼합 시스템이 사용되고 있으나, 높은 설치비용 및 운전비용을 필요로 하며, 유지보수의 문제점, 기술적인 한계점을 가지고 있다. 최근에 이러한 혼합 시스템을 대체하기 위한 $NO_x$, $SO_2$ 동시 저감 기술이 연구되고 있으며, 제안된 기술들은 흡수, 고도 산화(AOPs), 저온 플라즈마(NTP), 전자 빔(EB) 등이 있다. 이러한 기술들은 강한 수용성 산화제 및 산화력을 가진 화학활성종에 의한 $NO_x$, $SO_2$를 $HNO_3$, $H2SO_4$ 형태로의 산화 반응, 기-액 계면에서 $HNO_3$와 $H2SO_4$ 흡수 반응, 화학 첨가제에 의한 중화 반응을 기본으로 하고 있다. 본 논문에서는 각각의 동시 저감공정에 대한 기술적인 특징과 대용량 처리 공정 응용을 위한 향후 전망을 정리하였다. Harmful air pollutants are exhausted from the various industrial facilities including the coal-fired thermal power plants and these substances affects on the human health as well as the nature environment. In particular, nitrogen oxides ($NO_x$) and sulfur dioxide ($SO_2$) are known to be causative substances to form fine particles ($PM_{2.5}$), which are also deleterious to human health. The integrated system composed of selective catalytic reduction (SCR) and wet flue gas desulfurization (WFGD) have been widely applied in order to control $NO_x$ and $SO_2$ emissions, resulting in high investment and operational costs, maintenance problems, and technical limitations. Recently, new technologies for the simultaneous removal of $NO_x$ and $SO_2$ from the flue gas, such as absorption, advanced oxidation processes (AOPs), non-thermal plasma (NTP), and electron beam (EB), are investigated in order to replace current integrated systems. The proposed technologies are based on the oxidation of $NO_x$ and $SO_2$ to $HNO_3$ and $H_2SO_4$ by using strong aqueous oxidants or oxidative radicals, the absorption of $HNO_3$ and $H_2SO_4$ into water at the gas-liquid interface, and the neutralization with additive reagents. In this paper, we summarize the technical improvements of each simultaneous abatement processes and the future prospect of technologies for demonstrating large-scaled applications.

고효율 기계적 박리기술을 이용한 폐 젤리충진 통신케이블 재활용 연구

이수영,엄성현,서민혜,이민석,조성수,Lee, Sooyoung,Uhm, Sunghyun,Seo, Minhye,Lee, Minseok,Cho, Sungsu 한국자원리싸이클링학회 2016 資源 리싸이클링 Vol.25 No.3

폐 젤리충진 케이블로부터 고순도 구리 와이어를 높은 회수율과 생산성으로 회수할 수 있는 친환경 공정을 개발하였다. 두 롤러(roller) 사이에 폐 케이블을 공급해주고 롤러의 밀착 압력이 외피(주로 polyethylene)의 인장강도 이상이 되면 자연스럽게 구리 심선과 외피로 분리되도록 한 단순한 기계적 방법만을 적용한 친환경 공정을 개발하였으며, 연속공정을 위한 세부 요소기술을 접목하고 이를 실험적으로 검증하였다. 연속공정을 통한 구리 와이어 평균 회수율은 98% 이상, 처리속도는 55 Kg/hr이었으며, 상업화 공정을 위한 진일보된 공정으로 평가될 수 있다. Highly efficient and environmentally friendly mechanical process was developed for the higher recovery rate and productivity in the recycling of waste jelly-filled communication cables. Only the simplest mechanical method was designed and built for a continuous process, further proved experimentally along with the addition of several parts such as brush-type rollers and scrappers. In this process, the recovery rate and productivity were 98% and 55 Kg/hr respectively. This process is thought to be simple but highly advanced method for the commercialization of green process.

반도체 제조공정 배출 미세먼지-질소산화물 동시 저감을 위한 습식 환원반응기 운전변수 최적화 연구

홍기훈(Gi Hoon Hong),엄성현(Sunghyun Uhm),이승준(Seung Jun Lee),고은하(Eun Ha Ko),김새암(Saeam Kim) 한국가스학회 2023 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.5

배출가스의 질소산화물과 이산화황 동시 저감 기술

박현우 ( Hyun-Woo Park ),엄성현 ( Sunghyun Uhm ) 한국공업화학회 2017 공업화학 Vol.28 No.6

석탄화력발전소를 포함한 다양한 산업설비에서 유해 대기오염물질이 배출되고 있으며, 이러한 오염물질은 인체 건강과 자연 생태계에 영향을 준다. 특히, 질소산화물(NO_x)와 이산화황(SO₂)은 인체 건강에 악영향을 주는 미세먼지(PM_2.5) 형성에 원인물질로 알려져 있다. 이러한 NO_x와 SO₂ 배출을 저감하기 위해서 선택적 촉매 환원(SCR)과 습식 탈황 공정(WFGD)으로 결합된 혼합 시스템이 사용되고 있으나, 높은 설치비용 및 운전비용을 필요로 하며, 유지보수의 문제점, 기술적인 한계점을 가지고 있다. 최근에 이러한 혼합 시스템을 대체하기 위한 NO_x, SO₂ 동시 저감 기술이 연구되고 있으며, 제안된 기술들은 흡수, 고도 산화(AOPs), 저온 플라즈마(NTP), 전자 빔(EB) 등이 있다. 이러한 기술들은 강한 수용성 산화제 및 산화력을 가진 화학활성종에 의한 NO_x, SO₂를 HNO₃, H₂SO₄ 형태로의 산화 반응, 기-액 계면에서 HNO₃와 H₂SO₄ 흡수 반응, 화학 첨가제에 의한 중화 반응을 기본으로 하고 있다. 본 논문에서는 각각의 동시 저감공정에 대한 기술적인 특징과 대용량 처리 공정 응용을 위한 향후 전망을 정리하였다. Harmful air pollutants are exhausted from the various industrial facilities including the coal-fired thermal power plants and these substances affects on the human health as well as the nature environment. In particular, nitrogen oxides (NO_x) and sulfur dioxide (SO₂) are known to be causative substances to form fine particles (PM_2.5), which are also deleterious to human health. The in-tegrated system composed of selective catalytic reduction (SCR) and wet flue gas desulfurization (WFGD) have been widely applied in order to control NO_x and SO₂ emissions, resulting in high investment and operational costs, maintenance problems, and technical limitations. Recently, new technologies for the simultaneous removal of NO_x and SO₂ from the flue gas, such as absorption, advanced oxidation processes (AOPs), non-thermal plasma (NTP), and electron beam (EB), are investigated in order to replace current integrated systems. The proposed technologies are based on the oxidation of NO_x and SO₂ to HNO₃ and H₂SO₄ by using strong aqueous oxidants or oxidative radicals, the absorption of HNO₃ and H₂SO₄ into water at the gas-liq-uid interface, and the neutralization with additive reagents. In this paper, we summarize the technical improvements of each simultaneous abatement processes and the future prospect of technologies for demonstrating large-scaled applications.